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Lernmaterialien
Nennen Sie die Bindungsarten in der Reihenfolge von stark zu schwach.
Kovalente Bindng-> Ionishe -> Metallische -> Van der Waals.
Nennen Sie die Eigenschaften der einzelnen Bindungsarten und einige Beispiele.
kovalente Bindung (Diamant , Sand, Bornitird)
Sehr hoher Schmelzpunkt.
sehr hart.
elektrisch nicht leitend.
Ionische Bindung(kochsalz, Calciumflourid)
hoher Schmelzpunkt
hart und spröde
schlechter elektrische Leiter.
Metallische Bindung(Eisen, Kupfer, Magnesium)
hoher Schmelzpunkt
hart oder weich
duktil, verformbar
sehr guter elektrische Leiter.
Van der Waals(zwichen den molekülketten bei edelgase)
sehr niedriger Schmelzpunkt
sehr weich
sehr schlechter elektrischer Leiter
Wovon hängen die Eigenschaften der Werkstoffe ab ?
▪ der Atom- bzw. Molekülart
▪ dem Bindungstyp
▪ der Anordnung
▪ der Gitterstruktur
▪ der Zusammensetzung bei Legierungen ▪ der Anordnung der Legierungselemente
▪ dem Anteil an Verunreinigungen
▪ der Werkstoffverarbeitung
(Rahmenbedingungen wie die Einsatztemperatur können die Werkstoffeigenschaften beträchtlich beeinflussen. )
Beschreiben Sie den Aufbau von Metallen (ideal).
-Metalle bilden im Festen zustand Kristalle d.h. die Atome befinden sich in einer regelmäßig auftretenden Anordnung.
-Metallische Werkstoffe werden durch Elementarzellen beschrieben.
-In Idealkristallen befinden sich völlige regelmäßige Anordnungen.
Nennen sie die 3 wichtigsten EZ für Metalle. Was sind Koordinationszahl, Gitterdichte, Packungsdichte (für krz-, kfz-, hdp-EZ)
-kfz
k=12
Dz=4
Packungsdichte=74%(dichtes gepackt)
-krz
k=8
Dz=2
Packungsdichte=68%
-hdp ( hexagonal dichtest gepackt)
k=12
Dz=2
Packungsdichte=74%
Was ist die Koordinationszahl (k),Gitterdichte (Dz) und Packungsdichte?
Koordinationszahl
Anzahl anderer Atome, die den kürzesten Abstand zu einem Atom haben.
Gitterdichte
Anzahl der Kugeln die insgesamt in der Elementarzelle gepackt sind.
Packungsdichte
Verhältnis des Volumens der Atome zum Volumen der Elementarzelle.
Nennen Sie 3 Beispiel-Metalle für die 3 EZ-Typen.
Krz-Gitter
Cr(Chrom), Mo(Molybdän), V(Vanadium), W(Wolfram), a-Fe(a-Eisen), Ta(Tantal)
Kfz-Gitter
Al(Aluminium), Ag(Silber), Au(Gold),Cu(Kupfer), Ni(Nickel), Pb(Blei), y-Fe(y-Eisen)
Hdp-Gitter
a-Ti(a-Titanium), Ca(Calcium), Zn(Zink), Mg(Magnesium), Be(Blei)
Erläutern Sie folgenden Begriffe: Isotropie, Anisotropie, Quasiisotropie, Textur, Amorphe Stoffe
Isotropie
Richtungsunabhängigkeit von Werkstoffeigenschaften.
Anisotropie
Richtungsabhängigkeit von Werkstoffeigenschaften. (Verformungsfähigkeit, Härte, Festigkeit, Wärmeleitung, Lichtbrechung.)
Quasiisotropie
Kristallite eines Gefüges sind anisotrop und durch die Statische Anordnung der Kristallite ist es Makroskopisch Isotrop.
Textur
Ausrichtung der Kristallite z.B durch Walzvorgänge.
-Anisotropie des polykristallinen Werkstoffes.
Amorphe Stoffe
Atome und ihre Bindungen sind völlig regellos verteilt.
-keine Richtungsabhängigkeiten der Eigenschaften.
-Isotrop
Was sind Allotropie bzw. Polymorphie? Nennen und erläutern Sie ein gebräuchliches Metall, d.h., welche Gitterstruktur, bei welcher Temperatur vorliegt.
Auftreten verschiedener Kristallgitterformen bei einem Metall abhängig von der Temperatur
▪ Änderung der Kristallgitterform bei bestimmten Temperaturen hat eine Volumenveränderung des Werkstoffs zur Folge (Beispiel a- und y-Eisen):
Nennen Sie 4 Gitterfehler (Dimensionen) und Beispiele dafür (inkl. Erklärung)
-0 Dimension (punktförmig)
-Leerstellen
-Substitutionsatome
-Zwichengitteratome
-1 Dimension (linienförmig)
-Stufenversetzung
-Schraubenversetzung
-2Dimension(flächenförmig)
-Großwinkelkorngrenzen
-Kleinwinkelkorngrenzen
-Phasengrenzen
-Stapelfehler
-3 Dimension (Volumenförmig)
-Ausscheidungen
-Poren
-Einschlüsse
Was sind Mischkristalle? Unterschiedliche Arten und Erscheinung? Nennen Sie Beispiele.
-Befinden sich gelöste Mengen einer zweiten Atomart im Gitter, so wird der Kristall als Mischkristall bezeichnet.
-Regellose Verteilung der Atome
-Regelmäßige Verteilung der Atome
Nennen Sie die 4 Strukturebenen von Materie?
-Atom(hülle) 10-10 m
-Bindungsstrucktur zwichen Atomen (10-9 m)
-Mikrostrucktur (10-6 m)
-Makrostrucktur (10-3 m)
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