1998 LS 8.1 Legierungssysteme: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 22. Oktober 2023, 11:26 Uhr

Legierungssysteme

Legierungssysteme (auch Phasendiagramme genannt) beziehen sich auf die verschiedenen Zusammensetzungen von Metallen und Nichtmetallen, die miteinander kombiniert werden, um Legierungen mit spezifischen Eigenschaften und Anwendungen zu schaffen. Es kann als eine Art "Rezept" oder Formulierung für die Herstellung einer Legierung mit bestimmten gewünschten Eigenschaften betrachtet werden.

Es gibt eine Vielzahl von Legierungssystemen, z.B.:

Binäre Legierungssysteme: Diese bestehen aus zwei Elementen. Ein typisches Beispiel ist Messing, das aus Kupfer und Zink besteht oder Stahl, welches aus Eisen und Kohlenstoff besteht.

Ternäre Legierungssysteme: Diese enthalten drei Elemente. Ein Beispiel ist eine Legierung aus Aluminium, Nickel und Kobalt.

Quaternäre Legierungssysteme: Diese bestehen aus vier Elementen, usw.

Um das wesentliche zu verstehen, begrenzen wir uns hier auf binäre Legierungssysteme, also aus Legierungen mit 2 Elementen.

Gefüge

Das Gefüge einer Legierung bezeichnet die Mikrostruktur des Materials, einschließlich der Anordnung, Größe, Form und Verteilung der verschiedenen Phasen und Körner innerhalb der Legierung. Es ist ein kritischer Faktor, der die mechanischen und physikalischen Eigenschaften der Legierung stark beeinflusst, wie Festigkeit, Härte, Duktilität und Korrosionsbeständigkeit.

In Legierungssystemen werden zwei Arten von Gefüge unterschieden:

Mischkristall (MK): Eine Mischung von Atomen verschiedener Elemente in einem einzigen, geordneten Kristallgitter. Das Gitter enthält Zwischengitteratome oder Substitutionsatome. Alpha-Mischkristalle nennt man Mischkristalle mit der Hauptkomponente A, Beta-Mischkristalle nennt man Mischkristalle mit der Hauptkomponente B.
Kristallgemisch: Eine Mischung, bei der verschiedene Kristallgitter nebeneinander existieren, jede mit ihrer eigenen geordneten Struktur. Es gibt also mehrere Gitter nebeneinander, die alle jeweils nur aus einem Element bestehen.

Einlagerungs- und Substitutionsatome

Bei einem Mischkristall sich verschiedene Elemente, also verschiedene Atome in einem Gitter an. Dabei werden zwei Arten unterschieden:

Zwischengitteratome
Substitutionsatome

Zwischengitteratome sind viel kleiner als das Hauptelement. Wenn die Metalle erstarren, bleiben die Zwischengitteratome zwischen den Gittern.

Substitutionsatome substituieren / ersetzen die Atome der Hauptelemente. In einem Gitter ist dann z.B. an einer "Ecke" ein Substitutionsatom.

Beide Arten führen zu einer Erhöhung der Festigkeit und Härte.

Lernvideo Legierungssysteme

Die genannten Beispiele (z.B. für A Blei ...) für Metalle sollen nur verdeutlichen, dass es unterschiedliche Metalle sind.

Schauen Sie sich zunächst die Lernvideos an und machen Sie sich Notizen. Der Anfang ist bei allen Videos gleich.
Bearbeiten Sie dann die jeweilige interaktive Übung in Moodle.
Besprechen Sie die Inhalte und Fragen gemeinsam in der Klasse.

Level 1 - vollständige Löslichkeit im festen Zustand (z.B. Gold und Silber)

Level 2 - vollständiger Unlöslichkeit im festen Zustand (z.B. Zinn und Blei)

Level 3 und 4 - begrenzter Löslichkeit im festen Zustand (z.B. Kupfer und Aluminium)

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+[[Lernsituation_8.1_-_Fertigung_einer_Br%C3%BCcke_-_Auswahl_der_Legierung| Link zur übergeordneten Seite]]
+== Legierungssysteme ==
+Legierungssysteme (auch Phasendiagramme genannt) beziehen sich auf die verschiedenen Zusammensetzungen von Metallen und Nichtmetallen, die miteinander kombiniert werden, um Legierungen mit spezifischen Eigenschaften und Anwendungen zu schaffen. Es kann als eine Art "Rezept" oder Formulierung für die Herstellung einer Legierung mit bestimmten gewünschten Eigenschaften betrachtet werden.
-Durch Mischen verschiedener Metalle verändern sich die Eigenschaften. So können Werkstoffe "kreiert" werden, die spezielle gewünschte Eigenschaften besitzen. Ein metallischer Werkstoff aus mindestens zwei Komponenten nennt man [http://de.wikipedia.org/wiki/Legierung Legierung]. Die genannten Beispiele für Metalle sollen nur verdeutlichen, dass es unterschiedliche Metalle sind. Sie sind unter Umständen nicht richtig.
+Es gibt eine Vielzahl von Legierungssystemen, z.B.:
-*'''Teile''' Deine Klasse in Gruppen von 3-4 Lernenden auf. Jede Gruppe entscheidet sich für einen '''Kompetenzlevel'''. Es dürfen auch Level mehrfach gewählt werden.
+*Binäre Legierungssysteme: Diese bestehen aus zwei Elementen. Ein typisches Beispiel ist Messing, das aus Kupfer und Zink besteht oder Stahl, welches aus Eisen und Kohlenstoff besteht.
-*'''Schaue''' zunächst das Lernvideo auf deinem Level und '''mache dir Notizen'''.
-*'''Bearbeite''' dann die jeweilige interaktive Übung in [https://ad-bk.lms.schulon.org/ Moodle].
-*'''Erstelle''' dann gemeinsam mit deiner Gruppe ein Plakat und '''bereite dich''' auf die Präsentation '''vor'''.
-*'''Präsentiert''' Euch '''gegenseitig''' in einem sogenannten '''[[Galeriegang]]''' die Plakate und macht Euch '''Notizen'''.
+*[https://www.dlr.de/mp/Portaldata/22/Resources/Dreistoffsysteme-HetGleich-2.pdf Ternäre Legierungssysteme]: Diese enthalten drei Elemente. Ein Beispiel ist eine Legierung aus Aluminium, Nickel und Kobalt.
+*Quaternäre Legierungssysteme: Diese bestehen aus vier Elementen, usw.
+Um das wesentliche zu verstehen, begrenzen wir uns hier auf binäre Legierungssysteme, also aus Legierungen mit 2 Elementen.
-'''Lernvideo'''
+=== Gefüge ===
+Das Gefüge einer Legierung bezeichnet die Mikrostruktur des Materials, einschließlich der Anordnung, Größe, Form und Verteilung der verschiedenen Phasen und Körner innerhalb der Legierung. Es ist ein kritischer Faktor, der die mechanischen und physikalischen Eigenschaften der Legierung stark beeinflusst, wie Festigkeit, Härte, Duktilität und Korrosionsbeständigkeit.
-Level 1 - vollständige Löslichkeit im festen Zustand (z.B. Gold und Silber)
+In Legierungssystemen werden zwei Arten von Gefüge unterschieden:
+*Mischkristall (MK): Eine Mischung von Atomen verschiedener Elemente in einem einzigen, geordneten Kristallgitter. Das Gitter enthält Zwischengitteratome oder Substitutionsatome. Alpha-Mischkristalle nennt man Mischkristalle mit der Hauptkomponente A, Beta-Mischkristalle nennt man Mischkristalle mit der Hauptkomponente B.
+*Kristallgemisch: Eine Mischung, bei der verschiedene Kristallgitter nebeneinander existieren, jede mit ihrer eigenen geordneten Struktur. Es gibt also mehrere Gitter nebeneinander, die alle jeweils nur aus einem Element bestehen.
+=== Einlagerungs- und Substitutionsatome ===
+Bei einem Mischkristall sich verschiedene Elemente, also verschiedene Atome in einem Gitter an. Dabei werden zwei Arten unterschieden:
+* Zwischengitteratome
+* Substitutionsatome
+Zwischengitteratome sind viel kleiner als das Hauptelement. Wenn die Metalle erstarren, bleiben die Zwischengitteratome zwischen den Gittern.
+Substitutionsatome substituieren / ersetzen die Atome der Hauptelemente. In einem Gitter ist dann z.B. an einer "Ecke" ein Substitutionsatom.
+Beide Arten führen zu einer Erhöhung der Festigkeit und Härte.
+== Lernvideo Legierungssysteme ==
+Die genannten Beispiele (z.B. für A Blei ...) für Metalle sollen nur verdeutlichen, dass es unterschiedliche Metalle sind.
+*'''Schauen''' Sie sich zunächst die Lernvideos an und machen Sie sich Notizen. Der Anfang ist bei allen Videos gleich.
+*'''Bearbeiten''' Sie dann die jeweilige interaktive Übung in [https://ad-bk.lms.schulon.org/ Moodle].
+*'''Besprechen''' Sie die Inhalte und Fragen gemeinsam in der Klasse.
+''' Level 1 - vollständige Löslichkeit im festen Zustand (z.B. Gold und Silber)'''
 [[File:Legierungssysteme mit vollständiger Löslichkeit im festen Zustand..mp4]]
-Level 2 - vollständiger Unlöslichkeit im festen Zustand (z.B. Zinn und Blei)
+'''Level 2 - vollständiger Unlöslichkeit im festen Zustand (z.B. Zinn und Blei)'''
 [[File:Legierungssysteme mit vollständiger Unlöslichkeit im festen Zustand.mp4]]
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-Level 3 und 4 - begrenzter Löslichkeit im festen Zustand (z.B. Kupfer und Aluminium)
+'''Level 3 und 4 - begrenzter Löslichkeit im festen Zustand (z.B. Kupfer und Aluminium)'''
 [[File:Legierungssysteme mit begrenzter Löslichkeit im festen Zustand..mp4]]