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Struktur- und Gefügeanalyse II Realstrukturanalyse.

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Präsentation zum Thema: "Struktur- und Gefügeanalyse II Realstrukturanalyse."—  Präsentation transkript:

1 Struktur- und Gefügeanalyse II Realstrukturanalyse

2 2 Ideale und reale Kristalle Perfekter Kristall 3D-periodisch Unendlich groß Fehlerfrei Realer Kristall 3D-periodisch Endlich groß Enthält Defekte in der Struktur Besteht aus Kristalliten

3 3 Klassifizierung der Strukturdefekte Vergängliche Defekte – hauptsächlich Gitterschwingungen (Phononen) Punkdefekte – Fehlstellen (Leerstellen und fremde Atome) Eindimensionale Defekte (Stufen- und Schraubenversetzungen) Zweidimensionale Gitterfehler (Korngrenzen, Stapelfehler, Zwillingsgrenzen) Dreidimensionale Gitterfehler (Ausscheidungen, Konglomerate von anderen Defekten)

4 4 Untersuchungsmethoden Direkt –Optische Mikroskopie –Elektronenmikroskopie (TEM, REM) –Topographie Indirekt – Spektroskopie (z.B. PAS: Positron annihilation spectroscopy, IR und Raman Spektroskopie) – Untersuchung von physikalischen Eigenschaften (Elektrische Leitfähigkeit, Permitivität, Suszeptibilität) – Röntgenbeugung und Röntgenstreuung Kleinwinkelgrenze in geätztem Germanium. Optische Mikroskopie.

5 5 Punktdefekte Schottky Defekte und Frenkel Defekte Gleichgewichtkonzentration der Leerstellen S v f … entspricht der Veränderung der Schwingungsentropie, die mit der Leerstelle verbunden ist. H v f U v f … Aktivierungsenergie der Leerstelle k B … die Boltzmann Konstante T … Temperatur

6 6 Dichte der Punktdefekte ist nicht konstant hängt von der Temperatur ab Al: H v f 0.7 eV, T 900K (627°C), C v0 10 –4 kann erhöht werden durch: Rasches Abkühlen Bestrahlung mit Neutronen, Elektronen, -Teilchen Plastische Verzerrung (sekundär zur Bewegung von Versetzungen)

7 7 Versetzungen StufenversetzungSchraubenversetzung

8 8 Der Burgers Vektor Für eine Stufenversetzung liegt der Burgers Vektor senkrecht zu der Versetzungslinie

9 9 Der Burgers Vektor Für eine Schraubenversetzung liegt der Burgers Vektor parallel zu der Versetzungslinie

10 10 Spannungsfeld in der Nähe der Versetzung Das Modell: die Volterr Versetzung In kartesischen KoordinatenIn zylindrischen Koordinaten Die Schraubenversetzung

11 11 Spannungsfeld in der Nähe der Stufenversetzung In kartesischen KoordinatenIn zylindrischen Koordinaten

12 12 Spannungsfeld in der Nähe der Stufenversetzung In kartesischen Koordinaten In zylindrischen Koordinaten

13 13 Spannungsfeld in der Nähe der Stufenversetzung

14 14 Korngrenzen Klein- oder GroßwinkelkorngrenzenDisklination

15 15 Kleinwinkelkorngrenze

16 16 Großwinkelkorngrenze

17 17 Disklination (Korngrenzen in Nanokristallen)

18 18 Stapelfehler

19 19 Dichteste Kugelpackung Kubisch Hexagonal A B C A A B A B Richtung 111 Richtung 001

20 20 Phasenübergänge kubisch hexagonal Kubisch Hexagonal Co: Fm3m unterhalb von 690 K (417°C) Ni: Fm3m Ti: Im3m oberhalb von 1155 K (882°C) Co: P6 3 /mmc oberhalb von 690 K (417°C) Ni: P6 3 /mmc in dünnen Schichten Ti: P6 3 /mmc unterhalb von 1155 K (882°C)

21 21 Antiphasengrenzen Röntgenbeugung sieht die Antiphasengrenzen als Zwillinge; bessere Darstellung mit TEM

22 22 Zwillingsgrenzen


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