Ideale und reale Kristalle

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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 Gleichgewichtkonzentration der Leerstellen
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 Hexagonal dichteste Kugelpackung (hcp)
Stapelfehler Hexagonal dichteste Kugelpackung (hcp) Reihenfolge B A Kubisch kfz (fcc) Reihenfolge 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) Zufällige Orientierung der Kristallite (typisch für „isotrope“ Pulver) Vorzugsorientierung der Kristallite (typisch für Nadeln)

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

13 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 s0/l s/l 2q s0/l s/l 2q

14 Die Debye Methode s/l s0/l 2q Probe 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

18 Walztextur Normalrichtung (hkl) Walzrichtung [uvw]

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20 Darstellung der Walztextur in der Stereographischen Projektion

21 Walztextur (110)/[112] im Kupfer

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

23 Polfigur: SrTiO3/Al2O3

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