Werkstoffkunde (Fach) / Struktur und Bindung (Lektion)

Arten chem. Bindung struktureller Aufbau der Atome Struktur der Metalle Realstruktur

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• Nennen Sie die 4 Arten chemischer Bindung 1. Ionenbindung (Elektrovalenz/ heteropolare Bindung ((Nichtmetall+Metall) 2. Kovalente Bindung (homöopolare Bindung/ Atombindung ((Nichtmetall+Metall) 3. Metallische Bindung (Metall + Metall) 4. Restvalenzbindung (Nebenvalenzbindung/ van der Waals- Bindung)
• Welche charakteristischen Eigenschaften haben Ionenbindungen? - hoher Schmelzpunkt - hohe Festigkeit - hohe Härte - hoher Elastozitätsmodul - kleiner thermischer Ausdehnungskoeffizient - elektrischer Isolator - chemisch beständig
• Welche charakteristischen Eigenschaften haben kovalente Bindungen? - hoher Schmelzpunkt - hohe Festigkeit - hohe Härte - hoher Elastizitätsmodul - geringer thermischer Ausdehnungskoeffzient - elektrischer Isolator - chemisch beständig
• Welche charakteristischen Eigenschaften haben Metallische Bindungen? - gute Wärmeleitfähigkeit - gute elektrische Leitfähigkeit - Glühemissionseffekt (Verdampfen der Elektronen aus der Metalloberfläche bei hohen Temperaturen - Tendenz zur Bildung dichtester Kugelpackungen - gute plastische Verformbarkeit
• Welche charakteristischen Eigenschaften haben Restvalenzbindungen? - niedriger Schmelzpunkt - niedrige Festigkeit - kleiner Elastizitätsmodul - großer thermischer Ausdehnungskoeffizient
• In welche 2 Gruppen lassen sich Strukturen unterscheiden? 1. kristalline Strukturen 2. amorphe Strukturen
• Was ist ein Kristall? dreidimensionale periodische Anordnung von Gitterbausteinen
• Wie nennt man die kleinste Volumeneinheit eines Kristalls? Elementarzelle
• Wie bezeichnet man einen Kristall mit regelmäßigen Grenzflächen? Einkristall
• Was bezeichnet man als Netzebene? Die Ebene auf der die Gitterbausteine liegen
• Kürzester Abstand zwischen zwei Netzebenen Netzebenenabstand d
• isotrop richtungsunabhängiges Verhalten
• anisotrop richtungsabhängiges Verhalten
• quasi-isotrop Durch die hohe Anzahl an jeweils anisotropen Kristallen mit jeweils unterschiedlicher Ausrichtung ensteht ein im Mittel solches Verhalten.
• Wodurch kann man eine Anisotropie eines ansonsten isotropen (quasi-isotropen) Werkstoffs erreichen? durch Verformungen (z.B. Walzen)
• Wie bezeichnet man die Vorzugsrichtung, welche sich nach einer Verformung einstellt? Textur
• Wie kann man eine amorphe Struktur beschreiben Fehlen von periodischen Bausteinen in Festkörpern
• Wie viele Kristallsysteme gibt es und wie heißen diese? 1.kubisch (a=b=c, α=β=γ=90°) höchste Symmetrie 2. tetragonal (a=b≠c, α=β=γ=90°) 3. rhombisch (a≠b≠c, α=β=γ=90°) 4. hexagonal (a=b≠c, α=β= 90° γ= 120°) 5. monoklin (a≠b≠c, α=β= 90° γ≠ 90°) 6. rhomboedrisch (a=b=c, α=β=γ≠90°) 7. triklin (a≠b≠c, α≠β≠γ≠90°)
• Welches sind die wichtigste Gittertypen im Hinblick auf Gebrauchsmetalle? 1. kubisch-raumzentriertes Gitter (krz) 2. kubisch flächenzentriertes Gitter (kfz) 3. hexagonal dichteste Packung (hdP)
• Wie hoch sind Packungsdichte und Besetzungszahl des krz Gitter? Nenne Beispiele. - Packungsdichte: 0,68 - Besetzungszahl: 2 Beispiele: α-Fe, δ-Fe, Cr, Mo, α-W, V
• Wie hoch sind Packungsdichte und Besetzungszahl des kfz Gitter? Nenne Beispiele. - Packungsdichte: 0,74 - Besetzungszahl: 4 Beispiele: γ-Fe, β-Ni, Ag, Au, Cu
• Wie hoch sind Packungsdichte und Besetzungszahl des hdP? Nenne Beispiele. - Packungsdichte: 0,74 - Besetzungszahl: 6 Beispiele: α-Co, Mg, Zn, α-Ti, Cd
• Wie wird die Packungsdichte definiert? Die Packungsdichte (PD)ist gleich dem Volumen der Atome je Elementarzelle (VA)bezogen auf das Volumen der Elementarzelle (VE). PD = VA / VE
• Wie muss beim Gittersystem hdP das Achsverhältnis sein, um die maximale Packungsdichte von 0,74 zu erhalten? c / a ≈ 1,63
• Wie ist der Begriff Realstruktur definiert? Die Gesamtheit aller Abweichungen des Ordnungszustands von der vollkommenen Ordnung des Idealkristalls.
• Wie lassen sich Gitterbaufehler unter geometrischen Gesichtspunkten einteilen? 1. nulldimensional bzw. punktförmig 2. eindimensional bzw. linienförmig 3. zweidimensional bzw. flächenhaft
• In welcher Form treten nulldimensionale Fehler auf? - Leerstellen (SCHOTTKY-Defekte) - Zwischengitteratom (Anti-SCHOTTKY-Defekt) - Defektpaar (FRENKEL-Defekt)
• Welchen Effekt haben Gitterverzerrungen? - hemmen das gegenseitige Abgleiten der Netzebenen - ⇒ Steigerung der Festigkeit eines Werkstoffes
• In welcher Form treten eindimensionale Fehler auf? - Stufenversetzung (eingeschobene oder herausgenommenen halbe Netzebene) enden stets geschlossen oder verlaufen von einer Grenzfläche zur anderen enden nicht frei im Kristall - Schraubenversetzung (Kristall wurde parallel zur Versetzungslinie um einen Atomabstand abgeschert BURGERS-Vektor  parallel zur Versetzungslinie
• In welcher Form treten zweidimensionale Fehler auf? - Stapelfehler (Fehler in der Stapelfolge von Netzebenen) Herausnahme einer Netzebene Einfügen einer Netzebene Energie, die nötig ist, um einen Stapelfehler zu erzeugen: Stapelfehlerenergie - Korngrenzen (Grenze zwischen Kristalliten; Grenze zwischen Körnern gleicher Phase) Großwinkelkorngrenzen (besondere Art: Zwillingsgrenzen) Kleinwinkelkorngrenzen (bestehen aus Versetzungen) - Phasengrenzflächen kohärent (in etwa gleiche Kristallstruktur und Gitterparameter teil-kohärent (bei zunehmend abweichender Struktur erfolgt der Abbau der Verzerrungen an den Grenzflächen durch Einbau von Versetzungen; kohärente Bezirke mit dazwischenliegenden Gitterfehlern in Form von Versetzungen) in-kohärent (verschiedene Gitterstruktur und unterschiedliche Orientierung zweier Phasen
• Durch welche charakteristischen Merkmale wird ein Gefüge charakterisiert? Durch: Art Größe Form Verteilung Orientierung der Gefügebestandteile
• Wie lautet das Hooke'sche Gesetz? σ = ε * E Spannung = Dehnung * E-Modul
• Was ist die Packungsdichte? PD = VA / VE Packungsdichte = Volumen der Atome bezogen auf das Volumen der Elementarzelle

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