Hallo Zekai,
als wichtigen Unterschied von Alu und Si zu Stahl würde ich anführen, daß Al und Si keine Gefügeumwandlung im festen Zustand mehr durchmachen wie eben der angesprochene Austenit-Ferrit-Übergang.
Für das Gefüge ist aber noch die Abkühlgeschwindigkeit wichtig. Die Kristalle wachsen immer vom Kalten ins Warme. Durch die freiwerdende Energie beim Erstarren kann sich aber ein Ungleichgewicht bilden und die Kristalle wachsen auf einmal in Form von Dendriten (sieht aus wie ein Tannenbaum). Das Durchmischen von Al-Schmelzen hat meines Wissens die Funktion, diese Tannenbäume zu zerschlagen, damit die gefürchtete Erstarrungsporosität (zwischen die feinen Äste kann nur schwer Metall nachfließen) vermindert wird. Bim Si-Einkristall wird nun mit viel Aufwand ein ganz kontrolliertes Temperaturgefälle erzeugt, damit die Dendriten gar nicht erst auftreten, sondern ein Keimkristall in eine Richtung immer weiter wächst. Dieser Auwand ist nötig, weil alle Fehler (und das sind auch die Grenzen zwischen zwei Körnen) eine Anwendung als Halbleiterbauteil verhindern.
Wie tollsmith schon sagte, ist das Ziel ein sehr feines Korn bei Messerklingen. Ein Korn wächst dann, wenn in einem geeigneten Temperaturbereich die Atome die Möglichkeit haben, sich zu bewegen, um die Gitterplätze, wo sie eingebaut werden sollen, zu erreichen. Das geht dann gut, wenn die Atome beweglich sind (es warm ist) oder man ihnen Zeit läßt (Minerale). Kleines Korn erreicht man also dadurch, daß man wenig Zeit läßt. So wird ja auch das feine Pulver durch sehr schnelles Abkühlen erreicht. Wenn man die Möglichkeit einer Phasenumwandlung im festen Bereich hat, ist das besonders schön, weil sich dabei ja neue Körner bilden, die aber wegen der viel geringeren Beweglichkeit der Atome im Festkörper kaum wachsen können.
Ein noch viel feineres Korn kann man z.B. bei Glaskeramiken erreichen, die ja zuerst schnell abgekühlt werden und somit ohne Kristallisation - glasartig eben - erstarren. Werden diese nun wieder aufgeheizt, setzt unterstützt von einigen Zusätzen die Kristallisation an vielen Stellen gleichzeitig ein und kann über die Wärmebehandlung recht gut gesteuert werden. So können noch viel kleinere Korngrößen von wenigen nm erreicht werden.
Dieses zuletzt beschriebene Verfahren ist aber meines Wissens bei Metallen kaum möglich, da sie i.a. sehr leicht kristallisieren und darum entweder nur sehr dünne Bauteile überhaupt glasartig erstarrt werden können oder man muß auf recht abenteuerliche Legierungen zurückgreifen, die aber mWn dann auch nicht so kontrolliert zu kristallisieren sind.
Gruß
Daniel
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