H3: Structuur van materialen
Proces -> structuur van materiaal -> materiaaleigenschappen
Niveaus:
1) Atomaire structuur (bindingen)
- Ionaire binding
- Covalente binding
- Metaalbinding
2) Atomaire schikking (roosters, ketens)
- Kristalroosters en defecten
- Ketenstructuur (polymeren)
- Orde of wanorde?
3) Microstructuur
- Sterk bepalend voor eigenschappen materiaal
- Via verwerking (porcessing) te wijzigen
4) Macrostructuur
- Geometrie product: producteigenschappen
3.1 Inleiding
Samenhang van moleculen bij vaste stoffen
- Opbouw:
o Amorf: orde over korte afstand
Ontstaan uit vloeibare fase door snel af te koelen: atomen en
moleculen, die in de vloeistof door elkaar kunnen bewegen,
krijgen geen tijd om zich in de kristalstructuur te vestigen. Ookal
is de kristallijne fase energetisch gunstiger
o Kristallijn: orde over grote afstand (meeste vaste stoffen): kristalstructuur
Regelmatig patroon van moleculaire, atomaire of ionaire
eenheden die de bouwstenen van een kristal vormen
Gestapelde structuureenheden = éénheidscellen
o Polykristallijn
o Polymeerketens
Polymeerstructuur
- Ruggengraat
o Zich herhalende moleculeketen (verbonden door covalente binding)
- Zijgroep
o Atoom of atoomgroep die met covalente binding verbonden is met ruggengraat
- Vertakkingen
o Zijgroep met nieuwe ruggengraat
- Crosslinks = secondaire bindingen
Thermoharders = bros
- 3 dimensionaal
Thermoplasten
, Elastomeren
3.3 Structuur van metalen
- Metalen zijn volledig kristallijn = ruimtelijk netwerk dat kan herleid worden tot de
herhaling van eenheidscel
- Kristalrooster: atomen schikken zich in de eenheidscel volgens een bepaald patroon
- Kristalroosters vormen kristalkorrels
1) Kristallijne structuur en kristalroosters
-Eénkristal
o Ongehinderd groeien = vlakke oppervlakken
- Meestal aggregaat van kristallen en korrels = polykristallijn
o Tussen 2 korrels: korrelgrens
Verscheidene eenheidscellen vormen een rooster
Gebied in microstructuur van een materiaal, waarbinnen alle eenheidscellen met dezelfde
oriëntatie gestapeld zijn = kristalkorrel
Roosterparameters
- A, b, c, alpha,beta, gamma
- N (=aantal atomen per eenheidscel)
- CN (=aantal naaste buren)
- APF = fractie vd eenheidscel die effectief wordt ingenomen door atomen (MAX: 74%)
Rooster met maximale APF = dichtste bolstapeling (close packed)
Dichtste bolstapeling
Maximale ingenomen ruimte in eenheidscel = APF = 74%
- FCC: ABC stapeling
- HCP: ABA stapeling
Polymorfisme = fenomeen dat een metaal in meer dan één kristalstructuur kan voorkomen
Vb: Fe als zowel BCC als FCC = allotropie
Proces -> structuur van materiaal -> materiaaleigenschappen
Niveaus:
1) Atomaire structuur (bindingen)
- Ionaire binding
- Covalente binding
- Metaalbinding
2) Atomaire schikking (roosters, ketens)
- Kristalroosters en defecten
- Ketenstructuur (polymeren)
- Orde of wanorde?
3) Microstructuur
- Sterk bepalend voor eigenschappen materiaal
- Via verwerking (porcessing) te wijzigen
4) Macrostructuur
- Geometrie product: producteigenschappen
3.1 Inleiding
Samenhang van moleculen bij vaste stoffen
- Opbouw:
o Amorf: orde over korte afstand
Ontstaan uit vloeibare fase door snel af te koelen: atomen en
moleculen, die in de vloeistof door elkaar kunnen bewegen,
krijgen geen tijd om zich in de kristalstructuur te vestigen. Ookal
is de kristallijne fase energetisch gunstiger
o Kristallijn: orde over grote afstand (meeste vaste stoffen): kristalstructuur
Regelmatig patroon van moleculaire, atomaire of ionaire
eenheden die de bouwstenen van een kristal vormen
Gestapelde structuureenheden = éénheidscellen
o Polykristallijn
o Polymeerketens
Polymeerstructuur
- Ruggengraat
o Zich herhalende moleculeketen (verbonden door covalente binding)
- Zijgroep
o Atoom of atoomgroep die met covalente binding verbonden is met ruggengraat
- Vertakkingen
o Zijgroep met nieuwe ruggengraat
- Crosslinks = secondaire bindingen
Thermoharders = bros
- 3 dimensionaal
Thermoplasten
, Elastomeren
3.3 Structuur van metalen
- Metalen zijn volledig kristallijn = ruimtelijk netwerk dat kan herleid worden tot de
herhaling van eenheidscel
- Kristalrooster: atomen schikken zich in de eenheidscel volgens een bepaald patroon
- Kristalroosters vormen kristalkorrels
1) Kristallijne structuur en kristalroosters
-Eénkristal
o Ongehinderd groeien = vlakke oppervlakken
- Meestal aggregaat van kristallen en korrels = polykristallijn
o Tussen 2 korrels: korrelgrens
Verscheidene eenheidscellen vormen een rooster
Gebied in microstructuur van een materiaal, waarbinnen alle eenheidscellen met dezelfde
oriëntatie gestapeld zijn = kristalkorrel
Roosterparameters
- A, b, c, alpha,beta, gamma
- N (=aantal atomen per eenheidscel)
- CN (=aantal naaste buren)
- APF = fractie vd eenheidscel die effectief wordt ingenomen door atomen (MAX: 74%)
Rooster met maximale APF = dichtste bolstapeling (close packed)
Dichtste bolstapeling
Maximale ingenomen ruimte in eenheidscel = APF = 74%
- FCC: ABC stapeling
- HCP: ABA stapeling
Polymorfisme = fenomeen dat een metaal in meer dan één kristalstructuur kan voorkomen
Vb: Fe als zowel BCC als FCC = allotropie
