Werkstoffwissenschaften (Fach) / Keramik (Lektion)

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  • Erklären sie den Acheson-Prozess. Ein Ofen beinhaltet SiO2-Sand und Petrolkoks. Mittels Strom wird das Sand-Kohle-Gemisch aufgeheizt auf 200-2500°C. Die Stoffe reagieren miteinander und um einen Graphitkern bildet sich eine Schicht aus ...
  • Erläutern sie das Bayer-Verfahren. Fein gemahlener Bauxit wird mit einer 35-38%iger Natronlauge (NaOH) in einem Druckkessel unter 5-7 bar Druck, 6-8 Stunden auf 140-250°C erhitzt, wobei das Aluminium als Aluminat in die Lösung geht und ...
  • Nenne 2 Festphasenreaktionen. Nenne 3 Nass-chemische ... Kalzinierung, Acheson-Prozess Bayer-Prozess, Sol-Gel-Prozess,Schmelzverfahren Chemical Vapour Deposition, Gasphasensynthese
  • Was fällt unter die Pulveraufbereitung? Aus heterogenen und variablen Rohstoffen (Pulver), wird eine homogene Masse mit räumlich und zeitlich konstanten Eigenschaften hergestellt um optimal in den nächsten Verfahrenschritten vorgehen zu können. ...
  • Was passiert beim Mischen und Zerkleinern? Was kann ... Einzelne Rohstoffe werden ineinander verteilt und in die gewünschte Partikelgröße gebracht. Ringspaltmühle, Rührwerkskugelmühle, Attritor, Planetenkugelmühle, Rotationsverdampfer, Wirbelschichttrocknung, ...
  • Erläuter die Wirbelschicht- und Sprühtrockung. 1: Eine Suspersion wird mit Druckdüsen zerstäubt und trocknet dann mit Heißgas in einer Wirbelschicht. 2: Beim Düsenturm wird mit Druckdüsen zerstäubt, trocknet dann im Heißgas im Gleich-oder Gegenstrom ...
  • Was passiert beim Klassieren? Womit kann man dies ... Durch das Klassieren werden die Partikel nach ihrer Dichte und/oder Größe getrennt. Durch Sieben, Sichten, Sedimentieren oder Zentrifugalabscheiden.
  • Was passiert beim Granulieren? Wie kann man dies umsetzen? ... Aus Pulvern, plastischen Massen oder Schlickern wird ein einheitliches Vorprodukt (Granulat) hergestellt.  Vorteile: Riesenfähigkeit, Enge Korngrößenverteilung, Reproduzierbare hohe Schüttdichte, ...
  • Erkläre den Vorgang der Sprühgranulation. Festoff Lösungen bzw. Suspensionen werden auf die fluidisierten Partikel mittels Düsen in Form von Tropfen versprüht. Der Feststoff lagert sich auf den Partikeln ab und das Suspensionsmittel verdunstet ...
  • Was ist Konditionierung? Hier werden zusätzliche Maßnahmen aber auch Zusätze (Additive) in die keramischen Massen zugesetzt, um sie auf die vorgesehenen Anforderungen zu bringen. Vor allem Erzeugung spezieller Eigenschaften ...
  • Nennen sie 5 wichtige Formgebungsverfahren. Trockenpressen, Schlickerguss, Spritzguss, Extrusion, Foliengiessen.
  • Wie funktioniert Trockenpressen (uni-axial)? Man füllt eine Metallform mit rieselfähigen Granulaten, diese werden in den Stahlmatrizen verdichtet & erhalten ihre gewünschte Form. Anschließend werden sie ausgestoßen/entfernt.  Nachteil: Hohe ...
  • Wie funktioniert kaltisostatisches Pressen? Das Pulver wird in eine Form (Gummi oder Polymerfolie) eingefüllt. Außerhalb der Form befindet sich eine Flüssigkeit (Öl, Öl-Wasser), die auf die Form eine homogene Druckverteilung ausübt.  Der ...
  • Wie funktioniert das Extrudieren? Diverse organische Gleitmittel und Binder, neben Wasser werden zu dem Pulver gegeben damit eine plastisch verformbare Masse entsteht.  Durch eine Schnecke oder einen Kolben wird die plastische Masse ...
  • Erkläre den Vorgang vom Spritzgießen. Pulver aus Keramik und Werkstoff wird zu einer homogenen, spritzfähigen Keramikmasse aufbereitet. Schnecke/Kolben befördert die Masse zur Injektionskammer. Werkzeug wird geschlossen und eine Einspritzeinheit ...
  • Was passiert beim Schlickerguss? Man befüllt eine poröse Gießform mit Schlicker in der sich anschließend Scherben bilden. Der überflüssige Schlicker wird abgegossen und es erfolgt eine partielle Trocknung. Es entsteht eine feste ...
  • Was ist Schlicker? Nennen sie 3 Anforderungen. Keramische Schlicker sind Dispersionen aus Feststoffen die verteilt in einem flüssigen Medium liegen. (Meist Wasser) Anforderungen: Hoher Anteil keramischen Feststoffs, Homogenität, Stabilität, Festigkeit, ...
  • Wie funktioniert das Foliengießen? Keramikpulver wird zu einem fließfähigem Gießschlicker verarbeitet. Der luftblasenfreie Schlicker wird dann auf die Gießstation aufgegeben. Mit exakt eingestellten Gießrakel wird der Schlicker gleichmäßig ...
  • Nenne drei Sinterprozesse. Festphasensintern, Flüssigphasensintern, Reaktionssintern.
  • Erkläre die drei Stadien des Festphasensinterns. Anfangsstadium: Kontaktbildung und Kontaktwachstum zwischen benachbarten Pulverteilchen, Mechanische Festigkeit durch Oberflächendiffusion wird erhöht, weil Teilchen-Teilchen-Kontakte verstärkt werden. ...
  • Was ist Kornwachstum? Seine Folgen? Das System versucht Korngrenzflächen zu verkleinern um Energie einzusparen. Dies löst Korngrenzbewegung aus, die in einer Zunahme der Korngröße mit der Zeit münden. Temperaturen müssen hoch und ...
  • Gefügemorphologie beim Flüssigphasensintern? 1. Teilchenumlagerung -> 2. Lösung/Widerausscheidung -> 3. Skelettsintern 1. Flüssige Phase benetzt die benachbarten Pulverteilchen, Teilchenumlagerung und Verdichtung des Sinterkörpers, Additive schmelzen ...
  • Was ist Reaktionssintern? Nenne ein Beispiel. Während Sintervorgangs mit chemischer Reaktion überlagert. Mehrere Komponenten zu ein- oder mehrphasigen Material. Beispiel: 3Si + 2N2 -> Si3N4 Si3N4 lässt sich alleine nicht sintern, also sintert ...
  • Erläutere den Vorgang beim Heißpressen. Das HP-Verfahren ermöglicht die Verdichtung schlecht sinternder Werkstoffe durch Konbination einer hohen Sintertemperatur (bis 1600°C) und der Überlagerung eines Axialen Drucks (bis 100kN). Normalerweise ...
  • Erkläre Heiß-isostatisches Pressen? Unter Anwedung hoher Temperaturen (bis 2000°C) und einer isostatischen Druckbeaufschlagung von mehreren hundert MPa werden Werkstoffe gleichmäßig verdichtet.  Inerte Gase werden als Druckübertragung ...
  • Erkläre das Sinterverfahren FAST? In einem Maschinenstempel herrscht Starkstrom durch Elektrode und Strom im Presswerkzeug. Das Pulver wird durch einen elektrischen Impuls gleichmäßig erhitzt. (Ähnlich mit Heißpressen)
  • Erkläre Flash-Sintern? Kurzer, intensiver elektrischer Strom, der zur Aufheizung dient. Erzeugung von Punktdefekten und Anstieg der Verdichtungsrate.
  • Was ist charakteristisch für Keramiken? Nenne Beispiele ... Hoher E-Modul, Hohe Bruchspannungen, geringe Duktilität und Zähigkeit, Bruch ohne plastische Verformungen. Bremsscheiben, Implantate, Schutzausrüstung, Tunnelvortriebsmaschinen.
  • Was ist die Definition vom Sintern? Mit Sintern bezeichnet man ein Fertigungsverfahren, in dessen Verlauf ein poröserGrünkörper in einen dichten Festkörper überführt wird. Die Sintertemperaturen betragen zwischen 1300 und 2500°C ...
  • Was ist die Triebkraft des Sinterns? Triebkraft des Sinterns ist die Verringerung der freien Energie des Systems. Verringerung der freien Energie des Systems erfolgt durch Verringerungder Oberfläche und durch Umwandlung von Fest-Gas in ...
  • Lern Spannungs-Dehnungskurve von Metallen und Keramiken! ... mach einfach
  • Wie bestimmt man heutzutage die Härte? Erläutere ... Mit verschiedenen Indentergeometrien aus Diamant. Belastung bis permanenter Eindruck bleibt.Bestimmung der Härte aus der Last mit der der Eindruck eingebracht wurde proKontaktfläche oder projizierte ...
  • Was ist Verschleiß? Verschleiß bezeichnet den fortschreitenden Materialverlust aus der Oberflächeeines Körpers, der durch mechanische Ursachen, d.h. durch Kontakt oderRelativbewerbung zu einem Gegenkörper entsteht.
  • Was ist ein Hartstoff? Nenne 3 Beispiele. Zeichnen sich durch besonders hohe Härte aus, praktisch nicht weiterverarbeitbar. Wird oft als Verbundwerkstoff als Zuschlag in einer metallischen Matrix eingesetzt. Häufig: Kobalt, Bor, Wolfram, Titancarbid, ...
  • Was ist ein Volumenfehler? Nenne 3 Beispiele. Inhomogenitäten im Material die auf den Herstellungsprozess zurückzuführen sind. Beispiele: Poren, Poröse Spalten/Bereiche, Agglomerate, Exogene Einschlüsse, Grobkornbildung, Interne Risse.
  • Nenne die 5 Punkte der Griffith-Theorie. Alle Materialen haben Defekte. Kleine Defekte schwächen spröde Materialien. Duktile Materialien können Spannungsüberhöhungen ausgleichen (durch plastische Deformation an der Rissspitze). Alle spröden ...
  • Wovon hängt die Bruchzähigkeit ab? Von der Defektgröße und Festigkeit.
  • Wie lautet die Griffith Gleichung? σb = Sqrt( 2*E*γs / π*Ccrit ) E = E-Modul, Y =Spez. Oberflächenenergie, Ccrit = kritische Risslänge, ob = Bruchspannung.
  • Mit welcher Methode bestimmt man die Festigkeit von ... 4-Punkt-Biegeversuch (liefert Biegefestigkeit). Bestimmung der Zugfestigkeit bei Keramiken aufwendig und teuer. Grund:Gewindeeinspannung der Proben nicht möglich, aufwendige Herstellung derProben und ...
  • Nenne 3 Oberflächenfehler. Kratzer, Ausbrüche oder Risse. Passieren während Herstellung oder bei Nachbearbeitung mit Diamantwerkzeug.
  • Was besagt die Weibull-Theorie? Eine Kette ist nur so stark wie das schwächste Glied. Formeln für Versagenswahrscheinlich der Weibulltheorie nachgucken! wichtig.
  • Erläutere den Vorgang vom Sprühtrockner. Alkoholische oder wässrige Pulversuspension(en) (sog. Schlicker) werden im Sprühturm fein zerstäubt. Durch heißes Gas verdampft das Suspensionsmittel. Es entstehen feine kugelförmige Agglomerate, ...