Kristall: Idealkristall, Realkristall

Zwei Beispiele für typische Kristallgitter von Metallen: hdp und krz
Zwei Beispiele für typische Kristallgitter von Metallen: hdp und krz (Grafik: METALL)

Ein Kristall ist dreidimensional-periodisch aufgebaut, weil seine Atome ein Raumgitter bilden, d.h. sich in den drei Raumrichtungen in ihrer periodischen Anordnung rhythmisch wiederholen

Der Kristall ist ein Diskontinuum, weil es eines endlich großen Schrittes bedarf, um von irgendeinem Gitterbauelement zum benachbarten gleichwertigen Element zu gelangen [Im Gegensatz dazu liegt in einem Kontinuum strukturell identische Materie unendlich nahe beieinander]

Ein Kristall ist anisotrop, d.h. Eigenschaften sind richtungsabhängig, können also bei Messung in verschiedener Richtung verschiedene Werte aufweisen (z.B. Elastizitätsmodul)

Daneben sind weitere Definitionen notwendig: 

IDEALKRISTALL:

Modell zur Beschreibung von Gitterstrukturen, ideal d.h. - keine Wärmeschwingungen der Atome - Keine Fehler (sog. Gitterbaufehler) - unendliche Ausdehnung, keine äußeren Grenzflächen - Modell, gibt es nicht

REALKRISTALL:

- real existierende Kristalle - Wärmeschwingungen der Atome treten auf, nur am absoluten Nullpunkt nicht - haben Gitterbaufehler - endliche Ausdehnung, äußere Grenzflächen

EINKRISTALL:

- nur ein einzelner Kristalle, ohne Behinderung aus der Schmelze gewachsen - keine inneren Grenzflächen (Korngrenzen) - z.B. Halbleitereinkristalle

VIELKRISTALL:

aus vielen Kristallen bestehendes Gebilde - entstanden aus einer Schmelze oder Lösung, viele Einzelkristalle beginnen zu wachsen, bis zum Aneinanderstoßen; Stoßstelle = Korngrenzen einzelne Kristalle nennt man dann KÖRNER ODER KRISTALLIT (sprachliche Abgrenzung zum Kristall

Elementarzelle

Elementarzelle

Über ein  Raumgitter lassen sich die wesentlichen Eigenschaften eines Kristalls beschreiben. Es wird aus identischen Zellen, aufgebaut. Diese bezeichnet man als "Elementarzellen".

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Kirkendall-Effekt

Kirkendall-Effekt

Werden zwei Metalle verbunden, z.B. durch elektrolytisches Plattieren, die stark unterschiedliche Diffusionskoeffizienten haben, so stellen sich zwei unterschiedlich starke, entgegengesetzt gerichtet Diffusionsströme ein. Dies führt im Falle dünner Schichten unter Umständen mit der Zeit sogar zur Bildung von Löchern, insbesondere bei erhöhter Temperatur.

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Lunker

Lunker

Lunker sind eingesunkene Bereiche an der Oberfläche eines Halbzeugs oder Bauteils oder auch Hohlräume im Inneren, die sich während des Fertigungsprozesses durch die Wärmeschrumpfung beim Erstarren und Abkühlen bilden. 

Ein Lunker kann sich auch in Form einer sehr dünnen Röhre durch den Block ziehen. Die Gefahr der Bildung von Lunkern ist bei den einzelnen Metallen unterschiedlich...

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Nulldimensionale Gitterbaufehler

Metalle, wie Aluminium, Kupfer und ihre Legierungen, liegen unter normalen technischen Bedingungen immer in kristalliner Form vor. Im Gegensatz zu den idealen Kristallmodellen der Kristallographe haben „reale“ Metallkristalle jedoch IMMER Fehler, selbst die speziell für die Halbleiterindustrie gezüchteten Einkristalle. Die Gitterbaufehler werden nach ihrer Größe (= Ausdehnung im Kristall) wie eingeteilt. Die kleinsten Fehler sind dabei jene, deren Größe einem Atom entspricht – die nullldimensionalen Gitterbaufehler.

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Wismutschale

Wismutschale

Eine Wismutschale zeigt: Die Erstarrung von Metallen erfolgt kristallin - und  zwar aus vielen einzelnen Kristallen, die alle zusammen den sog. Vielkristall bilden.Bei den meisten technischen Werkstoffen handelt es sich um Vielkristalle.... 

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Logo Easy Metal mit Abbildungen einer Wismutschale, dem Kirkendall-Effekt und Lunker

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World of Metallurgy

In der Zeitschrift World of Metallurgy – ERZMETALL erscheinen technisch-wissenschaftliche Originalarbeiten, die sich mit der Aufbereitung und Verhüttung bis hin zur Verarbeitung, vorrangig von NE-Metallen befassen. Weitere Schwerpunkte bilden die Metallanalyse und spezielle Bereiche der Umwelttechnik. 

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World of Mining – Surface & Underground

Die Berichterstattung der World of Mining umfasst die gesamte Breite der bergbaulichen Rohstoffgewinnung. Dazu gehören die Lagerstättengeologie, die Planung bergbaulicher Anlagen, die Gewinnung, Förderung, Veredlung und Nutzung sowie die  sowie die Rekultivierung und Altlastensanierung.

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