Werkstoffwissenschaften (Subject) / Werkstoffe 1 (Lesson)

Bindungen, Defekte, Gefüge, mechanische Eigenschaften

This lesson was created by annastina.

Learn lesson

back  |  next 1 / 1

• ÿþWelche Bindungsarten kennen Sie? kovalente Bindung, Ionenbindung, metallische Bindung, Van-der-Waals Bindung, Wasserstoffbrückenbindung
• Ordnen Sie die Bindungsarten nach ihrer Bindungsenergie (fallende Bindungsenergie) kovalente, ionische, metallische, Van-der-Waals-, Bindung und Wasserstoffbrücken
• Welche Bindungsarten werden logischerweise bei Hochtemperaturwerkstoffen vorwiegend auftreten? Kovalente, ionische
• Was sind die wesentlichen Merkmale der kovalenten Bindung? höchste Bindungsenergie, hohe Ionisierungsenergie, Überlagerung zweier Atomorbitale => keine freie Beweglichkeit der Elektronen => klassischer Nichtleiter, gerichtete Bindung, außerordentlich korrosionsfest, hohe Härte und E-Modul, hoher Schmelzpunkt, z.T. gute Phononenleitung
• Was sind die wesentlichen Merkmale der ionischen Bindung? ungerichtet, charakteristisch: Salze, Keramiken, Gläser, hohe Differenz der Elektronegativität zwischen den zwei Atomen, die die Bindung eingehen, verringerte oder keine Umformbarkeit, Härte, Steifigkeit, Isolator (keine el. und therm. Leitfähigkeit)
• Was sind die wesentlichen Merkmale der metallischen Bindung? ungerichtet, elektrische und thermische Leitfähingkeit, undurchsichtig, metallischer Glanz, Versetzungen, plastische Verformungen, Umformungen
• In vielen Stoffen gelangen die Atome in einen energetisch günstigen Zustand, indem sie sich zu einem regelmäßigen Raumgitter anordnen. Wie bezeichnet man die so entstandene Struktur? Kristallstruktur
• Worin unterscheiden sich Nah- und Fernordnung? Nahordnung: lokal geordnete Atom- (Ionen-)Anordnung, dh. immer gleiche Umgebung, egal welches Atom betrachtet wird, allerdings kann nicht vorrausgesagt werden, in welcher Orientierung oder welchem Abstand sich das nächste Atom befindet. , Fernordnung: Periodische Wiederholung der Nahordnung, dh. durch Symmetrieoperationen, wie Translationen, Rotationen oder Spiegelungen von einem vorgegebenen Atom kann die, genaue Position weiterer so genannter symmetrieäquivalenter Atome vorhersagen werden.
• Was ist die kleinste Struktureinheit eines Kristalls und wie wird der Kristall aus ihr aufgebaut? Elementarzelle., Diese Elementarzellen werden durch Translationssymmetrie zu einem dreidimensionalen Netz erweitert (Kristallgitter).
• Welche Kristallstrukturen kennen Sie? Nennen Sie die zugehörigen Achsenbeziehungen (z.B. a = b ` c). NaCl-Struktur, Zinkblende-Struktur, kubisch, tetragonal, hexagonal, rhomboedrisch, orthorombisch, monoklin, triklin
• Was bedeutet  polykristallin ? Ein Polykristall (auch Multikristall oder seltener Vielkristall) ist ein kristalliner Festkörper, der aus vielen kleinen Einzelkristallen (Kristalliten) besteht, die durch Korngrenzen voneinander getrennt werden. Die einzelnen Kristallite können sehr unterschiedliche Größen haben. Im Allgemeinen werden Kristalle mit Kristallitgrößen im Größenbereich Mikrometer bis Zentimeter als polykristallin bezeichnet.
• Welche Arten von Defekten können in der atomaren Struktur von Feststoffen auftreten (0- bis 3-dimensional)? 0-dimensional: Punktdefekte (fehlende bzw. zusätzliche Atome/Ionen), 1-dimensional: Liniendefekte (Versetzungen - Einschieben einer Halbebene ins Atomgitter
• Welche Bedeutung haben Leerstellen für den Materietransport in Feststoffen? Verbesserung der Stromtragfähigkeit von keramischen Supraleitern (p-n-Übergang wird verstärkt)
• Nennen Sie ein Anwendungsgebiet, in dem Punktdefekte genutzt werden. Halbleiter
• Welche Bedeutung haben Liniendefekte für die mechanischen Eigenschaften der Werkstoffe? Bei mechanischer, Belastung ist zuerst ein linearer Zusammenhang zwischen Spannung und Dehnung zu verzeichnen
• Werkstoffeigenschaften sind oft richtungsabhängig. Wie nennt man Werkstoffe, deren Eigenschaften je nach Richtung unterschiedlich sind?, Beispiel für einen solchen Werkstoff. Textur (durch bestimmte Herstellverfahren, z. B. durch eine gerichtete Erstarrung beim Abkühlen oder auch durch Walzverfahren, werden Kristallite in bestimmte Richtungen orientiert)., Bsp.: Zipfelbildung beim Tiefziehen von Blech
• Was ist ein Gefüge? Aus welchen Bestandteilen setzt es sich allgemein zusammen? Gefüge: räumliche Anordnung der aus Schmelzen entstandenen Stoffen. Das Gemenge der Kristallite selbst sowie alle gegebenenfalls auftretenden Phasen und Defekte wie zum Beispiel Poren oder Lunker., Bestandteile: Form, Größe und Anordnung der Kristalle
• Wie wirkt sich die Korngröße auf die Festigkeit von Metallen aus? Begründen Sie Ihre Antwort. Geringe Korngröße trägt zur Verfestigung als auch zu einer Verbesserung der Verformungsfähigkeit bei., Bgründung: Versetzungen können Korngrenzen nicht überwinden. D.h. je kleiner ein, Korn ist, desto geringer ist auch der Weg, den eine Versetzung zurücklegen kann. , Eine geringe Korngröße bedeutet aber auch, daß in einem Volumenelement mehr Körner vorhanden sind als dies bei gröberen Körnern der Fall ist. Bedingt durch die Orientierungsunterschiede der einzelnen Körner gibt es damit eine höhere statistische Wahrscheinlichkeit, für eine gleitfähige Ebene.
• Was ist der Unterschied zwischen einer Korngrenze und einer Phasengrenze? An Korngrenzen sind verschieden orientierte Körner miteinander verbunden. Korngrenzen sind als gestörte Bereiche zu betrachten, sie sind dann auch Bereiche erhöhter Diffusion. Es gibt eine Reihe von Korrosionsfällen,, die über Korngrenzen ablaufen. Korngrenzen reichern Verunreinigungen an. Wenn diese, Konzentrationen als eigene Phasen zu betrachten sind, spricht man von Phasengrenzen., Phasengrenze: Grenzfläche zwischen zwei verschiedenen (im Sprachgebrauch i.d.R. festen) Körpern., Korngrenze: Grenzfläche zwischen identischen, aber zueinander beliebig orientierten Kristallen.
• Wodurch entstehen beim Gießen von Metallen 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. Derartige Lunker (sog. Fadenlunker) finden sich insbesondere in langen, dünnen Gussblöcken. Sie sind gefährlich, da sie oft so dünn sind, dass sie nicht bemerkt werden und dann u.U. schnell zum Bruch des Bauteils führen.
• Worauf beruht die elastische und plastische Verformbarkeit der Metalle? Auf der Versetzung - eindimensionaler Gitterfehler
• Welche Vorteile hat die Brinell- ggb. der Vickers-Härteprüfung und umgekehrt? Brinell: Eindringkörper Hartmetallkugel, geeignet für Buntmetalle, Guss und Stähle, Vickers: Eindringkörper Diamantpyramide, geeignet für Keramik, Nitride, Carbide
• Welche Werkstoffeigenschaften (allgemein) kann man aus dem Spannungs-Dehnungs-Diagramm eines Werkstoffes ablesen? Elastizität, Plastizität, Zugfestigkeit, Bruchdehnung, Bruchspannung
• Welche Kennwerte kann man aus einem Spannungs-Dehnungs-Diagramm ermitteln? R_m: Zugfestigkeit, Epsilon_m: Zugdehnung (max. Dehnung) - hier beginnt die Einschnürung, R_p0,2: die Spannung angegeben, bei der das Material eine bleibende Dehnung von 0,2% erhält, Epsilon_B: Bruchdehnung, Sigma_B: Bruchspannung
• Was sagt die Streckgrenze eines Werkstoffes aus? (R_e, Bereich 1) Bezeichnet diejenige Spannung, bis zu der ein Werkstoff bei einachsiger und momentenfreier Zugbeanspruchung keine sichtbare plastische Verformung zeigt. Bei Überschreiten der Streckgrenze kehrt das Material nach Entlastung nicht mehr in die ursprüngliche Form zurück, sondern eine Probenverlängerung verbleibt.
• Was gibt die Zugfestigkeit an? Die maximale Spannung, Beginn der Einschnürung, R_m
• Was ist Kriechen? Kriechen (auch Retardation) bezeichnet bei Werkstoffen die zeit- und temperaturabhängige, plastische Verformung unter Last.
• Was bedeutet Dauerfestigkeit? Dauerfestigkeit ist ein Begriff aus dem Gebiet der Festigkeit und bezeichnet die Belastungsgrenze, die ein dynamisch (z. B. schwingend) belasteter Werkstoff ohne nennenswerte Ermüdungserscheinungen bzw. Ausfallerscheinungen ertragen kann., Werkstoff hat eine Dauerfestigkeit, Konstruktion erfährt nur geringe, Spannungen., Konstruktionen, die unterhalb einer Dauerfestigkeit belastet sind, erleiden keine Rissbildung
• Was ist Zähigkeit, und mit welchem Versuch wird sie häufig gemessen? Hierunter versteht man die Fähigkeit eines Materials, Energie z.B. aus harten Schlagbelastungen, aufzunehmen und durch plastische Verformung zu dissipieren. Zähe Werkstoffe setzen so, der Ausbreitung von Rissen einen großen Widerstand entgegen (zäh = Gegenteil von spröde). Wird mit dem Kerbschlagbiegeversuch gemessen.

back  |  next 1 / 1