Brainscape's Knowledge GenomeTM


Top Flashcards (Certified)
All Flashcards

Werkstoffkunde 2 > 04_Sintern > Flashcards

04_Sintern Flashcards

(50 cards)

Start Studying
1
Q

was versteht man unter brand

A

technischen Vorgänge zur Konsolidierung eines pulverigen Formkörpers

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
2
Q

was versteht man unter sintern

A

„Sintern ist eine Wärmebehandlung von Materialien, die aus Pulvern bestehen und unter der Einwirkung von Temperatur, Zeit und ggfs. äußerem Druck Kontaktbrücken bilden.“

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
3
Q

Konsolidierung def.

A

Konsolidierung ist der Prozess, durch den ein Zustand stabiler, fester oder dauerhafter gemacht wird – sei es materiell, organisatorisch oder strukturell.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
4
Q

Ablauf Sintern

A
  • pulverteilchen bilden an ihren Kontaktstellen Sinterhälse aus, wekche im Laufe des prozesses wachsen, während die poren zwischen den partikeln schwinden
  • Körner sind kristallite und können größer werden werden während des sinterns
  • beim sinterkörper erfolgt charakterisierung über die porosität und die korngröße der kristallite
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
5
Q

Einteilung Sintern

A
  • Festphasensintern:
    einphasig/ mehrphasig (mit/oder reaktion)
  • Flüssigphasensintern:
    mit reaktion/ohne reaktion
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
6
Q

Erzeugung von Kontaktbrücken (Sinterhälsen)

A

werden durch stofftransport über diffusion von atomen in die kontaktflächen zwischen Partikeln erzeugt

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
7
Q

Was ist die treibende Kraft zur Ausprägung von Sinterhälsen?

A

Minimierung der gesamtenergie des systems

E_O = y_sv * A_sv Oberflächenenergie

E_G = y_ss * A_ss
Grenzflächenenergie

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
8
Q

Sinterphänomene

A
  1. Ausbildung der sinterhälse führt zu einer Abnahme der Porengröße und somit zu einer verdichtung der sinterlinge
    Reduktion der Porenoberfläche -> Abbau der Oberflächenenegie. Bei diesem Vorgang wird also verdichtet
  2. Korngrenzenwandern, wobei Grenzflächenenergie verringert wird und die Körner vergröbern. Verreinigen von mehreren kleinen poren führt zu wenigen größeren Poren
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
9
Q

Zweikugelmodell des Sinterns

A
  • zuerst 2 pulverpartikel mit Punktkontakt
  • bei hohen temp. bilden sich an der kontaktstelle ein sinterhals mit einer mittigen Pulverkorngrenze
  • Verbreiterung des sinterhalses erfolgt durch stofftransport.
  • aus 2 kugeln wird eine große kugel
  • treibende kraft ist die verminderung der freien enthalpie G
  1. Punktkontakt
  2. Sinterhalswachstum (frühe Sinterphase)
  3. Sinterhalswachstum (späte Sinterphase)
  4. Endkonfiguration (nach unendlich langer Zeit
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
10
Q

was beschreibt koordinationszahl bzgl. poren

A

beschreibt jeweils die Anzahl der benachbarten Poren bzw. Partikel. Ist die Koordinationszahl der Poren gering und die der Partikel groß, so wird ein Sinterling verdichtet. Ist die Koordinationszahl der Poren groß und die
der Partikel gering, so vergröbert der Sinterling.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
11
Q

Sinterstadien beim Festphasensintern

A

das Anfangsstadium,
das Zwischenstadium und das Endstadium.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
12
Q

Anfangsstadium

A
  • wird durch große Krümmungsgradienten der Oberfläche charakterisiert.
  • es gibt offene Porenkanäle und die anzahl der Poren bliebt konstant
  • kein Kornwachstum über die Partikelgrenzen hinaus
  • Gesamtoberfläche beträgt noch mehr als 50 % der Anfangsoberfläche
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
13
Q

Zwischenstadium

A
  • relative dichte bei 70-90 %
  • deutliche Verdichtung durch abnahme der freien Partikeloberfläche
  • dennoch werden partikel durch zylinderförmige poren voneinander getrennt
  • es liegt offene porosität vor, poren sind miteinander verbunden
  • Korngröße nimmt zu, Porenwachstum
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
14
Q

Sinterstadium

A
  • rel. dichte 90-100%
  • zylindrisch eporen zerfallen in eine einzelne sphärische poren an den tripelpunkten der korngrenzen
  • offene -> geschlossene Porosität
  • ausgeprägtes kornwachstum
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
15
Q

2 arten stofftransport sintern

A

oberflächentransport
Volumentransport

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
16
Q

oberflächentransport def.

A

Der Oberflächentransport bezeichnet alle Arten von Stofftransport von der freien Partikeloberfläche an den Sinterhals.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
17
Q

mechanismen des oberflächentransports

A
  • Verdampfung und anschließende Kondensation
  • Gitterdiffusion von der Oberfläche an den Sinterhals
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
18
Q

Volumentransport def.

A

erfolgt durch Stofftransport aus der Korngrenze heraus an die Oberfläche des Sinterhalses

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
19
Q

Diffusionsarten volumentransport

A
  1. Korngrenzendiffusion:
    atome wandern entlang der Korngrenze aus dem Inneren des Pulverpartikels an den Sinterhals
  2. Gitterdiffusion
    Atome wandern ebenfalls ausgehend von der Korngrenze, nun aber durch das Kristallgitter, an den Sinterhals.
  3. plastische Verformung
    findet unter Druck statt und umfasst die Versetzungsbewegung bei plastischer Verformung.
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
20
Q

Wie erfolgt die Schwindung des Sinterkörpers

A

Durch Annäherung der Partikelmittelpunkte, dies kann ausschließlich beim volumentransport passieren -> porosität sinkt und es kommt zur verdichtung des sinterteils

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
21
Q

PArametereinstellung beim sintern

Study These Flashcards
A

Soll ein Bauteil ohne eine Schwindung erzeugt werden, wird vermehrt der
Oberflächentransport zur Festigkeitssteigerung der Bauteile genutzt. Soll ein dichtes Bauteil erzeugt werden, werden die Sinterparameter gezielt so eingestellt, dass es zu
vermehrten Volumentransport kommt.

22
Q

Sinterspannung bzgl. Krümmung der form

Study These Flashcards
A

 𝑅>0  konvexe Form, Mittelpunkt in der Materie  𝜎 > 0
 𝑅<0  konkave Form, Mittelpunkt außerhalb der Materie  𝜎 < 0
 𝑅=∞  Ebene  𝜎=0

22
Q

Sinterspannung gleichung

Study These Flashcards
A

sigma(r) = -2 * gamma / r

oberflächen, die von der idealen kugelform abweichen:
sigma = gamma * ( 1/R_1 + 1 / R_2)

23
Q

Wie erfolgt der massentransport durch diffusion ( von welcher spanung zu welcher)

Study These Flashcards
A

von Zugspannung zu druckspannuung

24
Verdampfung und Kondensation
- gehören zum Oberflächentransport - vor allem bei systemen mit hohen Dampfdrücken von bedeutung - rel. systeme: manganoxid, Zinkoxid, nickeloxid - benötigen hohe Temperatur und findet in frühen sinterstadien statt
25
Leerstellendiffusion
- Oberflächendiffusion, Korngrenzendiffusion und Gitterdiffusion agieren alle nach dem Prinzip - . Eine Leerstelle, also ein fehlendes Atom im Kristallgitter, zählt zu den nulldimensionalen Gitterfehlern - Leerstellen können sich entlang unterschiedlicher Pfade bewegen - Wenn eine Leerstelle sich entlang der Oberfläche bewegt, wird dies als Oberflächendiffusion bezeichnet. - entlang der korngrenze = korngrenzendiffusion - leerstellendiffusion durch das gitter = Gitterdiffusion
26
Leerstellendiffusion vorgang
- analoger stofftransport entgegen der richtung der leerstellenbewegung. Um Atome im Sinterhals anzulagern, wandern also Leerstellen vom Sinterhals an eine andere Stelle im Partikel bzw. an der Oberfläche des Partikels
27
Eliminierung der poren ablauf
geschieht durch leerstellen, die um eine pore entestehen und aufgrund des konzentrationsgradienten in die korngrenze hinein diffundieren und im gegenfluss Atome bis an die Porenoberfläche wandern lassen. an der korngrenze lösen sich die leerstellen auf und bewirken die schwindung, die bei der verdichtung zu beobachten ist. Gleichzeitig diffundieren Atome aus der Berührungszone der Körner in den Halsbereich an die Porenoberfläche. Sie füllen die Poren auf und verkleinern somit das Porenvolumen.
28
sinteraktivität fakten
 Die Sinteraktivität steigt mit zunehmender Temperatur  Die Sinteraktivität steigt mit abnehmender Partikelgröße durch die geringeren Partikelradien  Wenn 𝛾_ss <𝛾_sv wird die Korngrenzendiffusion unterstützt und es kommt zur Verdichtung des Sinterlings.
29
Brand def.
technische Vorgänge zur Konsolidierung eines pulverigen Formkörpers.
30
Ziel beim Sintern
▪ Verdichtung eines porösen Grünlings zu einem dichten Festkörper → Schwindung (Strukturbauteile) ▪ Festigkeitssteigerung ohne Änderung der Form, Gestalt und Porosität → keine Schwindung (Filter)
31
treibende Kraft für das sintern
- Reduzierung der Oberflächenenergie (Prinzip der minimierung der gesamtenergie) - Zunahme der Grenzflächenenergie
32
Treibende Kraft für den Massentransport zum Sinterhals
Spannungsgradient
33
34
Bedingung für Halswachstum
Gleichgewicht der Oberflächen- bzw. Grenzflächenspannungen
35
Kornwachstum beim sintern
Idealer Fertigungsprozess: ▪ Alle Pulverpartikel sind gleichgroß ▪ Jeder Pulverpartikel besteht aus einem Korn o Realer Fertigungsprozess ▪ Pulverpartikel sind nicht gleichgroß ▪ Einige Körner wachsen auf Kosten anderer Körner → Ostwaldreifung
36
Anzahl der seiten eines korns -> entwicklung des korns
konvex <6 -> korn schrumpft = 6 -> stabildes Korn konkav >6 Korn wächst
37
folgen von zu starkem kornwachstum
Festigkeitsabnahme
38
Porenwachstum Mechanismen
▪ Kornwachstum durch Ostwaldreifung ▪ Korngrenzendiffusion ▪ Gitterdiffusion (kleine pore wandert zu größerer pore)
39
Interkristalline Poren def.
▪ Pore kann nicht ohne äußeren Druck geschlossen werden ▪ Verdichtung ist nicht mehr möglich
40
Koordinationszahl und gleichgewichtswinkel
- pore mit geringer korrdinationszahl hat zwangsweise einen recht großen Gleichgewichtswinkel -> solche poren leisten großen beitrag zur verdichtung - Poren mit hoher Koor dinationszahl haben einen kleinen Gleichgewichtswinkel (links) und tragen aus demselben Grund nicht zur Verdichtung bei.
41
Flüssigkeitsphasensintern def.
- Sintern in Anwesenheit einer bestimmten Menge flüssiger Phase (typisch 1 bis 25 vol-%) bei Sintertemperatur - Verdichtung in Anwesenheit einer flüssigen Phase erhöht und beschleunigt - druckloses sintern
42
Verdichtungsmechanismus beim Flüssigphasensintern
1. Ausgangszustand: Eine Phase bleibt fest, die andere schmilzt 2. Schritt 1 Festphasensintern: Beginn der Verdichtung über feste Partikelkontakte 3. schritt 2 Schmelzbildung & Benetzung : Schmelzphase benetzt die Oberflächen der (Körner) vollständig. 4. Schritt 3 Lösung und Wiederausscheidung: Feststoff löst sich in der Flüssigkeit → Materialtransport. 5. Schritt 4 Abkühlung Löslichkeit sinkt → Wiederausscheidung von Feststoff an Kristallite -> Kornwachstum Schritt 5: Skelettbildung: Bildung von Feststoffbrücken zwischen Körnern, letzte poren werden geschlossen
43
44
Druckunterstützes Sintern fakten
- Anwendung im bereich des festphasensintern & Flüssigphasensintern - Heißpresse, Heißisostatische presse
45
Heißpresse def
- das zu verdichtende Pulver befindet sich als Schüttung in einer einfach gestalteten graphitform, elektrisch/induktiv beheizt - Über zwei Stempel wird ein axialer Druck 𝑝_a aufgebracht. - aufgrund dehnungsbehinderung etsteht kleiner radialer druck p_r, der über Proportionalitätsfaktor q mit axialdruck in beziehung steht. p_r = q * p_a - Verdichtungsmechanismus: Flüssigphasensintern
46
heißisostatische presse (HIP) def.
- Ausgangspulver wird gleichzeitig isostatischem Druck und hoher Temperatur ausgesetzt. - Verdichtet werden entweder in Kapseln aus Glas oder Metall eingeschlossene Ausgangspulver oder – kapsellos - vorgesinterte Bauteile mit geschlossener Porosität - isostatischer druck durch argon oder stickstoff - joch fängt massive Axialkräfte auf
47
BSP für HIP
o Beispiele: ▪ Heißisostatisch gepresstes Siliziumkarbid (HIPSiC) ▪ Heißisostatisch gepresstes Siliziumnitrid (HIPSN)
48
Beispiele Heißpressen
o Beispiele ▪ Heißgepresstes Siliziumcarbid (HPSiC) ▪ Heißgepresstes Siliziumnitird (HPSN)
49
heißisostatisches Nachverdichten ablauf
-intention: Verbesserung mechanischer Eigenschaften von Keramiken - Bedingung: Grünkörper zunächst sintern, um eine geschlossene Porosität (< 5%) zu garantieren - ermöglicht volle Dichte und gute mechanische Eigenschaften auch bei Bauteilen komplexer Geometrie, wie beispielsweise bei Gelenkkugeln aus Al2O3

Werkstoffkunde 2 (12 decks)

Brainscape helps you reach your goals faster, through stronger study habits.
© 2025 Bold Learning Solutions. Terms and Conditions