Die Eigenschaften eines jeden Materials hängen davon ab, wie seine Atome angeordnet sind.
Kristallstruktur
Die meisten Materialien, die wir verwenden, haben ein sich wiederholendes Muster, das wir Kristallstruktur nennen. Die Atome eines kristallinen Materials werden also in allen drei Dimensionen organisiert und wiederholt.
Flüssigkeiten und Gase sind keine Kristalle. Sie haben kein sich wiederholendes Atommuster.
Beispiele für Kristalle sind Diamanten, aber auch Zucker und Salz.
Insgesamt gibt es sieben Kristallsysteme:
- Kubisch
- Tetragonal
- Orthorhombisch
- Rhomboeder
- Sechseckig
- Monoklinik
- Triklinik
Hinweis: Rhomboeder und Hexagonal sind beide hexagonal, aber es handelt sich um zwei unterschiedliche Kristallsysteme. Deshalb sagen manche, wir hätten 6 Kristallfamilien.
Einheitszelle
Die Elementarzelle ist die minimale Struktur, die noch die Eigenschaften des Materials beibehält. Es ist der Baustein, der das Material ausmacht.
Bravais hat beschrieben, wo jedes Atom in der Struktur hingehört.
Jedes kristalline System kann mit einer der 14 Bravais-Strukturen beschrieben werden.
Die meisten Metalle kommen in der Natur vor als:
- Kubisch flächenzentriert (FCC)
- kubisch raumzentriert (BCC)
- Sechseckig dicht gepackt (HCP)
Flächenzentriert kubisch
Körperzentriert kubisch
Sechseckig dicht gepackt (HCP)
Periodensystem der Elementarzellen
Die grün hinterlegten Elemente sind die HCP-Elemente.
Tipp: Zum Vergrößern darauf klicken.
Atompackungsfaktor
Der atomare Packungsfaktor ist das Verhältnis des Atomvolumens in einem Elementarzellenvolumen.
Es ist eine Art zu sagen, wie viele Atome sich tatsächlich in einer Elementarzelle befinden.
Die Atompackung der gängigsten Elementarzellen ist:
- FCC = HCP = 74 % (26 % Leerraum in der Elementarzelle)
- BZK = 68 %
Polymorphismus und Alotropie
Atome haben alotrope Formen, ebenso Elementarzellen.
Und das macht Alotropie für jeden Ingenieur sehr wichtig.
Da einige Materialien ihre Form ändern, können wir sie zu unserem Vorteil nutzen.
Das klassische Beispiel ist Stahl, bei dem es von BCC zu FCC und zurück zu BCC wechselt. Alles abhängig von Temperatur und Wärmeübertragungsgeschwindigkeit.
Hinweis: Das Eisen-Kohlenstoff-Diagramm berücksichtigt nicht die Wärmeübertragungsgeschwindigkeit.
Wichtige Metalle, die je nach Temperatur alternative Strukturen aufweisen, sind:
- Ca
- Co
- Hf
- Fe
- Li
- Na
- Ti
- Y
- Zr
Metallurgiekurs
Möchten Sie Metallurgie und Werkstoffe lernen?
Zitat
Wenn Sie eine Tatsache oder eine Information in eine Aufgabe oder einen Aufsatz aufnehmen müssen, sollten Sie auch einschließen, wo und wie Sie diese Informationen gefunden haben (Kristallsystem).
Das verleiht Ihrem Papier Glaubwürdigkeit, und es ist manchmal in der Hochschulbildung erforderlich.
Um Ihnen das Leben (und das Zitat) zu erleichtern, kopieren Sie einfach die folgenden Informationen und fügen Sie sie in Ihren Auftrag oder Aufsatz ein:
Luz, Gelson. Kristallsystem. Materialien Blog. Gelsonluz.com. dd mmmm jjjj. URL.
Ersetzen Sie nun dd, mmmm und jjjj durch den Tag, den Monat und das Jahr, in dem Sie diese Seite durchsucht haben. Ersetzen Sie auch die URL für die tatsächliche URL dieser Seite. Dieses Zitatformat basiert auf MLA.
Kommentare