Heterogene Gleichgewichte: Grundlagen Und Anwendungen

ISBN-13: 9783642853210 / Niemiecki / Miękka / 2012

B. Predel

Opis

Seit 1. W. Gibbs im Jahre 1878 in umfassender Weise die Grundlagen zum Verstlindnis der Gleichgewichte in heterogenen Systemen gelegt hat, sind zahlreiche Biicher iiber Zustandsdiagramme geschrieben worden, teils recht umfangreich und die Phasengleichgewichte formalistisch bis in aIle Einzel heiten behandelnd. Sinn dieses Buches solI eine Einfiihrung in die Handha bung und praktische Nutzung der Zustandsdiagramme sein. In erster Linie ist dabei an Studierende der Chemie, Metallurgie, Mineralogie und der Werk stoffwissenschaften, aber auch an Ingenieure und an aIle stofforientierten und stoffinteressierten Studenten der N aturwissenschaften und der technischen Richtungen gedacht. Urn den Start einer Beschaftigung mit den heterogenen Gleichgewichten zu erleichtern, wird von ReaktionsabHiufen, von dynami schen Gleichgewichten, ausgegangen, die insbesondere dem Chemiker und Metallurgen geHiufig sind. Natiirlich HiBt sich eine Beschreibung der Phasengleichgewichte nicht ohne ein MindestmaB an Formalismus durchfiihren. Die formal en Darlegungen sol len indessen aufgelockert werden durch anschauliche ErHiuterungen experi menteller Methoden zur ErschlieBung der Konstitution eines Stoffsystems, durch Anwendungsbeispiele und Hinweise auf unmittelbar realitatsbezogene FaIle in Chemie, Metallurgie, Werkstoffkunde und Mineralogie. Dadurch kann einerseits der Nutzen der Kenntnis der Phasengleichgewichte aufgezeigt werden und andererseits eine praktische Einiibung erfolgen."

Spis treści

1. Die wichtigsten Symbole.- 1.1 Lateinische Buchstaben.- 1.2 Griechische Buchstaben.- 1.3 Differenzgrößen.- 2. Fundamentale Fakten und Begriffe.- 2.1 Allgemeines.- 2.2 Verdampfungsgleichgewicht.- 2.3 Literaturhinweise zu Kapitel 2.- 3. Phasengleichgewichte in Einstoffsystemen.- 3.1 Allgemeines.- 3.2 Umwandlungsgleichgewichte im festen Zustand.- 3.3 Monotrope Umwandlungen.- 3.4 Literaturhinweise zu Kapitel 3.- 4. Phasengleichgewichte in Zweistoffsystemen unter Ausschluß der Dampfphase.- 4.1 Definition der Konzentration.- 4.2 Teilreaktionen des Fest-flüssig-Übergangs.- 4.3 Schmelzprozeß in einem Zweistoffsystem.- 4.4 Eutektisches System.- 4.5 Eutektische Realsysteme.- 4.6 Das Gibbssche Phasengesetz.- 4.7 Anwendung des Phasengesetzes.- 4.8 Das Hebelgesetz.- 4.9 Thermische Analyse.- 4.10 Lichtmikroskopische Methoden zur Erschließung von Zustandsdiagrammen.- 4.11 Elektronenmikroskopische Untersuchungsverfahren.- 4.12 Röntgenographische Methoden.- 4.13 Weitere experimentelle Methoden.- 4.14 Eutektische Kristallisation.- 4.15 Dendritische Kristallisation.- 4.16 Einfache Phasengleichgewichte bei unbegrenzter Löslichkeit im flüssigen und festen Zustand.- 4.17 Phasengleichgewichte bei vollständiger Mischbarkeit im flüssigen und festen Zustand mit einem Schmelzpunktsminimum oder einem Schmelzpunktsmaximum.- 4.18 Realdiagramme mit unbegrenzter Löslichkeit im flüssigen und festen Zustand.- 4.19 Mischungslücke im festen Zustand.- 4.20 Zustandsdiagramm mit peritektischem Gleichgewicht.- 4.21 Mischungslücke im flüssigen Zustand.- 4.22 Reale Zustandsdiagramme mit Mischungslücke in flüssigem Zustand mit ausschließlich oberem kritischem Punkt.- 4.23 Überstrukturphasen.- 4.24 Systeme mit einer kongruent schmelzenden Verbindung.- 4.25 Zustandsdiagramm mit einer inkongruent schmelzenden Verbindung.- 4.26 Zustandsdiagramme mit einer aus zwei Schmelzen sich bildenden Verbindung.- 4.27 Realdiagramme mit Verbindungen.- 4.28 Umwandlungsgleichgewichte.- 4.29 Das Zustandsdiagramm Eisen—Kohlenstoff.- 4.30 Literaturhinweise zu Kapitel 4.- 5. Phasengleichgewichte in Dreistoffsystemen und Vierstoffsystemen unter Ausschluß der Dampfphase.- 5.1 Konzentrationsdreieck.- 5.2 Hebelgesetz im Ternären.- 5.3 Konodendreieck.- 5.4 Vierphasengleichgewichte.- 5.5 Darstellung ternärer Zustandsdiagramme.- 5.6 Einfaches System mit einem ternären Eutektikum.- 5.7 Zustandsbereiche im ternären eutektischen System.- 5.8 Schnitte bei konstanter Temperatur.- 5.9 Vertikale Schnitte.- 5.10 Temperatur-Konzentration-Schnitt durch eine Ecke des Konzentrationdreiecks.- 5.11 Temperatur-Konzentration-Schnitt parallel zu einer Seite des Konzentrationsdreiecks.- 5.12 Einfache Realdiagramme mit einem ternären Eutektikum.- 5.13 Thermische Analyse und Gefüge einfacher ternärer eutektischer Systeme.- 5.14 Eigenschaften benachbarter Zustandsräume.- 5.15 Nichtreguläre Schnitte.- 5.16 Kritischer Punkt.- 5.17 Die Schreinemakerssche Regel.- 5.18 Ternäres System mit unbegrenzter Löslichkeit im festen und flüssigen Zustand ohne Schmelzpunktsextremum.- 5.19 Isotherme Schnitte durch ein ternäres System mit unbegrenzter Mischkristallbildung.- 5.20 Temperatur-Konzentration-Schnitte durch ein ternäres System mit unbegrenzter Mischkristallbildung.- 5.21 System mit ternärem Eutektikum und begrenzter Mischkristallbildung.- 5.22 Ternäres System mit einer kongruent schmelzenden binären Verbindung mit quasibinärem Schnitt.- 5.23 Ternäres System mit einer binären Verbindung ohne quasibinären Schnitt...- 5.24 Isothermer Schnitt und Temperatur-Konzentration-Schnitt durch ein ternäres System mit einer binären Verbindung ohne quasibinären Schnitt.- 5.25 Ternäres System mit zwei binären Verbindungen.- 5.26 Ternäre Verbindung mit Schmelzpunktsmaximum.- 5.27 Ternäres Realsystem mit binären und ternären Verbindungen.- 5.28 Ternäres System mit zwei eutektischen Randsystemen bei begrenzter Löslichkeit im Festen sowie lückenloser Mischkristallbildung im dritten Randsystem.- 5.29 Ternäres System mit zwei peritektischen Randsystemen sowie lückenloser Mischkristallbildung im dritten Randsystem.- 5.30 Übergang zwischen univarianter peritektischer und univarianter eutektischer Reaktion.- 5.31 Mischungslücke im flüssigen Zustand.- 5.32 Monotektische Vierphasenreaktion.- 5.33 Ternäre Realdiagramme mit begrenzter Mischbarkeit im flüssigen Zustand.- 5.34 Reaktionsschema.- 5.35 Vierstoffsysteme.- 5.36 Einfache Gleichgewichte in Vierstoffsystemen.- 5.37 Reziproke Systeme.- 5.38 Löslichkeit reziproker Salzpaare in Wasser.- 5.39 Bemerkungen zum Umfang höherer polynärer Systeme.- 5.40 Literaturhinweise zu Kapitel 5.- 6. Phasengleichgewichte bei Beteiligung einer Dampfphase.- 6.1 Dampf-Flüssigkeit-Gleichgewicht in einem Einstoffsystem.- 6.2 Phasengleichgewichte zwischen Flüssigkeit und Dampf in binären Systemen ohne Mischungslücke.- 6.3 Dampf-Festkörper-Gleichgewichte in einem binären System.- 6.4 Phasengleichgewichte in einem binären System, in dem Festkörper, Flüssigkeit und Dampf auftreten können.- 6.5 Phasengleichgewichte mit Beteiligung der Dampfphase bei begrenzter Mischbarkeit im flüssigen Zustand.- 6.6 Dampf-Festkörper-Gleichgewichte bei Mischkristallbildung.- 6.7 Dampf-Festkörper-Gleichgewichte in Systemen mit Verbindungen.- 6.8 Heterogene Gleichgewichte bei chemischen Transportreaktionen.- 6.9 Literaturhinweise zu Kapitel 6.- 7. Energetik heterogener Gleichgewichte.- 7.1 Allgemeines.- 7.2 Thermodynamische Grundbegriffe und Definitionen.- 7.3 Integrale Mischungsgrößen.- 7.4 Partielle Mischungsgrößen.- 7.5 Ideale Lösung.- 7.6 Das Modell der regulären Lösung.- 7.7 Reale Lösung und Überschußfunktionen.- 7.8 Thermodynamische Aktivität.- 7.9 Allgemeines über experimentelle Methoden zur Bestimmung thermodynamischer Mischungsgrößen.- 7.10 Hochtemperaturkalorimeter.- 7.11 Partialdampfdruckmessungen.- 7.12 Aktivitätsbestimmung aus der EMK galvanischer Zellen.- 7.13 Schmelzgleichgewicht in einem Einstoffsystem.- 7.14 Schmelzgleichgewichte in binären Systemen.- 7.15 Gleichgewicht zwischen binärer Schmelze und dem Kristall einer Komponente im idealen System.- 7.16 Gleichgewicht zwischen binärer Schmelze und Mischkristall im idealen System.- 7.17 Schmelzgleichgewicht im regulären System.- 7.18 Schmelzgleichgewicht im realen System.- 7.19 Schmelzpunktsminimum.- 7.20 Phasengleichgewichte bei der Entmischung.- 7.21 Berechnung der Mischungslücke anhand des Modells der regulären Lösung..- 7.22 Auswertung von Löslichkeitsgleichgewichten.- 7.23 Auswertung eines Schmelzgleichgewichtes bei geringen Liquiduskonzentrationen..- 7.24 Kritische Entmischungstemperatur in realen Lösungen.- 7.25 Die Spinodale.- 7.26 Berechnung einer einfachen Ordnungseinstellung in Mischkristallen.- 7.27 Ordnungsgrad eines Mischkristalls als Funktion der Temperatur.- 7.28 Zum Charakter von Phasenumwandlungen.- 7.29 Thermodynamische Eigenschaften ternärer Legierungen.- 7.30 Berechnung von Schmelzgleichgewichten im Ternären.- 7.31 Literaturhinweise zu Kapitel 7.- 8. Keimbildung bei Phasenübergängen.- 8.1 Allgemeines.- 8.2 Homogene Keimbildung ohne Konzentrationsänderung.- 8.3 Heterogene Keimbildung.- 8.4 Homogene Keimbildung mit Konzentrationsänderung.- 8.5 Spinodale Entmischung.- 8.6 Literaturhinweise zu Kapitel 8.- 9. Metastabile Phasen.- 9.1 Energetik der Keimbildung metastabiler kristalliner Phasen.- 9.2 Heterogene Gleichgewichte bei Beteiligung metastabiler Phasen.- 9.3 Nahordnung in flüssigen Mischphasen und ihre Auswirkung auf Fest-flüssig-Gleichgewichte.- 9.3.1 Einige empirische Befunde zur Nahordnung in flüssigen Legierungen.- 9.3.2 Das Modell homogener Gleichgewichte zur quantitativen Beschreibung der Nahordnung in flüssigen Legierungen.- 9.3.3 Auswirkung homogener Gleichgewichte auf Schmelzgleichgewichte.- 9.3.3.1 Liquiduslinien in der Nähe des Schmelzpunkts einer kongruent schmelzenden Verbindung.- 9.3.3.2 Mischungslücke in einer binären flüssigen Legierung mit starker Verbindungstendenz.- 9.4 Gläser.- 9.5 Metastabile nichtkristalline metallische Phasen.- 9.6 Methoden zur Erzielung extrem hoher Abkühlungsgeschwindigkeiten.- 9.7 Kristallisation glasartiger Legierungen.- 9.8 Literaturhinweise zu Kapitel 9.- 10. Einfluß der Diffusion auf Phasenübergänge.- 10.1 Stoffverteilung bei der Erstarrung von Schmelzen.- 10.2 Konstitutionelle Unterkühlung.- 10.3 Auswirkungen der konstitutionellen Unterkühlung.- 10.4 Reinigung durch Zonenschmelzen.- 10.5 Ausscheidungsreaktionen im festen Zustand.- 10.6 Literaturhinweise zu Kapitel 10.