Maschinenbau Werkstoffkunde (Fach) / Die berühmten 52 Fragen (Lektion)
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Vorbereitung auf die Klausur Werkstofftechnik I im WS 2010/2011 an der Uni Siegen
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- Wodurch werden die Eigenschaften von Werkstoffen bestimmt? ... nBindungsart (Atombindung, Ionenbindung, Metallische Bindung Sekundäre Bindung) nAnordnung der Atome im Festkörper (Kristallgitter/Gefüge)
- Was ist ein Struktur-, was ein Funktionswerkstoff? ... nBei Strukturwerkstoffen interessieren die mechanischen Eigenschaften (Beton-Druckfestigkeit) nbei Funktionswerkstoffen die physikalischen (Si-Halbleiter)
- Was versteht man unter dem Gefüge von Werkstoffen? ... nDas Gefüge ist die mikroskopische Anordnung der einzelnen Kristalle und Störungen.
- Wie kann das Gefüge von Werkstoffen modifiziert werden? ... Durch Rekristallisation, Wärmebehandlung, Kaltumformung und Warmumformung
- Was ist eine glasartige (amorphe) Struktur? Struktur maximaler Unordnung (z.B. Glas)
- Welche Methoden werden eingesetzt, um den atomaren ... Untersuchung erfolgt mit diffraktometrischen Methoden z.B. Röntgen oder Elektronenbeugung
- Nennen Sie mindestens vier Kristallsysteme. n kubisch ntetragonal nrhombedisch nhexagonal nmonoklinisch
- Welche Kristallbaufehler gibt es? n0-dimensional (Punktfehler) ¨ Leerstellen ¨ Zwischengitteratome ¨ Fremdatome n1-dimensional (Linienfehler) ¨ Versetzungen n2-dimensional (Flächenfehler) ¨ Korngrenzen ¨ Zwillingsgrenzen ...
- Welche technische Bedeutung haben Leerstellen, Versetzungen, ... nLeerstellen: ¨ Diffusion ¨ elektrische Leitfähigkeit ¨ Härte nVersetzungen: ¨ Festigkeit ¨ plastische Verformbarkeit nKorngrenzen: ¨ Festigkeit ¨ Verformbarkeit
- Wodurch wird die Festigkeit (def. durch den Beginn ... nKörnung nGefüge (homo/heterogen) nZahl der Gleitebenen nBindungsart der Atome
- Welche atomaren Bindungsarten gibt es? Beschreiben ... nIonenbindung: ¨ vollständiger Elektronenübergang und damit elektrostatische Wechselwirkung ¨NaCl, NaF,MgO, BaTiO3 ¨Sauerstoffsensoren, Dielektrika, Supraleiter nAtombindung: ¨ Bildung gemeinsamer ...
- Welche Bindungsarten treten in Polymerwerkstoffen ... nAtombindungen zwischen den Kohlenstoffatomen der Molekülketten nVan-der-Waals-Bindungen zwischen den Ketten
- Was sind die häufigsten Kristallstrukturen bei metallischen ... nhexagonal dichteste Packung (hdp) ¨ Mg, Li nkubisch flächenzentriert (kfz) ¨ Cu, Ag nkubisch raumzentriert (krz) ¨ W, Cr
- Wodurch wird der Schmelzpunkt von Werkstoffen bestimmt? ... nDer Schmelzpunkt ist die Temperatur, bei der die freie Gibbsche Energie der festen Phase mit der der flüssigen übereinstimmt. n Beim Schmelzen muss Energie aufgebracht werden, um die Bindungen im ...
- Was ist ein Zustandsdiagramm? nBei Werkstoffen, die aus mehreren Elementen bzw. Phasen bestehen, werden Zustandsdiagramme erstellt, um die Verteilung dieser Komponenten auf die auftretenden Phasen sowie deren Mengenanteile zu beschreiben. ...
- Warum verwendet man beim Fe-C-System im allgemeinen ... nIn der technischen Anwendung im Eisenkohlenstoffsystem liegt Kohlenstoff chemisch gebunden als Fe3C (Eisencarbid) vor, da sich die stabilere Gleichgewichtsphase Graphit erst nach sehr langen Glühzeiten ...
- Beschreiben Sie anhand des Phasendiagramms das Abkühlverhalten ... n> 1450°C völlige Mischbarkeit in der Schmelze n< 1450°C Bildung von Schmelze + Austenit n= 1320°C (Soliduskurve) Erstarrung Austenit n< 870°C Austenit wandelt sich um in Fe3C n< ...
- Wodurch entstehen Lunker bei der Erstarrung von Legierungen? ... nWenn die Schmelze bei großen Wandstärken von außen nach innen erstarrt, wird Schmelze eingeschlossen. Die mit der Abkühlung verbundene Volumenkontraktion kann dann nicht mehr durch nachfließende ...
- Was ist eine eutektische Erstarrung? Wie sieht das ... nBei der eutektischen Erstarrung befinden sich Schmelze und die 2 festen Phasen im Gleichgewicht. n Bei der Erstarrung bilden sich die a- und b - Mischkristalle als Lamellenpakete.
- Wie können Konzentrationsunterschiede in Werkstoffen ... nDurch Diffusion
- Was ist eine intermetallische Phase? nAus dem Überschuss von Legierungselementen im Wirtsgitter entstehen Kristalle mit anderen Gittern als beide Komponenten besitzen. nDiese Phasen haben neben Metallbindungen Anteile von Ionen oder ...
- Bei der Erstarrung einer Schmelze geht die Keimbildung ... nDie homogene Keimbildung geht von der Entstehung kugelförmiger Keime innerhalb der Schmelze aus. Als Triebkraft bei der Bildung einer neuen Phase wirkt die Abnahme der freien Gibbschen Enthalpie DG. ...
- Was ist ein ZTU-Diagramm? Welche technische Bedeutung ... nDas Zeit-Temperatur-Umwandlungsschaubild beschreibt den zeitlichen Verlauf von Umwandlungsvorgängen einer Legierung (konstante Zusammensetzung) als Funktion der Temperatur. nDas Zustandsdiagramm beschreibt ...
- Wodurch kann die Festigkeit in (plastisch verformbaren) ... nKaltverformen: Walzen,Hämmern,Drahtziehen nKornfeinung: Zumischen von Legierungselementen, Rekristallisation nMischkristallhärten: Beimischen von Fremdatomen die als Verankerung von Versetzungen ...
- Welche Wärmebehandlung muss man durchführen, um ... nLösungsglühen: vorhandene Ausscheidungen gehen in die Lösung nSchnelles Abkühlen: Die Gitter der Mischkristalle bleiben erhalten nAuslagerung: Entmischung und Ausscheidung im festen Zustand in ...
- Was versteht man unter kohärenten und inkohärenten ... nBei der Mischung zweier Phasen oder Stoffe können die beiden Phasen unterschiedlich vermischt sein. Oft findet sich die zweite Phase in Form von Ausscheidungen wieder, die in kohärente und inkohärente ...
- Beschreiben Sie die wichtigsten Diffusionsmechanismen ... nMetalle: Zwischengitterplätze und Leerstellendiffusion. Die jeweils schnellste Komponente bestimmt in Mischkristallen den Konzentrationsausgleich nKeramiken: In Ionenkristallen diffundieren geladene ...
- Diffusion kann im Volumen, in den Korngrenzen und ... nDV < DKg < DS (Der Diffusionskoeffizient ist ein Maß für die Geschwindigkeit der Diffusion) nBei hohen Temperaturen findet allerdings der Materialtransport vorwiegend über Volumendiffusion statt. ...
- Geben Sie das 1. und 2. Fick'sche Gesetz wieder. ... nDas 1. Fick´sche Gesetz beschreibt die Erfahrung, dass sich ein Konzentrationsgefälle ausgleichen will, d.h. mehr Teilchen aus einem Raum hoher Konzentration in einen Raum niedriger Konzentration diffundieren, ...
- Ein hochverformter Werkstoff wird bei ca. T = 0.8Ts ... nDie Gitterdefekte des Werkstoffes heilen aus, da auf diese Weise die freie Enthalpie herab gesetzt werden kann und ein Energieminimum eingenommen wird. Die Defektkonzentration und –verteilung nimmt ...
- Was versteht man unter dynamischer Rekristallisation? ... nDie Rekristallisation kann in manchen Werkstoffen schon während der Verformung beginnen. Dieses geschieht natürlich nur bei Temperaturen oberhalb der Rekristallisationstemperatur. nDa sich der Stoff ...
- Was sind die Triebkräfte für die Erholung, die primäre ... nErholung: ¨Primäre Rekristallisation (Wachstum defektarmer Körner): Weitere Minimierung der Versetzungsdichte ¨Sekundäre Rekristallisation (Kornvergröberung): Als Triebkraft dient die in den ...
- Definieren Sie den Begriff "spezifische Wärme". ... nDefinition: Die spezifische Wärme ist die Wärmeenergie (Menge), die nötig ist um einen Körper mit der Temperatur T auf die Temperatur T+1K zu erwärmen nC = ∂U/∂T = 3NAkB = 3R ≈ 25 J/ molK; ...
- Geben Sie je zwei Werkstoff-Beispiele für einen guten ... nGut: Kupfer, Aluminium nSchlecht: Styropor, Luft
- Wie hoch ist der Anteil der Verformungsenergie, der ... n90-95% der mechanischen Verformungsenergie werden in Wärme umgesetzt.
- Wodurch wird der thermische Ausdehnungskoeffizient ... nDie thermische Ausdehnung ist von den Bindungsverhältnissen in unterschiedlichen Richtungen abhängig, so dass im allgemeinen Fall mehrere Koeffizienten die thermische Ausdehnung von Festkörpern bestimmen. ...
- Wodurch wird der Elastizitätsmodul in Werkstoffen ... Der Elastizitätsmodul ist ein Materialkennwert, der den Zusammenhang zwischen Spannung und Dehnung bei der Verformung eines festen Körpers bei linear elastischem Verhalten beschreibt. nStahl: 210000 ...
- Erläutern Sie die Matthiessensche Regel. nρ(t) = ρ0 + ρ(T) nDie Mathiessen’sche Regel besagt, dass sich der spezifische Widerstand eines Werkstoffs aus einem temperaturabhängigen Teil ρ(T) und den temperaturunabhängigen Anteil ρ0 zusammensetzt. ...
- Nennen Sie je zwei Beispiele für gute elektrische ... nGute Leiter: Kupfer (CU), Eisen (Fe) nGute Isolatoren: PS, PE
- Erläutern Sie Diamagnetismus, Paramagnetismus und ... nDiamagnetismus: Elektron kreist um Atom und bildet damit einen Kreisstrom. Dieser wirkt eine äußeren Magnetfeld entgegen. Bei allen Festkörpern. nParamagnetismus: Die permanenten Momente werden von ...
- Skizzieren Sie den typischen Verlauf der magnetischen ... nHysterese http://ruby.chemie.uni-freiburg.de/Vorlesung/Gif_bilder/FK_Chemie/hysterese_ep.png nRemanenz: Die Magnetisierung die nach vorheriger Sättigung zurück bleibt, wenn das Feld abgeschaltet ist. ...
- Nennen Sie je einen Werkstoff, der als Hartmagnet ... nHartmagnet: Bariumferrit (Ba06Fe203) (Plattenspeicher) nWeichmagnet: Eisen (Fe) (Trafo)
- Beschreiben Sie die Mechanismen, die zur Korrosion ... na) Metalle: ¨ Korrosion duch wäßrige Lösungen: ¨ - wäßrige Lösung = Elektrolyt ¨ - gelöste Säuren, Laugen oder Salze = Ladungsträger ( Kationen (H+, Na+,...) oder Anionen (OH-, Cl-,...)) ...
- Nennen Sie die wesentlichen Merkmale der trockenen ... nNasskorrosion: ¨elektrochemische Reaktion ¨ Metall 1 Oxid + Metall 2 = Metall 1 + Metall 2 Oxid ¨ Zwei Teilreaktionen, die getrennt ablaufen können (Reduktion Me 1, Oxidation Me 2) ¨ mit ...
- Unter welchen Bedingungen bildet sich eine schützende ... nAl, Cr, Ni,... -zusätze im Metall -- Al2O3, Cr2O3, NiO - Schicht entsteht an der Oberfläche nSchicht wirkt passiv, d.h. sie nimmt nicht aktiv an der Korrosion teil. Schicht kann bei Hochtemperaturkorrosion ...
- Führen Sie die wichtigsten Zundergesetze an. nVerzundern: nach der Keimbildung an der Oberfläche bildet sich eine Schicht aus dem Reaktionsprodukt an der Oberfläche nerhält man eine dicke Schicht, nennt man dies Verzundern nZunder ist Korrosionsprodukt ...
- Beschreiben Sie die Rostbildung bei Fe-Werkstoffen. ... nDurch die kleinen anodischen und die großen katodischen Flächen des passiven Metalls wird eine Passiv-Aktivzelle gebildet. Es kommt zur anodischen Metallauflösung n gleichzeitig kommt es an ...
- Welcher Legierungszusatz wird gewöhnlich zur Passivierung ... Üblicherweise wird Chrom eingesetzt mit einem Gehalt von 13 - 17%.
- Was versteht man unter "Spannungsrisskorrosion"? ... nSpannungsrisskorrosion: ¨Entsteht durch schwellende Beanspruchung (z.T. weit unterhalb der Streckgrenze) im Zusammenspiel mit Korrosion. ¨Die Passivschicht wird von einem Gleitband durchstoßen. ...
- Nennen Sie zwei Beispiele für den Einsatz von Opferanoden. ... nSchiffbau: (Rumpf) nUnterirdische Leitungen nDenkmäler ¨Opferanode z.B. aus Magnesiumlegierungen