Einführung naturwissenschaftliche Ingenieurgrundlagen an der Wilhelm Büchner Hochschule
Karteikarten und Zusammenfassungen für Einführung naturwissenschaftliche Ingenieurgrundlagen an der Wilhelm Büchner Hochschule
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Werkstoffe, Hilfsstoffe, Rohstoffe
Werkstoffe sind jener Teil der Materie, die der Mensch zur Herstellung von Gütern aller Art benutzt, um seine Bedürfnisse zu befriedigen.
Neben den Werkstoffen benötigt man zur Güterherstellung Hilfsstoffe (z. B. Schmierstoffe).
Die Basis für die Werk- und Hilfsstoffe sind die Rohstoffe (z. B. Kohle, Erdöl, Erze).
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Die Vielzahl der Werkstoffe kann man vier großen Gruppen zuordnen.
–die metallischen Werkstoffe (Metalle)
–die anorganisch nichtmetallischen Werkstoffe (anorganische Gläser und Keramik)
–die organischen hochpolymeren Werkstoffe (Kunststoffe, Elaste)
–die Verbundwerkstoffe
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Erklärung: Kollektivelektronen
Wichtig für die metallischen Eigenschaften ist besonders, dass alle Atomrümpfe im Metallgitter die gleiche Ladung besitzen (+) und die freien Elektronen (–) keinem bestimmten Atomrumpf zugeordnet und somit im Gitter verschiebbar sind (sie werden deshalb auch treffend als „Kollektivelektronen“ bezeichnet).
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Metallgitter: Metallbindung
Da die beschriebene Metallbindung keine bestimmte Richtung zeigt (die Kraftwirkungen sind über die Oberfläche verteilt), ordnen sich die Atomrümpfe in einer hochsymmetrischen Gitterstruktur an.
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Was bestimmt die metallischen Eigenschaften?
Die Art der Metallbindung und die Form des Metallgitters bestimmen zum Teil die metallischen Eigenschaften.
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Merksatz: Kristallite
Das Gefüge eines Metallkörpers besteht aus vielen einzelnen Kristallen (Kristalliten bzw. Körnern), die durch Korngrenzen getrennt sind.
Je feiner das Gefüge, je kleiner also die Kristallite, umso besser sind im Allgemeinen die mechanischen Eigenschaften.
Die Größe der Kristallite wird bestimmt durch ihre Wachstumsgeschwindigkeit und die Menge der Fremdteilchen in der Schmelze.
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Möglichkeit, das Gefüge durch verschiedene Manipulationen zu beeinflussen
(z. B. Variieren der Abkühlungsgeschwindigkeit aus der Schmelze heraus, Zusatz von Impfkristallen zur Schmelze),
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Zählen Sie alle typischen Eigenschaften der Metalle auf.
Festigkeit, Verformbarkeit, Wärmeleitfähigkeit, elektrische Leitfähigkeit, Magnetisierbarkeit, Lichtundurchlässigkeit, metallischer Glanz, Reaktion mit Säuren unter Bildung von Salzen.
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Nennen Sie die drei häufigsten Metallgittertypen und ordnen Sie ihnen Koordinationszahlen zu.
Hexagonal dichteste Packung: 12
Kubisch flächenzentrierte (kubisch dichteste) Packung: 12
Kubisch raumzentrierte Packung: 8
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Merksatz: Plastizität
Zeigt ein Werkstoff in einem bestimmten Belastungsbereich eine bleibende Formänderung, besitzt er Plastizität.
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Merksatz: Realkristalle
Realkristalle besitzen Baufehler (Versetzungen, Leerstellen, Zwischengitteratome, Frenkel-Defekte und substituierte Fremdatome), die großen Einfluss auf die Eigenschaften eines Metalls haben, wobei sie Eigenschaften verbessern oder verschlechtern können.
Versetzungen erleichtern die plastische Verformbarkeit (sie können gezielt erzeugt werden), Zwischengitteratome wirken gegenteilig.
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Zugfestigkeit Rm
höchste Belastbarkeit auf Zug in N (Newton) pro mm2 Querschnitt, die der Werkstoff aushält
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