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Materialwissenschaften (Fach) / Einführung (Dehnung/Härte..) (Lektion)
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- Wofür Materialwissenschaften Systematischen Überblick verschaffen über traditionelle und neue Werkstoffe und diese in Kontext mit den jeweilgen Verarbeitungsprozessen in Verbindung zu bringen
- a)Was Materialwissenschaft b) Was Werkstoffkunde a) Naturwissenschaftliche Basis Herstellen neuer Materialien und Charakterisierung derer Struktur und Eigenschaften b) Ingenieurswissenschaftliche Basis Werkstoffentwicklung und dazugehöriger Verarbeitungsprozess, Betriebsverhalten von Bauteilen
- Atombindungen a) Ionenbindung (= hohe Elektronegativitätsdifferenz: 1 Atom beansprucht Elektron von anderem) b) Elektronenpaarbindung (geringer EN Differenz : teilen eines Elektrons) c) Metallische Bindung: Elektronen fliegen diffus durch den Raum = schwache bindungen d) Van-der-Waals Kräfte: kurz andauernde Ladungsverschiebungen =Bindungen
- Kristallgatter a) Kubisch Raum Zentriert b) Kubisch Flächenzentriert c) hexagonall dichtestes gepacktes Gitter
- Gatterfehler a) Nulldimensional(punktförmig): Leerstellen, Zwischengatteratome, Substitutionsatome b) Eindimensional (linienförmig): Stufen und Schraubenversetzung (fesitgkeitserhöhung und plast. verformung möglich) c) 2Dimensional: Konrgrenzen, Zwillingskorngrenzen, Stapelfehler (erhöhungFesitgkeit und Zähigkeit wird nicht niedirger)
- E-Modul b)Hookesche Gesetz Verformungswiderstand und Formstabilität -alle Werkstoffe haben elast. Verformung - hierbei ändern sich Länge und Durchmesser -Je höher E-Modul desto höher die Spannungen b) elast. Verformung linear zur Belastung
- Elastizität Bindung zwischen Atomen wird axial gedehnt --> radiales Nachrutschen anderes Atoms = wird dünner
- Nutzen der Elastizität/ des E-Moduls Auslegen von Federn, Fahrradrahmen, Maschinenrahmen, Musikinstrumenten
- Plastischee Verformung = dauerhafte Verformung - geht über elast. Verformung hinaus - Überschreiten der Fließgrenze -Plast. Verformung ist Gatterabhängig: 1. Kfz, Krz, hexagonal... - bei kristallinen Werkstoffen sorgen Versetzungen an Korngrenzen für Verformung
- Kräfteinwirkung auf Materialien a)uniaxiale Zugspannung: zentrisch angreifende Zugkraft auf 2 gegenüberliegenden Seiten b) Uniaxiale Scherbeanspruchen: greift planparallele auf 2 ggnüberliegene Seiten (Raute) c) Kompression: gleiche Spannung in alle 3 Raumrichtungen die auf Körper wirkt. Druckkräfte sorgen für höhere Dichte und geringeres Volumen
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- a) Schermodul G b) Kompressionsmodul c)Poissonskoeffizient - in N/m2 - Auskunft über linear-elastische Verformung bei Schub- oder Scherspannung b) beschreibt nur elastische Verformung (jeder Körper komprimierbar) - nötige Druckänderung (allseitig) für best. Volumenänderung c) dient zur Berechnung der Querkontraktion bei Dehnung
- Kraft-Dehungs-Diagramm a) Zugfestigkeit b) Streckgrenze c) Dehngrenze a) in N/mm2 : = größte Spannung im Zugversuch b) höchste Spannung die Werkstoff elast. aushalten kann c) Spannung die bestimmte plastische Verformung in Ggnstand hervorruft
- a) Druckfestigkeit b) Dehnung c) Bruchzähikeit a) Widerstandsfähigkeit gegen Druckbelastung b) rel. Längenänderung unter Belastung ( positive Dehnug = lang, negative Dehnung = Stauchung) c) Widerstand gegen instabilen Rissfortschritt
- Härteprüfung Widerstand gegen Eindringen von festen, häteren Körper unter def. Kraft/Zeit a) Brinell: für weiche Stoff b) Rockwell: mittelharte Stoffe und leicht automatisierbat c) Vickers: universell: Eindringen einer -seitigen Diamantpyramide (136°) und bei def. Kraft eindringen. Nach Prüfung 4 Diagonalen messen und Mittelwert bilden