Werkstoffkunde (Fach) / 10. Kapitel (Lektion)

Nichtmetalle

Diese Lektion wurde von AnnaM286 erstellt.

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• Wie wird der Aufbau eines Makromoleküls entlang der Kette bezeichnet? Als Kettenkonfiguration
• Was passiert unterhalb der Glasübergangstemperatur Tg? Der Kunstsstoff wird schlagartig spröde
• Nur bei einem regelmäßigem Aufbau des Makromoleküls kann es zu einer Kristallisation kommen. Was behindert die Kristallisation? Ataktizität, falsche Verknüpfungen (Kopf-Kopf oder Schwanz-Schwanz) sowie Verzweigungen und Vernetzungen
• Wie bezeichnet man den räumlichen Aufbau eines Makromoleküls? Als Kettenkonformation
• Kunststoffe haben kein eindeutig definiertes Molekulargewicht, sondern ... ... immer eine Molekulargewichtsverteilung
• Das thermische Verschweißen von Kunststoffen durch Diffusion erfolgt umso schneller, je je geringer das Molekulargewicht ist
• Wie kristallisieren Kunststoffe aus der ruhenden Schmelze in aller Regel? Sphärolithisch. Die einzelnen Sphärolithe sind aus Lamellenkristalle aufgebaut.
• Beim Mikromechanismus der plastischen Verformung teilkristalliner Polymere geht man ... ... von einem Abspulen der vorher gefalteten Ketten aus.
• Wie wird eine Erhöhung der Wärmeformbeständigkeit erreicht? Durch eine steife Hauptkette und/oder Dipolmomente in den Seitengruppen
• Bei polymeren Verbundwerkstoffen ... .... lässt sich das E-Modul bis auf das 100fache und die Festigkeit bis auf das 5fache des Werts von reinem Kunststoff steigern
• Wann haben Verstärkungsadditive die optimale Form? Wenn das Oberflächen/Volumen-Verhältnis maximal ist. Dies ist bei dünnen Platten und vorallem bei dünnen Fasern der Fall.
• Durch was werden höchste Festigkeiten erreicht? Durch Glasfasern
• Durch was werden höchste Steifigkeiten erreicht? Durch Kohlefasern
• Was sind typische plattenförmige Verstärker? Schichtmineralien wie Talkum und Glimmer
• Faserverbundwerkstoffe besitzen von allen Werkstoffen die ... höchste spezifische Steifigkeit und Zugfestigkeit
• Entsprechend der chemischen Zusammensetzung unterscheidet man bei Glas: Quarz-, Kalknatron-, Borosilikat-, und Bleigläser
• Durch was kann die Festigkeit von Gläsern erhöht werden? Durch thermisches oder chemisches Vorspannen, dem sogenannten Tempern
• Woraus werden Keramiken hergestellt? Keramiken werden aus Pulvern hergestellt, die vorverdichtet und anschließend bei hohen Temperaturen weiter verdichtet werden.
• Als was werden vorverdichtete Pulver bezeichnet? Als Grünling oder Grünkörper
• Wodurch zeichnen sich Keramiken aus? Keramiken zeichnen sich durch eine Reihe herrvoragender mechanischer Eigenschaften, eine geringe Dichte und sehr gute Korrosionsbeständigkeit aus, verhalten sich aber sehr spröde
• Durch welche Punkte wird die Kettenkonfiguration bei Kunststoffen vollständig beschrieben? KonstitutionTaktizitätKopf-Schwanz- bzw. Kopf-Kopf-VerknüpfungenVerzweigungenVernetzungenCopolymere
• Worauf beruht die relativ hohe Bruchzähigkeit polymerer Gläser (im Vergleich zu niedermolekularen Gläsern) Der Unterschied zu niedermolekularen Gläsern ist der molekulare Bruchmechanismus und die dadurch bedingte relativ hohe Bruchzähigkeit der polymeren Gläser.Bei Verformung bilden sich Mikrorisse. Diese Mikrorisse – auch engl. Crazes genannt – sind sehr kleine lokale Verformungszonen, die von einer Vielzahl vonFibrillen gebildet werden. Solche Fibrillen sind Bündel von ca. 100 Einzelmolekülen. Bei zu starker Dehnung reißen die Fibrillen und der Craze führt zum Riss.Die große innere Oberfläche, die bis dahin allerdings gebildet werden muss undder damit verbundene Energieaufwand führen zu einer hohen Bruchzähigkeit.
• Wodurch ist ein Gummi charakterisiert (Struktur und Eigenschaften)? Strukturell charakteristisch für einen Gummi sind die Vernetzungen.Bei einem idealen Gummi ändert sich bei Dehnung zwar die Entropie durchdie steigende Orientierung der Makromoleküle, die innere Energie bleibt aberkonstant. Daraus resultiert eine Reihe von interessanten Eigenschaften für dieseentropieelastischen Körper:1. Bei Dehnung erwärmt sich der Körper.2. Ein gedehnter Körper unter konstanter Last verkürzt sich bei Erwärmung.3. Der thermische Ausdehnungskoeffizient α ist für eine belastete Probenegativ, für eine unbelastete Probe positiv.Triebkraft für diese ungewöhnlichen Werkstoffeigenschaften ist immer dieEntropie, die bei steigender Orientierung der Makromoleküle und/oder beisteigender Temperatur eine immer stärkere Kraft aufbringt, die Makromolekülein ihren statistischen Knäuelzustand zurückzuführen
• Wärmeformbeständigkeit Wird durch die Erweichungstemperatur charakterisiert. Die Wärmeformbeständigkeit hängt im Wesentlichen vom chemischen Aufbauder Polymerkette ab. Eine Versteifung der Kette führt dabei zu einer erhöhtenWärmeformbeständigkeit.
• Dauergebrauchstemperatur Die chemische Stabilität polymerer Werkstoffe bei erhöhten Temperaturen. Die Dauergebrauchstemperatur wird primär durch die Bindungsenergiebestimmt.
• Welche Geometrien sind für verstärkende Additive optimal und warum? Die optimale Form haben die Verstärkungsadditive, wenn das Oberflächen/Volumen-Verhältnis maximal ist. Dies betrifft die folgenden Fälle:a ≪ 1: dies entspricht einer Plattea ≫ 1: dies entspricht einer FaserSomit ergeben sich Fasern und Platten als optimale Form für Verstärkungsadditive, wobei die Fasern den Platten vorzuziehen sind.
• Nennen sie die gängigsten faser- und plattenförmigen Verstärkungen für Verbundwerkstoffe. Fasern: Glasfasern, Kohlefasern, PolymerfasernPlättchen: Talkum, Glimmer, Kaolin, Graphit und Aluminiumhydroxid
• Was ist chemischer Hauptbestandteil aller anorganischen nichtmetallischen Gläser? Siliziumdioxid Si2O
• Welche Gläser kommen vor allem bei Laborgeräten und Apparaten der chemischen Industrie zum Einsatz? Für Laborgeräte bzw. Apparate für den Umgang mit gefährlichen Chemikalienoder bei besonders hohen Temperaturen werden Borosilikatgläser eingesetzt.Durch die geringe thermische Ausdehnung der Borosilikatgläser sind sie auchweniger empfindlich gegenüber Temperaturwechsel.
• Benennen Sie die drei Prozessschritte auf dem Weg vom Pulver zum fertigen Keramikbauteil. 1. Aufbereiten und Mischen der Pulver2. Vorverdichten des Pulvers zu einem so genannten Grünling oder Grünkörper3. Sintern
• Listen Sie die wichtigsten Vor- und Nachteile keramischer Werkstoffe. Vorteile: hohe Härte, Hochtemperaturfestigkeit, geringe thermische Ausdehnung, Korrosionsbeständigkeit, Verschleißfestigkeit, geringe Dichte.Nachteil: geringe Duktilität.
• Einzelbausteine, aus denen die polymere Einzelkette besteht Monomere
• Konstitution Ist die Anordnung und Verbindung von Atomen bzw. Atomgruppen. Ergibt sich aus der Auswahl der Monomere, also der chemischen Grundbausteine
• Taktizität die räumliche Anordnung von Seitengruppen an der Kohlenstoffhauptkette

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