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Mischkristallverfestigung: Was ist damit gemeint?

Verfestigungsverfahren, bei dem die Gitterverzerrung durch in der Matrix gelöste Fremdatome die Versetzungsbewegung behindert und so die Festigkeit eines Metalls erhöht. Man unterscheidet Einlagerungs- und Substitutionsmischkristalle.

Japanische Bezeichnung: 固溶強化

„Mischkristallverfestigung“ kommt in 3 Übungsfragen aus 2 Themen vor, darunter Wärmebehandlung und metallische Werkstoffe, Hochtemperaturwerkstoffe und Kriechen.

Fachgebiet: Metallische Werkstoffe und Legierungen

Selbst ausprobieren: Fragen zu Mischkristallverfestigung

Welche Aussage über die Mischkristallverfestigung durch Substitutionsatome trifft zu?

  1. AJe größer der Größenunterschied zwischen gelösten Atomen und Wirtsatomen, desto stärker ist das Gitter gestört und desto leichter bewegen sich Versetzungen, sodass die Verfestigung gering ist
  2. BMit steigender Konzentration der gelösten Atome sinkt die Festigkeit im Allgemeinen und die Duktilität steigt, sodass die Legierung weicher als das reine Metall wird
  3. CDas Verzerrungsfeld des Gitters um die gelösten Atome tritt mit Versetzungen in Wechselwirkung und behindert deren Bewegung
Lösung und Erläuterung anzeigen

Lösung: C. Das Verzerrungsfeld des Gitters um die gelösten Atome tritt mit Versetzungen in Wechselwirkung und behindert deren Bewegung

Gelöste Atome unterscheiden sich von den Atomen der Matrix in Größe und Elastizitätsmodul und erzeugen daher um sich herum ein Verzerrungsfeld im Gitter. Dieses Verzerrungsfeld tritt mit dem Verzerrungsfeld der Versetzungen in Wechselwirkung und hält sie fest, sodass zur Bewegung der Versetzungen eine größere Spannung nötig ist. Das ist die Mischkristallverfestigung; sie ist umso stärker, je größer der Unterschied der Atomgröße (Größeneffekt) und des Elastizitätsmoduls ist. Innerhalb der Löslichkeitsgrenze steigt mit der Konzentration der gelösten Atome im Allgemeinen die Festigkeit, während die Duktilität etwas sinkt. Typische Beispiele für die Mischkristallverfestigung sind Messing (Cu-Zn), Al-Mg-Legierungen sowie Si und Mn in Stahl.

„Mischkristallverfestigung“ in den Erläuterungen

Fragen, in denen „Mischkristallverfestigung“ vorkommt (3)

  1. Welche Aussage über die Mischkristallverfestigung durch Substitutionsatome trifft zu?
  2. Welche der folgenden Aluminiumlegierungen lässt sich nicht durch eine Wärmebehandlung mit Ausscheidungshärtung verfestigen (ist also nicht aushärtbar)?
  3. Was ist der Hauptzweck der Zugabe einiger Prozent schwerer Elemente wie Rhenium (Re) zu einkristallinen Nickelbasis-Superlegierungen?

Verwandte Begriffe

Elastizitätsmodul (E-Modul) Versetzung Messing Ausscheidungshärtung Kaltverfestigung Nickelbasis-Superlegierung Erholung Nichtrostender Stahl Rekristallisation Stängelkristalle

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