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Werkstofftechnik 1 (Fach) / Softcase (Lektion)

Diese Lektion wurde von Rolf_Eden erstellt.

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• In welche Bereiche werden die technischen Stoffe eingeteilt? Technische Stoffe : - Naturstoffe- Rohstoffe- Werkstoffe- Hilfsstoffe- Betriebsstoffe
• Nach welchen Kriterien ergeben sich die Eigenschaften eines Werkstoffes? - Mikroskopischer Aufbau- Anordnung von Atomen und Molekülen- Bindungsverhältnisse innerhalb des Werkstoffes
• Was verstehen Sie unter den Bezeichnungen „amorph“ und „kristallin“? Amorph: heißt „regellos gestaltlos“; willkürliche Anordnung der      Atome, Ionen und Moleküle im Raum; kleine               Bindungskräfte Kristallin: geordnete, regelmäßige Anordnung der Atome, Ionen und Moleküle im Raum
• Erläutern Sie kurz die Begriffe „Idealkristall“, „homogen“ und „anisotrop“! Idealkristall: Der Idealkristall ist die dreifach periodische Anordnung von Atomen, Ionen und Molekülen im Raum. Er kann homogen oder anisotrop sein. Homogen: gleichartiger Aufbau Anisotrop: physikalische und mechanische Eigenschaften sind richtungsabhängig; elastische, elektrische und thermische Leitfähigkeit
• Die technischen Werkstoffe lassen sich in 4 Bereiche einteilen. Nennen Sie diese und jeweils 2 Beispiele dazu! Metallische Werkstoffe (z.B. Stahl, Al, Zn, Ni, Cr) Nicht-metallische organische Werkstoffe Polymere (z.B. Duroplaste, Thermoplaste, Elastomere, Holz, Papier, Naturfaser) Nicht-metallische anorganische Werkstoffe (z.B. Keramik, Glas, Porzellan) Verbundwerkstoffe (z.B. Drei- oder Mehrphasenwerkstoffe; Metallfaser-, Plastfaser-, Glasfaserverstärkte Kunststoffe; Kunststoffbeschichtungen, Lackbeschichtungen)
• Welche technischen Anforderungen werden an metallische Werkstoffe gestellt? (5 Bsp.)  Festigkeit  Zähigkeit Verarbeitbarkeit  Chemische Beständigkeit Verschleißbeständigkeit und Dauerfestigkeit  Korrosionsbeständigkeit
• Wie lautet die Einteilung der Metalle? Erklären Sie die einzelnen 3 Kategorien! Knetwerkstoffe: sind Werkstoffe, d. nach dem Urformen (Gießen) durch formgebende Verfahren (Walzen, Ziehen, Pressen, Schmieden) ihre Endform behalten Bsp.: Pb, Stähle, Sn, Al, Cu, As, Au Gusswerkstoffe: sind Werkstoffe, die während des Urformens (Gießen) ihre Endform erhalten und anschließend nur spanend bearbeitbar sind Bsp.: Gusseisen, Al-Guss Sinterwerkstoffe: Sind Werkstoffe, die unter Druck und bei Hitze aus pulverförmigen Stoffen in eine vorgegebene Form gepresst werden. Die 3 Arbeitsschritte:1. Herstellung des Pulvers aus den zusammengestellten Rohstoffen, durch Mahlen oder elektrochemisch2. Formgebung durch mechanisches Verdichten (Pressen in eine Matritze)3. Sintern (aus Metallpulver entsteht ein Werkstoff mit echten Werkstoffeigenschaften)
• Welche Bedingungen soll eine Elementarzelle aufweisen? höchstmögliche Symmetrie möglichst kleines Volumen Gitterkanten sollen senkrecht stehen
• Nennen sie die 5 Gittersysteme und ordnen sie diesen die gegebenen Stoffe zu. Ni, K, Na, Cu, Ti, Au, α-Fe, Po, Graphit, Ca, δ-Fe, Cr, Diamantstruktur, Pb, W, Zn, Cd, Pt, Nb, Ta, Be, Ag, Al, Mg, V, γ-Fe, Mo, Kubisch flächenzentriert (Kfz), Bsp.: Al, γ-Fe,, Ag, Ni, Cu, Pb, Pt Au  Kubisch raumzentriert (Krz) Bsp.: K, Na, Mo, W, Ta, Nb, α-Fe,δ-Fe, Cr, V  Kubisch primitiv, Bsp.: Po, Diamantstruktur, Hexagonal primitiv, Bsp.: Graphit  Hexagonal dichteste Kugelpackung (Hdp) Bsp.: Mg, Ti, Ca, Cd, Be, Zn,
• Zählen sie die Arten der Kristallbaufehler auf (4 Stück) und nennen sie die Ursachen für Ihre Entstehung. nulldimensionale oder punktförmige Kristallbaufehler (Leerstellen, Phononen)  Diffusion, Erstarrung, Bestrahlung, plast. Verformung eindimensionale oder linienförmige Kristallbaufehler (Versetzungen) Kaltverformung, martensitische Umwandlung zweidimensionale oder flächenförmige Kristallbaufehler (Korngrenzen, Stapelfehler, Phasengrenzen) Erstarrung, Rekristallisation, Ordnung, Umformung dreidimensionale oder volumenförmige Kristallbaufehler (Poren, Einschlüsse, Ausscheidungen) wird als Anhäufung von Nulldimensionalen Kristallbaufehlern aufgefasst
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• Wodurch zeichnet sich ein Realkristall aus? Realkristall: Realkristalle enthalten Kristallabbaufehler (Gitterstörungen) liegen oberhalb 0° Kelvin im thermodynamischen Gleichgewichtszustand vor, oder enstehen durch Störung des Gleichgewichtszustandes Eine Reihe von Kristalleigenschaften wird gerade durch die Abweichungen der Kristalle vom idealen Aufbau bestimmt: Diffusion, Ionen- und Elektronenleitfähigkeit in Ionenkristallen und Halbleitern sowie alle Festigkeitseigenschaften.  
• Wie lautet die Einteilung der Kristallbaufehler? Einteilung erfolgt in:   1. nulldimensionale, oder punktförmige Kristallbaufehler 2. eindimensionale, oder linienförmige Kristallbaufehler 3. zweidimensionale, oder flächenförmige Kristallbaufehler 4. dreidimensionale, oder räumliche Kristallbaufehler
• Nennen Sie Beispiele für praktischen Nutzen der Kristallbaufehler! Was ermöglichen diese ? Kristallbaufehler ermöglichen (Beispiele): Legierungsbildung elektrische und thermische Leitfähigkeit plastische Verformung, Festigkeit, Härte, Verfestigung ermöglichen den Halbleiter Diffusion (Platzwechselreaktion der Atome) Gitterwandlungsprozesse, bei den Ferromagnetika      
• Erklären Sie die nulldimensionalen / punktförmigen Kristallbaufehler! Definition: Fehlerhafte Kristallgebiete, die in alle Raumrichtungen maximal atomare Abmessungen besitzen.Dazu zählen: 1. Phononen (thermische Schwingungen der Atomrümpfe) 2. Elektronenüberschuss- bzw. Mangel 3. Leerstellen: wir unterscheiden folgende Arten Schottky (Atome verlassen Gitterverband- echte Leerstelle) Frenkel ( Atom wandert vom regulären Gitterplatz zum Zwischengitterplatz)
• Wann, wie und wodurch entstehen Kristallbaufehler? 4 Punkte   beim Phasenübergang (Kristallbildung, Kristallwachstum) spanlose Formung (walzen, pressen, ziehen schmieden) thermische Einflüsse (Wärmebehandlung), Warmformgebung, Schweißen usw. energiereiche Strahlung (Z.B. bei Reaktorwerkstoffen)  
• Grundbegriffe und Definition der Legierung! Legierung ist die atomare, oder substantielle Mischung von mindestens 2 Elementen, von denen eines ein Metall sein soll. Ausgangstoffe der Legierung: Komponenten Legierungsbildung: Komponenten bilden neue Bestandteile, die Phasen Phasen sind die homogenen Bestandteile der Legierung d.h. eines heterogenen Systems
• Welche Arten der Atomanordnung in Legierungen unterscheiden wir? 1. Austausch, oder Substitutionmischkristalle 2. Intermetallische Phasen, unterteilt in:             Intermetallische Phase (beide Komponenten sind Metalle)  Intermediave Phasen (ein Metall und ein Nichtmetall an der Legierung beteiligt 3. Überstruckturen 4. Einlagerungsmischkristalle 5. Einlagerungsstrukturen 6. Kristallgemisch
• Was macht Intermetallische Phasen aus? Nehmen Sie Unterscheidung und Unterteilung vor! Kristallgitter unterscheidet sich vom Kristallgitter der Ausgangskomponenten es entsteht ein neues, meist komplizierteres Kristallgitter, mit wenigen, oder keinen Gleitebenen sie sind daher sehr hart und spröde entstehen bei der Erstarrung (Phasenübergang flüssig-fest und fest-fest) Unterscheiung: intermediave Phasen (1 Metall und 1 Nichtmetall) und intermetallische Phasen (beide Komponenten Metalle) Unterteilung: Hume - Rothery - Phasen Laves Phasen Grimm - Sommerfeld - Phasen

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