Werkstofftechnik Skript an der Westfälische Hochschule

Stärkste chemische Verbindung = kovalente Verbindung

3 Säulen technischer Werkstoffe: 

• Polymere
  • leitfähige Polymere
• Metalle
  • Halbleiter
  • Supraleiter
• Keramiken
  • Silikone
• Verbunde = von jedem etwas

Polymere = chemische Verbindungen bestehend aus Ketten- oder Makromolekülen

Eigenschaften: 

• Gewicht: geringe Dichte
• mechanisch: weniger fest
• chemisch: gewisse Beständigkeit, reagieren empfindlich auf örganische Lösungsmittel (Alkohole, Benzine, Aceton)
• elektrisch: wesentlich geringere Leitfähigkeit als bei Metallen, gut als Isolierung
• thermisch: deutlich geringere Wärmeleitfähigkeit als bei Metallen, Einsatz als Wärmedämmung

Einteilung von Kunststoffen in:

• Thermoplaste
  • schmelzen bei Wärme
  • lineare Ketten
• Elastomere
  • elastisch
  • schwach vernetzte Ketten
• Duroplaste
  • hitzebeständig
  • räumlich vernetzte Ketten

Keramische Werkstoffe = anorganische Werkstoffe - ohne Kohlenstoff und nicht metallisch

Eigenschaften: 

• elektrisch: sehr gut isolierend
• mechanisch: hohe Festigkeit, Formbeständigkeit und Verschleißfähigkeit
• thermisch: geringer Ausdehnungskoeffizient, hoher Schmelzpunkt, gute Wärmeisolation
• chemisch: inert = keine Korrosion - korrosionsbeständig, bioverträglich

• Werkstoffwissenschaft
• Werkstoffprüfung
• Werkstoffherstellung
• Werkstoffverarbeitung

Metallurgie = Wissenschaft von der Gewinnung von Metallen aus Erzen. 

Metallurgische Herstellungsprozess: 

• Erzaufbereitung (Aufkonzentration)
• Gewinnung (Reduktion)
• Raffination (Reinigung)
• ggf. Legierung
• 
  

Fertigungsverfahren

• Urformen - Gießen, Sintern - 1. Hauptgruppe
• Umformen - Massiv- und Blechumformung - 2. Hauptgruppe
• Trennen - Zerspanen, thermisches Trennen, Erodieren - 3. Hauptgruppe
• Fügen - Schweißen, Nieten, Kleben, Löten - 4. Hauptgruppe
• Beschichten - Legieren, Auftragsschweißen, Lackieren, Galvanik - 5. Hauptgruppe
• Ändern der Stoffeigenschaften - Wärmebehandeln, Magnetisieren, Belichten - 6. Hauptgruppe

10 häufigsten Elemente der Erde: 

O Si Al Fe Co Na K ampf-Mg + H Ti

O - 50% , Si - 23,5 %, al 7,5 %

Chemische Bindungsformen:

• Ionenbindung - Abgabe von Valenzelektronen (Salze)
• kovalente Verbindung - Bildung gemeinsamer Elektronenpaare zum Auffüllen der Niveaus
• Metallbindung - gegenseitige Anziehung positiv geladener Rumpfatome und der an ein Elektronengas abgegebenen Valenzelektronen
• Van-der-Waals-Bindung - positiv geladene H-Atome und negativ geladene z.B. Cl-Atome ziehen sich gegenseitig an 

Eigenschaften Metalle und Legierungen

• hohe Leitfähigkeit für Wärme und Elektrizität
• dehn- und verformbar
• typischer Metallglanz

Eigenschaften Metallbindung: 

• Metalle geben leicht Elektronen ab - geringere Ionisierungsenergie
• Bildung des Metallgitters durch positiv geladene Atomtrümpfe - feste Gitterpunkte
• Elektronen gegenüber dem Gitter frei beweglich - Elektronengas
• Zusammenhalt des Gitters durch stark delokalisierte Valenzelektronen - elektrostatische Wechselwirkungen 
• Schwingungen durch Wärmezufuhr bis Gitter bricht
• Außenelektronen schwach gebunden
• metallischer Glanz - Elektronengas - Absorption der Lichtwellen durch äußere Elektronen (kurze Speicherung + Abgabe)