In diesem Buch werden neue Entwicklungen in der Werkzeugtechnologie verständlich dargestellt. Von der Thermodynamik der Schmelze, der Fluiddynamik und Transportphänomenen über die Kinetik der Erstarrung bis hin zu Vorgängen im Festkörper, insbesondere ausgelöst durch Grenzflächen, wurde in diesem Lehrbuch vieles verknüpft, was nicht oft in einem Atemzug genannt wird, und es entand so eine unkonventionelle Einführung in die Metallphysik.
Die moderne Werkstofftechnologie ist dadurch gekennzeichnet, daß sie in weit größerem Maße, als es früher möglich schien, metastabile Zustände für die Herstellung von Legierungen und eine damit verbundene Gefüge-Optimierung einsetzen kann. Beispiele sind das mechanische Legieren oder etwa die Erstarrung aus tief unterkühlten Schmelzen. Die Verwendung ungewöhnlicher Tie gelmaterialen (z. B. der Aerogele), behälterfreie Verfahren oder das Erschmelzen unter Schwere losigkeit gestatten neue Einblicke, neue Anwendungsmöglichkeiten und weiteres Entwicklungs potential auf sehr breiter Front, auch in Richtung praktischer Fragestellungen. Weiterhin ist an zumerken, daß die moderne rechnerische Simulation von Gieß- und Erstarrungsvorgängen insbe sondere in der erstarrungstechnologischen Industrie einen Entwicklungsschub hervorruft, der auf einer gesunden theoretischen Basis aufbaut. Diese Entwicklung führt zu innovativen Werkstoffen und neuartigen Bauteilen, welche beide unter Nutzung ebenfalls entsprechend modifizierter Pro zeßtechniken entstehen. Die dafür erforderliche theoretische Grundlage profitiert insbesondere von einem Zusammenwirken mehrerer wissenschaftlicher Disziplinen. Die organisatorische und finanzielle Grundlage für eine solche interdisziplinäre Zusammen arbeit wurde 1993 durch die Einrichtung des Graduiertenkollegs "Schmelze, Erstarrung, Grenz flächen" geschaffen. Das Kolleg wurde begleitet von einer Vorlesungsreihe, die die Fachgebiete der beteiligten Institute, ihrer Stipendiaten und Kollegiaten widerspiegelt. Von der Thermodyna mik der Schmelze, der Fluiddynamik und Transportphänomenen über die Kinetik der Erstarrung, mit eingeschlossen auch Seigerungsvorgänge sowie die damit verbundenen Wachstumsfrontmor phologien, bis hin zu Vorgängen im Festkörper, insbesondere ausgelöst durch Grenzflächen (Ost waldreifung, Korngrenzendynamik), wurde vieles verknüpft, was nicht oft in einem Atemzug ge nannt wird. Auch technologische Fragestellungen wurden nicht ausgelassen, wie beispielsweise die Prozesse in der Gießereitechnik.
Inhaltsverzeichnis
1 Von Flüssig nach Fest: Prozeß Gefüge Eigenschaften. - 1 Gießereitechnik und Kristallzüchtung. - 2 Schmelzen und Erstarren. - 3 Werkstoffeigenschaften Erstarrungsgefüge. - 4 Erstarrungsgefüge Erstarrungsprozeß. - 2 Fluiddynamik metallischer Schmelzen. - 1 Kontinuitätsgleichung. - 2 Eulersche Gleichung. - 3 Hydrostatik. - 4 Bernoullische Gleichung und Potentialströmung. - 5 Zähe Flüssigkeiten. - 6 Stofftransport. - 7 Wärmetransport. - 8 Anwendungen. - 3 Transportprozesse in metallischen Schmelzen. - 1 Transportgrößen. - 2 Innere Struktur einer Schmelze. - 3 Diffusion. - 4 Viskosität. - 5 Elektrische Leitfähigkeit. - 6 Wärmeleitfähigkeit. - 7 Experimentelle Bestimmung von Transportkoeffizienten. - 4 Phasengleichgewichte. - 1 Thermodynamische Grundlagen. - 2 Phasendiagramme. - 3 Phasenübergänge. - 5 Keimbildung. - 1 Gleichgewichtstheorie der Keimbildung. - 2 Keimbildungskinetik. - 6 Einphasige metallische Erstarrung. - 1 Seigerungsphänomene. - 2 Morphologie und Stabilität der Erstarrungsfront. - 3 Gefügeausbildung und Gefügemerkmale. - 7 Mehrphasige metallische Erstarrung. - 1 Eutektische Systeme. - 2 Peritektische Erstarrung. - 3 Monotektische Systeme. - 8 Schnelle Erstarrung. - 1 Einleitung. - 2 Nichtgleichgewichts-Thermodynamik. - 3 Morphologische Übergänge. - 4 Experimentelle Beispiele. - 9 Transparente Modellsubstanzen. - 1 Definition der Plastischkristalle. - 2 Experimentelles Vorgehen. - 3 Beispiele für Erstarrungsfrontmorphologien. - 10 Vergröberungsphänomene Ostwaldreifung. - 1 Thermodynamische Überlegungen zur Ostwaldreifung. - 2 Diffusionskontrollierte Vergröberung. - 3 Die LSW Analyse der Ostwaldreifung. - 4 Ostwaldreifung bei endlicher Volumenkonzentration. - 5 Der Einfluß von Strömungen auf die Ostwaldreifung. - 6 Reaktionskontrollierte Ostwaldreifung. - 11Kristallwachstum, Gleichgewichts-und Wachstumsformen von Kristallen. - 1 Grundlegende Begriffe: Tracht, Habitus, Wachstums-, Gleichgewichtsform. - 2 Thermodynamische Gleichgewichtsbedingung: Gibbs Wulff. - 3 Kristallgitter und Morphologie: Bravais Niggli Donnay Harker. - 4 Atomistische Theorie des Kristallwachstums: Kossel Stransky. - 5 Kristallstruktur und Morphologie: Hartman - Perdok. - 6 Schraubenversetzungen und Kristallwachstum: Burton Cabrera Frank. - 12 Korngrenzen. - 1 Bedeutung von Korngrenzen. - 2 Mathematische Beschreibung der Korngrenzen und Definition des Korngrenzencharakters. - 3 Atomistische Struktur. - 4 Wechselwirkung von Korngrenzen mit Gitterdefekten. - 5 Energie der Korngrenze. - 13 Phasengrenzen. - 1 Adhäsion (Bindungskräfte) an Phasengrenzen. - 2 Atomistische Struktur von Phasengrenzen. - 3 Bewegung von Phasengrenzen. - 4 Benetzung. - 5 Eigenschaften und Anwendungen von Grenzflächen. - 14 Behälterfreies Prozessieren von Schmelzen. - 1 Überblick. - 2 Der freie Fall. - 3 Levitationsverfahren. - 4 Positionieren unter Mikrogravitation. - 5 Levitationsexperimente. - 15 Das gegossene Bauteil: Innovative Trends. - 1 Innovationsschub Simulation. - 2 Die Verfahren der Gießereitechnik. - 3 Innovationen im Bereich der Formgußtechnik. - 16 Pulvertechnologische Fertigungsverfahren. - 1 Grundlagen. - 2 Pulverherstellung. - 3 Pulvercharakterisierung. - 4 Kaltpressen. - 5 Sintern. - 6 Direktkonsolidieren. - 7 Beispiele pulvertechnologischer Produkte. - Sachwortverzeichnis.
