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Ein Phasendiagramm gibt für jeden Punkt im Temperatur - Zusammensetzungsdiagramm
an, welche Phase oder Phasen im Gleichgewicht vorliegen |
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Zwischen der Zahl der Komponenten C (hier Pb und Sn), die Zahl
der Phasen P die vorliegen, und der Zahl F der Freiheitsgrade (hier Temperatur und Komposition)
die möglich sind besteht eine fundamentale Beziehung, die Gibbsche Phasenregel |
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Für ein binäres Phasendiagramm (d.h. C=2)
und zwei Freiheitsgrade f=2 gibt es dann nur eine
mögliche Phase. | |
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Zwei-Phasen Gebiete oder Mischphasen
im Phasendiagramm bestehen deshalb immer aus Phasen fester Komposition: a + b,
L + a, oder L + b). |
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Die beiden Kompositionen ergeben sich aus den Schnittpunkten der Isothermemit
den das Mischphasengebiet begrenzenden Linien. | |
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Der jeweilige Anteil fa und fb der beiden Phasen ergibt sich aus dem Hebelgesetz |
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Phasendiagramme erhält man durch Vergleich der freien Enthalpien möglicher
konkurrierende Phasen. | |
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Qualitativ relativ einfach, quantitativ aber schwer. |
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Unmittelbare Konsequenz: Es gibt keine einfachen Phasendiagramme - Mischphasen sind häufig. |
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Bei Eutektika gibt es einen Punkt (T,
C, d.h. f=0), in dem drei Phasen (L=flüssig + feste a
und b) im Gleichgewicht stehen |
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Im obersten Bild gibt der Punkt "E" die eutektische Komposition, die waagrechte
Linie die eutektische Temperatur. | |
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Die zugehörige invariante Reaktion (invariant=keineFreiheitsgrade)
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Weiter invariante Reaktionen führen zu peritektischen, eutektoiden und peritektoiden
Typen von Phasendiagrammen. | |
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Bei gegebener Komposition und Phasendiagramm lassen sich weitreichende Schlüsse
auf das zu erwartende Gefüge ziehen. |
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Insbesondere wird unmittelbar klar, daß eine homogene einphasige Schmelze nach dem Erstarren
i.a. keine homogene Zusammensetzung mehr haben wird. | |
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Ausnahme: Invariante Reaktion, d.h. eutektische Komposition. |
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Bei vermeintlich einfachen Techniken wie Gießen, Schweißen oder Kristallziehen,
laufen in Wahrheit komplexe Vorgänge ab. | |
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Die unmittlbare Anwendungen dieser Verfahren ist oft nicht möglich oder bedarf erheblicher
"Tricks". | |
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© H. Föll (MaWi 1 Skript)
