ISSN:
0933-5137
Keywords:
Chemistry
;
Polymer and Materials Science
Source:
Wiley InterScience Backfile Collection 1832-2000
Topics:
Mechanical Engineering, Materials Science, Production Engineering, Mining and Metallurgy, Traffic Engineering, Precision Mechanics
Description / Table of Contents:
On the relationship between the properties and the microstructure of multiphase materials. Part IV: Microstructure and thermal expansion coefficient. The properties of multiphase materials depend on the properties as well as on the geometry and geometrical arrangement (microstructure) of their phases. In many cases, where the material exists under extreme conditions (e. g. high temperatures, radioactive irradiation) not admitting direct property measurements or making them difficult and less accurate two dimensional pictures (micrographs) are available as the only reliable source of information.A stereologic image analysis then provides the tool to characterize the microstructure of multiphase materials quantitatively from their micrographs. Knowing equations describing the dependence of the properties on the microstructure characterized by appropriate parameters direct property measurements would become substitutable by stereologic analyses of the microstructure. Due to the fact, that this holds not only under extreme conditions the stereological microstructure analysis could also be used in conventional quality control to obtain properties without measuring them directly. Furthermore quantitative relationships between properties and microstructural parameters provide a better insight into the property-microstructuredependence thus enabling theoretically the pre-calculation of property improvements by optimalisation of the microstructure (“taylormade- materials”).This paper - subdivided in four articles - considers the derivation and the experimental proof of quantitative relationships between the microstructure and the conductivity, elastic modulus and thermal expansion coefficient of two phase matrix materials.In the present fourth part of this paper the derivation of the equations is considered which describe the dependence of the linear thermal expansion coefficient on the microstructure of two phase matrix materials quantitatively, the phases of which show linear elastic and isotropic behaviour. Calculated and measured thermal expansion coefficients of two phase materials from about 15 binary systems are compared agreeing sufficiently well. The general equation describing mathematically the relationship between the microstructure and the linear thermal expansion coefficient of two phase materials confirms theoretically, that closed pores do not affect the thermal expansion coefficient of porous materials. - At the end of the present article an engineering statement is made summarizing and judging the results obtained in the alltogether four parts of this publication.
Notes:
Die Eigenschaften mehrphasiger Werkstoffe hängen von den Eigenschaften ihrer Phasen und deren Geometric und geometrischer Anordnung (Gefügestruktur) ab. Mikroskopische Gefügebilder mehrphasiger Werkstoffe sind vielfach auch dann verfügbar, wenn der Werkstoff extremen Zustandsbedingungen ausgesetzt war (z. B. hohe Temperaturen, radioaktive Strahlung), unter denen direkte Eigenschaftsmessungen unmöglich oder schwierig und daher aufwendig und/oder ungenau sind. Durch stereologische Gefügeanalyse kann aus solchen Gefügebildern die Gefügestruktur ermittelt werden. Die Kenntnis des quantitativen Zusammenhangs zwischen Gefügestruktur und Eigenschaften würde dann die direkte Messung vin Eigenschaftskenngrößen ersetzbar machen durch eine stereologische Gefügeanalyse. Da dies nicht nur für extreme Zustandsbedingungen gilt, würde die stereologische Gefügeanalyse in der konventionellen Qualitätskontrolle - ebenfalls ohne direkte Eigenschaftsmessung - Aussagen über Eigenschaftskenngrößen erlauben. Außerdem vertiefen solche Gefüge-Eigenschafts-Beziehungen das physikalische Verständnis für den Zusammenhang zwischen Eigenschaften und Gefügestruktur von Werkstoffen und ermöglichen damit die Vorausberechnung von Eigenschaftsverbesserungen durch Gefügeoptimierung. Diese Arbeit behandelt in 4 Teilen die Ableitung und experimentelle Prüfung quantitativer Beziehungen zwischen der Gefügestruktur und der Leifähigkeit, dem Elastizitätsmodul sowie dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten zweiphasiger Werkstoffe.Im vorliegenden 4. Teil dieser Abhandlung wird die Ableitung der Gleichungen beschrieben, die den quantitativen Zusammenhang zwischen dem linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten und der Gefügestruktur zweiphasiger Werkstoffe mit Einlagerungsgefüge und linearelastischen, isotropen Werkstoffphasen erfassen. Berechnete und gemessene Ausdehnugskoeffizienten von zweiphasigen Werkstoffen aus:etwa 15 binären Systemen werden verglichen und zeigen befriedigende Übereinstimmung. Die allgemeine Gleichung zum Zusammenhang zwischen dem linearen, thermischen Ausdehnungskoeffizienten und der Gefügestruktur zweiphasiger Matrix-Werkstoffe liefert das experimentell bestätigte Ergebnis, daß geschlossene Poren den Ausdehnungskoeffizienten poröser Werkstoffe nicht beeinflussen. Der vorliegende letzte Teil der Abhandlung schließt ab mit einer ingenieurmäßigen Einschätzung der in allen vier Abschnitten gewonnenen Ergebnisse.
Additional Material:
9 Ill.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1002/mawe.19780090408
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