Werkstoffe 1 DHBW (Fach) / Werkstofftechnik (Lektion)

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• In welche 4 Hauptgruppen werden Werkstoffe eingeteilt? Metalle Polymere Keramiken Verbundwerkstoffe
• Welche Eigenschaften besitzen Metalle? mittlere Härte mittlere bis hohe Dichte mittleren bis hohen E-Modul gute elektrische und thermische Leitfähigkeit geringe chemische Beständigkeit gut herstellbar, bearbeitbar, umformbar, fügbar unterteilt in Leicht- und Schwermetalle
• Welche Eigenschaften besitzen Keramiken? kristallinen oder amorphen Aufbau häufig durchsichtig hohe Schmelztemperatur hohe Härte hohen E-Modul mittlere Dichte schlecht elektrisch und thermisch leitend
• Welche Eigenschaften besitzen Polymere (Kunststoffe)? makromolekularen Aufbau teilweise durchsichtig meist schlecht elektrisch und thermisch leitend niedrige Schmelz-/Zersetzungstemp. niedrigen E-Modul geringe Dichte
• Welche Eigenschaften besitzen Verbundwerkstoffe? = Kombination zweier Werkstoffhauptgruppenmaterialien spezifische Eigenschaften je nach Art und Verteilung der Einzelkomponenten 
• Aus was besteht der Kern eines Atoms? Neutronen  Protonen
• Aus welchen Elementen besteht die Hülle? Elektronen
• Wie ist ein Atom geladen? Elektrisch neutral (Neutronen Anzahl = Protonen Anzahl) positiver Kern und negativ geladene Schale
• Nenne kernphysikalischen Eigenschaften des Atoms: Neutronenabsorption Spaltbarkeit Dichte
• Was wird von der Zahl der Protonen bestimmt? Größe der positiven Ladung des Kerns (Kernladungszahl) ⇒ Kernladungszahl = Protonenanzahl
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• Was hängt vom Aufbau der Atomhülle ab? chemische und physikalische Eigenschaften  Bindung zwischen Atomen chemische Reaktionsfähigkeit mechanische Festigkeit elektrische Leitfähigkeit
• Aus was besteht ein chemisches Element? Aus Atomen gleicher Kernladungszahl
• Was wird als Nuklid bezeichnet? Eine durch Kernladungszahl und Neutronenzahl charakterisierte Atomsorte
• Wie heißen Nuklide mit gleicher Kernladungszahl und unterschiedlicher Massen-/ Neutronenzahl? Isotope
• Wie heißen Nuklide mit gleicher Massenzahl aber unterschiedlicher Kernladungszahl? Isobare
• Wie werden die Atomanteile berechnet? Anteile vom jeweiligen Atom/ Anteile vom Gesamten Atom * Kernladungszahl  Bsp.: Al2O3  2 + 3 = 5 Atomprozent Al: 2/5 * 100% ⇒ 0,4 * 100% = 40%  Atomprozent O: 3/5 * 100% ⇒ 0,6 * 100% = 60%
• Wie werden die Gewichtsanteile berechnet? (Atomanzahl * Kernladungszahl) / ((Atomanzahl * Kernladungszahl) + (Atomanzahl andere Atome * Kernladungszahl andere Atome)) * 100% Bsp.: Al2O3 (Kernladungszahl Al = 26,982 und O = 15,999) Gewichtsprozent Al: (2*26,982)/((2*26,982)+(3*15,999))*100% = 53% Gewichtsprozent O: (3*15,999)/((3*15,999)+(2*26,982))*100% = 47%
• In welche Aggregatzustände wird unterschieden? Plasma > Gas > Flüssigkeit > FestkörperZunahme der Ordnung der Grundbausteine ⇒ Untergeordnete Zustände sind bei hohen Temp. wahrscheinlich, geordnete bei tiefen Temp. 
• Wie werden Ionenbindungen charakterisiert? Durch Austausch von Valenzelektronen zwischen Elementen 
• Welches sind die typischen Eigenschaften von Werkstoffen mit Ionenbindung? feste Bindung der Elektronen niedrige thermische und elektrische Leitfähigkeit gute Durchsichtigkeit 
• Was wird bei Kovalentbindung gemeinsam genutzt? Elektronen der äußeren Schale
• Wie sind Metallbindungen gekennzeichnet? Durch freie Elektronen
• Wie entsteht das sogenannte Elektronengas? Entsteht dadurch, dass bei der gegenseitigen Annäherung von Atomen im Kristall die diskreten Energieniveaus der Elektronen zu Energiebändern aufspalten
• Was sind typische Eigenschaften von metallisch gebundenen Stoffen? gute plastische Verformbarkeit  hohes Reflexionsvermögen  hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit  hohes chemisches Reaktionsvermögen
• Was begünstigt die Entstehung von Glasstrukturen? Glas- oder Netzwerkbildner wie Si-, B-, oder P-Atome/ -Ione
• Nenne zwei Beispiele für Netzwerkwandler Alkali- oder Erdalkaliionen
• Wie nennt man die Grundeinheit eines periodischen Raumgitters? Elementarzelle
• Wie wird die Kantenlänge der Elementarzelle bezeichnet? Gitterkonstante
• Wie nennt man mit Atomen besetzte Ebenen in regelmäßigen Abständen im Raumgitter? Gitterebenen
• Was sind Netzebenen? Scharen paralleler Ebene mit gleicher Atombelegung 
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• In welche verschiedenen Kristallsysteme unterscheidet man? (7 Stück) Kubisch (kubisch primitiv, krz, kfz) tetragonal  orthorhombisch rhomboedrisch hexagonal monoklin triklin
• In welche zwei Kristallsysteme werden die wichtigsten metallischen Verbindungen unterschieden? In kubische und hexagonale Grundgitter
• Wozu dienen die Miller´schen Indizes? Zur Beschreibung von Richtungen und Ebenen im Kristall
• Was geben die Kristallographischen Richtungen an? u, v, w geben die Achsenabschnitte als kleinstes gemeinsames Vielfaches der Gitterkonstanten a, b und c wiederx= u*a y= v*b z= w*c
• Was macht man mit den Kristallographischen Ebenen? Achsenabschnitte bestimmen, z.B. u   v   w                                                  1   2    3 Reziprokwerte bilden: 1   1   1  → 1   1   1                                u   v   w           2  3 Multiplikation mit kleinstem gemeinsamen Nenner um ganze Zahlen zu erhalten: 6   3   2↓   ↓    ↓h   k   l                 
• Wann und wodruch entstehen Gitterbaufehler? Während der Kristallisation, durch chemische oder thermische Einwirkungen, durch plastische Verformungen oder durch Bestrahlung
• Was entsteht bei Nulldimensionalen Gitterbaufehlern? Leerstellen Zwischengitter-/ Interstitionatome Fremdatome Farbzentren
• Was entsteht bei eindimensionalen Gitterbaufehlern? Versetzungen Crowdionen
• Zwischen welchen zwei Versetzungen unterscheidet man?                             _    _Stufenversetzung ( b ⊥ s ) = senkrecht und                                   _     _Schraubenversetzung (b | | s ) = parallel
• Welche Formel gilt als Näherungsformel für die Quellenspannung? TQ= G*         36 
• Was zählt zu den Zweidimensionalen Gitterbaufehlern? Korngrenzen = Grenzflächen zwischen gleichen, allerdings unterschiedlich orientierten Kristallen Phasengrenzen = Grenzflächen zwischen chemisch und strukturell unterschiedlich aufgebauten Kristalliten Stapelfehlern
• Wie werden Korngrenzen unterteilt? Kleinwinkelkorngrenzen Großwinkelkorngrenzen Zwillingsgrenzen
• Was ist ein Merkmal für kohärente Phasengrenzen? Die Atombindungen gehen nahtlos von einem Raumgitter ins nächste über. 
• Was ist ein Merkmal von teilkohärenten Phasengrenzen? Regelmäßig eingebaute Versetzungen zwischen den Grenzflächen zweier Phasen
• Was ist ein Merkmal von Inkohärenten Phasengrenzen? Grenzenergien sind um etwa das hundertfache höher als die kohärenter Phasengrenzen
• Nenne das wichtigste Merkmal von der Thermodynamik von Stoffen: Jedes System ist grundsätzlich bestrebt den niedrigst möglichen Energiezustand einzunehmen (Je niedriger der Wert der freien Enthalpie, desto stabiler der betreffende Werkstoffzustand) 
• Was ist der unterschied zwischen homogenen und heterogenen Legierungen? Homogene Legierungen bestehen aus Mischkristallen (sind einphasig) Heterogene Legierungen bestehen aus mehreren Phasen
• Wie können die Mengenverhältnisse von Phasen bestimmt werden? Mit dem Hebelgesetz m1*(c0-c1) = m2*(c2-c0) m 1 = c2-c0m2     c0-c1 m = m1 + m2
• Was sind die I. und II. Eutektischen Reaktionen? I. Eutektische Reaktion - Schmelze kristallisiert bei T II. Eutektische Reaktion - ein homogener Mischkristall entmischt
• Wie definiert man Diffusion? Direkter Platzwechsel

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