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Ideale und reale Kristalle

Ideale und reale Kristalle. Realer Kristall 3D-periodisch, endlich groß, enthält Defekte in der Struktur, bzw. besteht aus Kristalliten. Idealer Kristall 3D-periodisch, unendlich groß, fehlerfrei. Strukturdefekte. Vergängliche Defekte – hauptsächlich Gitterschwingungen (Phononen)

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Ideale und reale Kristalle

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Presentation Transcript

  1. Ideale und reale Kristalle Realer Kristall 3D-periodisch, endlich groß, enthält Defekte in der Struktur, bzw. besteht aus Kristalliten Idealer Kristall 3D-periodisch, unendlich groß, fehlerfrei

  2. Strukturdefekte • Vergängliche Defekte – hauptsächlich Gitterschwingungen (Phononen) • Punktdefekte – Fehlstellen (Leerstellen und fremde Atome) • Eindimensionale Defekte (Stufen- und Schraubenversetzungen) • Zweidimensionale Gitterfehler (Korngrenzen, Stapelfehler, Zwillingsgrenzen) • Dreidimensionale Gitterfehler (Ausscheidungen, Konglomerate von anderen Defekten)

  3. Punktdefekte Schottky Defekte und Frenkel Defekte Gleichgewichtkonzentration der Leerstellen Svf … entspricht der Veränderung der Schwingungsentropie, die mit der Leerstelle verbunden ist. Hvf≈ Uvf … Aktivierungsenergie der Leerstelle kB … die Boltzmann Konstante T … Temperatur

  4. Dichte der Punktdefekte ist nicht konstant hängt von der Temperatur ab Al: Hvf≈ 0.7eV, T ≈ 900K (627°C), Cv0 ≈ 10–4 • kann erhöht werden durch: • Rasches Abkühlen • Bestrahlung mit Neutronen, Elektronen, -Teilchen • Plastische Verzerrung (sekundär zur Bewegung von Versetzungen)

  5. Eindimensionale Defekte Stufenversetzung Schraubenversetzung

  6. Stapelfehler Hexagonal dichteste Kugelpackung (hcp) Reihenfolge B A B A B A Kubisch kfz (fcc) Reihenfolge C B A C B A

  7. Korngrenzen Klein- oder Großwinkelkorngrenzen Disklination

  8. Disklination

  9. Antiphasengrenzen

  10. Zwillingsgrenzen

  11. Polykristalline Werkstoffe Vorzugsorientierung der Kristallite (typisch für plättchenförmige Teilchen) Vorzugsorientierung der Kristallite (typisch für Nadeln) Zufällige Orientierung der Kristallite (typisch für „isotrope“ Pulver)

  12. Vorzugsorientierung der Kristallite Textur (a) (b) a) Fasertextur (Zugversuche) b) Walztextur c) Geneigte Fasertextur (PVD dünne Schichten) (c)

  13. s/l 2q s0/l s/l 2q s0/l Einkristalle und Polykristalle Viele Korngrenzen (Fast) alle Orientierungen der einzelnen Teilchen – Kristallite (Pulver) Das reziproke Gitter besteht aus konzentrischen Sphären (Fast) keine Korngrenzen Wenige Defekte (Strukturfehler) Das reziproke Gitter besteht aus diskreten Punkten

  14. s/l 2q s0/l Probe Die Debye Methode 2 … Beugungswinkel r … Radius des Debye Kreises L … Abstand Probe – Film d … Netzebenenabstand  … Wellenlänge der Strahlung h, k, l … Miller Indizes a … Gitterparameter (kubisch)

  15. Fasertextur

  16. Fasertextur im Aluminium (kfz) (111) Winkel zwischen (111) und 111: 0°, 70.53° 200: 54.74° 220: 35.26°, 90° 311: 29.50°, 58.52°, 79.98° 222: 0°, 70.53°

  17. Walztextur Normalrichtung (hkl) Walzrichtung [uvw]

  18. Darstellung der Walztextur in der Stereographischen Projektion

  19. Walztextur (110)/[112] im Kupfer

  20. (HKL) 111 (hkl) 001 Polfigur Graphische Darstellung der Vorzugsorientierung (Textur)

  21. Polfigur: SrTiO3/Al2O3

  22. EBSD-Untersuchung an rekristallisiertem Messing Inverse Polfigur Orientierungsverteilung der Kristallite EBSD – Electron back scatter diffraction

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