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Werkstoffe im MW > AWK > Flashcards

AWK Flashcards

1
Q

Atombau nach Bohr

A 
Feste Kreisbahnen der Elektronen =Hauotquantenzahl 
#e (n)=2×n^2
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Q

Atombau nach Heisenbergs Unschärferelation

A

Atome in Kreisbahn stimmt nicht.
–>Orbitalmodell
Die schrödingergleichung definiert ein Orbital als ein Raum, in dem sich Elekteonen mit einer wkeit von 90%aufhalten

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Q

Quantentheorie-

Klassifizierung Elektronen anhand quantenzahl

A

n = Hauotquantenzahl
l = nebenquantenzahl
m=magnetquantenzahl
s=spinquantenzahl

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4
Q

n (hauptquantenzahl)

A

=Schale =energieniveau

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5
Q

l (nebenquantenzahl)

A

=Form und Energieniveau des Orbitals

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6
Q

m (magnetquantenzahl)

A

=Orientierung/Ausrichtung des Orbitals

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7
Q

s (spinquantenzahl)

A

Drehsinn (spin) elektron

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8
Q

Quantentheorie- Regel Elektronen

A

Elektronen eines Atoms müssen sich jeweils in mind. Einer quantenzahl unterscheiden

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9
Q

Anzahl Elektronen je Schale

A

K: max2
L : max 8
M : max8

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10
Q

Atom- und Ionenradien

Zunahme Leitfähigkeit

A

Nehmen von oben nacj unten zu

Und von links nach rechts ab

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11
Q

Elektronegativität

A

Bestreben eines Atoms, bei einer Atombindung das bindende Elektronenpaar an sich zu ziehen
–> fluor hat 4.0 –>höchste EN

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12
Q

Chemische Bindung

Ursache

A

Jedes Atom hst Bestreben die äußere Elektronenschale in einen stabilen Zustand (=edelgastustand) =edelgaskonfigurstion zu bringen
–> durch elektronenpaarbildung (abgabe/aufnahme)
–> mögkichst energiearmen Zustand
–> Anstreben einer gesättigten Außenschale
(Oktettregel)

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13
Q

Ionenbindung (Elektrovalenz)

Definition und Entstehung

A

=chem. Bindung, die auf der elektrostatischen Anziehung postitv und negativ geladener ionen basiert

Entstehung 
Durch Übergang von Elektronen 
Möglich zwischen +&- 
--> Elektroststische Anziehung 
(Keine paarbildung , ladung Ionen wirkt auf alle Nachbarn)
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14
Q

Ionenbindung -eigenschaften

A
  • hohe schmelz und siedepunkte
  • meist in Wasser (dipol) gut lösbsr
  • als schmelze und in Lösung gute elektr. Leitfähigkeit
  • hart und spröde
  • isolatoren (weil festes Kristallgitter)
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15
Q

Atombindung -Entstehung

A

Elektronenpaare werden durch zwei Atome gleichzeitg benutzr
–>meist zwischen Atome mit überwiegend elektro- Charakter
(Nichtmetall mit nichtmetall)

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16
Q

Unpolare vs polare Atombindung

A

Polar: Nichtmetall (h2 und o, organische Verb, silikone, Keramik)

Unpolar: zwischen zwei gleichen Elementen
(H und H)

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17
Q

Metallbindung

Annahme:Metall liegt on reinform da

A
  1. Energieniveau der Molekülorbitale unterscheiden sich kaum (Metalle hsben wenig außenelektronen , edelgaskonfigurstion wird durch abstoßen von Außenelektronen ereicht)
  2. Außenelektronen können keinen einzelnen Orbital mehr zugeorndet werden
  3. Es enstrhen Energiebänder, in denen sich “freie” Elektronen bewgen =Elektronengas

=> intensive Kraftwirkung=> Entstehung metallgitter
(Dichteste packung liehen im atomorbital ünerlappend vor)

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18
Q

EnergieBändermodell

A

*Isolator
* elektrische Leiter (alle metalle)
*halbleiter(eleltronen müssen angeregr werden)
Valenzband ist nicht voll und muss erst Kontakt mkt leistungsband herstellen–> strom anschließen (valenz füllen –>phototeilchen –> Elektronen schießen)

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19
Q

Metallbindung Eigenschaften

A
  • Formbarkeit
  • metallischer Glanz (refleltionsfähigkeit für licht wg polymorphie (verschiedene gitterstrulturen))
  • thermische Leitfähigkeit
  • elektrische leitfähgkeit
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20
Q

Kraftwirkung zw. Atomen

A

Atome ordnen sich nach gegenseitiger Kraft einwirkung ein.
Bei gleichen atomen enstehen gleiche Fres und folglich gleiche atomabstände

=> Struktur der verbundenen metallatome- > Kristalle

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21
Q

Kristalle

A

Anordnung von atomen, ionen, molekülen oder-gruppen, deren Abstand sich periodisch im Raum wdh

–> wg wirkenden kräften stellt skch jeweils best. Bindungslänge (atomabstand) ein

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22
Q

Echte vs unechte festköper

A

Echte: fernordnung - Metalle (Atome regelm. Im raum) –> kristallin

Unechte: nahordnung-fensterglas, Kunststoffe (atome unterschiedlich in Ordnung und Beweglichkeit) –> amorph (gestaltlos)

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23
Q

Elementarzelle

A

Kleinste räumliche Einheit, die alle Merkmale des gesamten Gitters aufweist

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24
Q

Elementarzelle- Eigenschaften

A

Packungsdichte= den von atomen besetzten raumanteil

=atomvolumen in zelle / volumen der Zelle

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25
Q

Metalle
Kubisch
Hexagonale
Orthoehomtisch

A

A=b=c Alpha =beta=gamma =90° würfel
A=b!=c Alpha =beta= 90 gamma = 120 sechskant

A!=b!=c Alpha =beta=gamma =120 quader

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26
Q

Elementarzelle

Kubisch-primitiv (kp)

A

N=8 *1/8=1 je Ezelle

PD=0,52

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27
Q

Elementarzelle

Kubisch -raumzentriert (krz)

A

N=81/8 + 11 =2

PD=0,68

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28
Q

Elementarzelle

Kubisch -flächenzentriert (kfz)

A

N=1/88 +60.5=4

PD=0,74

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29
Q

Elementarzelle

Hexagonal-primitiv (hp)

A
  • Abstände der atome in ebene gering
  • abstände atlme zwischen ebenen größer innerhalb der ebenen

N=pd=/

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30
Q

Elementarzelle

Hexagonal dichteste packung (hdp)

A

N=6
(3atome mittig rein)
121/6 +20,5 +3*1

PD=0.74
Trotz mehr atlme kann PD nicjt erweitert werden

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31
Q

Realkristall

A

=Fehlordnung in Gitterstruktur

  • Kristallwachstum unregelemäßig
  • Kistallsubstanz unrein
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32
Q

Punktdefekt (0dim)

A

Leerstellen = nicht besetzte Gitterstelle = Gitterlücke

  • Einlagerungsatom e
  • Substituionsatome
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33
Q

Punktdefekt - Auswirkung

A

führen zu Gitterengung oder - aufweitung
–> Mehr Gitterlücken durch plastische Verformung und hohe Temp

  • Fremdatom setzt Wirtsgitter unter Spannung –> Größe Gitterspannung ist abh. von Größenunterschied Fremdatom zu Wirtsatom
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34
Q

Punktdefekt- Einlagerungsatom

A

signifikant kleinere Atome in Zwischengitterplätzen

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35
Q

Punktdefekt- Substitutionsatom

A

Fremdatom welches Wirtsatom substituiert (größer oder kleiner)

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36
Q

Liniendefekte (1dim)

arten und eigenschaft

A
  • stufenversetzung
  • Schraubenversetzung

Eigenschaften:
- haben Richtungssinn (+,-)
- können sich bewegen (Deforation = plastisches Verhalten)
Versetzungen sind Ursache für Eigenspannungen

37
Q

Flächendefekte (2dim)

A
  • Kleinwinkelkorngrenze
  • Großwinkelkorngrenze

–> sind an Korngrenzen zu finden
(entlang einer Linie ist an jedem Punkt die Symmetrie versetzt)

38
Q

Phasengrenzen

A

trennen Bereiche voneinander, die sich in chem. Zsmsetzung und /oder kristallinen Struktur unterscheide

39
Q

kristallin

A

geordnet

40
Q

amorph

A

nicht kristallin, strukturlos

41
Q

ferngeordnet

A

endlos in Gitterstruktur geordnet

42
Q

nahgeordnet

A

lokal in kleinen Gitterstrukur geordnet

43
Q

Auswirkung von Metalleigenschaften

A
  • Mechanik
  • Temp verhalten
  • elektr. Leitfähigkeit (Elektronengas; Kleinwinkel: wenig strom leiten da dichte kliner; Großwinkel: lokale schelchte Bindung)
  • Transportvorgänge (Diffusion)
44
Q

Mechanik bei Metall (verformbarkeit, festigkeit)

A

plastische Verformbarkeit durch Wandern von Versetzungen in bevorzugten Gleitebenen und in Gleitrichtungen
Auslöser: Mindestspannung (Fließgrenze) löst Versetzungsbew. aus

45
Q

Gleitebene /-richtung

A

=ermöglichen das Fließen
Gitterdeformation durch Defekte behindern die Versetzungsbew. in Gleitebenen

Widerstand ist niedrig, wenn hohe Anzahl an Gleitebenen und Gleitrichtungen vorliegt.
–> Bei hoher PD und großer Symmetrie (va kfz gitter)

46
Q

Richtungsabhängikeit der Metalleigenschaften

A

Steifigkeit: Faktor =2.5 kN/mm^2 in Steifebene höher als in Gleitebene

Anisotrop
Isotrop
Quasiisotrop

47
Q

Anisotrop

A

Richtungsabh. infolge Ausrichtung/Typ/Strukturder EZelle, Kristallgittter
–> höchste Steifigkeit in bestimmte richtung

48
Q

Isotrop

A

Richtungsunabh. (in alle Richtungen gleich aufgestellt)

49
Q

Quasiisotrop

A

nahezu richtungsunab.

50
Q

Gasförmig

A
  • Fehlen von Gestalt und Raumgröße
  • Auseinanderstreben Moleküle
  • scheinbare Ungültigkeit der “Schwerkraft”
51
Q

Flüssig

A
  • freie verschiebbarkeit der Teilchen
  • Fehlen fester Gestalt
  • bestimmte Raumdichte
  • geringe Zsmdrückbarkeit
52
Q

Fest

A

-geringe Beweglichkeit der teilchen
- schwer verformbar
- Volumen durch Kompression nicth (!) veränderbar
(nur durch temp.)
-regelm. Struktur (kristallin) die meisten

53
Q

Phasenumwandlung (reine Stoffe)

A

=Umwandlung versch. Aggregatszustände

  1. Erreichen Schmelztemp. (Ts)
  2. Wämeeeergiezufuhr erhöht sich, doch kein Temp.anstieg
    - -> Diese Energie wird benötigt, um die Bindungskräfte zu überwinden (dh. Kristallstruktur aufzulösen und atome in willkürliche Anordnung und Bewgung zu bringen)
    - -> Diese verbrauchte Energie = Schmelzwärme (Ws)
54
Q

Reines Metall

A

Schmelz und Erstarrungspunkt sind praktisch dieseleben

Voraus.: thermodyn. GG (sehr langsames Erwärmen/Abkühlen)

55
Q

Kristallisation (Erstarrungsvorgang)

A

Schmelze (=Atoe frei in Bewegung)
–> durch Abkühlung–>
Atome ordnen sich zum Gitter = Keime
–> keime wachsen zu körnern in alle Richtungen
–> körner stoßen aneinander = Kongrenzen entstehen

56
Q

Je schneller die Abkühlungsgeschwindigkeit…

A

… desto mehr Keime entstehen
… desto schenller nimmt die Beweglichkeit der Atome ab( Diffustion sinkt)
… desto höher die Kristallgeschwindigketi (desto schneller verläuft und endet Kristallisaiton)

57
Q

Grobkorn vs Feinkorn

A

Grobkor (wenig): lansame Abkühlung–> eher spröde
Feinkorn (viele): rasche Abkühlung –> höhere Festigkeit

“Je feiner das Korn desto geringer die Weglänge,die Versetzung bei plastischer Verfomrung zurücklegen kann”
–> ferkörnig erschwert Versetzungsbewegung und erhöht Festigkeit

58
Q

Dehnung

A

-Normaldehnung vs Querdehnung (v= Querdehnzahl)

v:
Kunststoff 0,4-0,5
Metalle 0,2-0,4
Keramik 0,2-0,3

59
Q

Rheologie

A

Wissenschaft des Verformungs- und Fließverhaltns einer Materie

60
Q

Rheologische Modelle

A
  • newtonsches
  • maxwellsches
  • kelvin/voigt
  • Hookesches
  • Prandtl
  • St. Venant
61
Q

Hooke’sches Modell

A

= Elastitätsmodell –> Ideal.-plastisches

  1. zeitunabhängig
  2. verformung reversibel
  3. Hooke Feder
  4. Dehnung ist endlich und proportional zur Spannung

“je größer E desto kleiner die Verformung bei geg.spannung

62
Q

zeitunabhängig

A

einwirkende spannung bewirkt sofortige dehnung ohne zeitliche verzögerung

63
Q

verformung reversibel

A

bei wegall der spannung bewegt sich der Körper ohne Verzögerung in seine Ausgangslage zurück

64
Q

St. Venant’sches Modell

A

= Fließgrenze= Plastitiztät –> ideal plastisch

  1. unterhalb grenzspannung keine verformungen
    2 mit erreichen fließgrenze kommt zu zeitunabhängigen verformung (plasitsch inhomogenes Fließen)
  2. Modellierung: Reibelement
  3. Verformung irreversibel

=> tritt bei realen Werkstoffen nicht auf –> nur in komi mit elastischen Deformationsverhalten oder viskosem Fließverhalten

65
Q

Serielle verknüpfung von Modellkörpern

A

=reihenschaltung
spannung konstant
dehnung = summe aus einzelelementen

66
Q

parallele verknüpfung von modellkörpern

A

=Parallelschaltung
spannung = stumme aus einzelelementen
dehnung kostant

67
Q

Prandtl’sches Modell

A

Elasto- plastisch

  1. bis fließgrenze elastisch
  2. oberhalt fließgrenze setzt bleibende verformung ein
  3. modellierung: hooke feder+ vernant element
  4. plastischer teil= irreversibel (pl dehnung bleibt erhalten)
68
Q

New’tonsches Modell

A

Viskoses Fließen

  1. Verforumung zeitabhängig
  2. verformung homogen über querschnitt
  3. verformung irreversibel
  4. modelllierung: dämpfer
  5. deformationsgeschw. proportional zur einwirkenden Spannung (newtoschnes gesetz)
69
Q

zeitabhängig

A

verformung schreitet fort, solange eine spannung wirkt

70
Q

Atomradius

A

je mehr Protonen desto stärker die anziehung der elektronen und desto kleiner der radius

71
Q

inonenradius

A

abgabe elektron = nichtbesetzung –> rkation r anion > r atom

72
Q

Inonencharakter

A
  • atom- und ionenbindung stellen idealisiertes modell dar
  • “idealle Atombindung” nur zwischen gleichartigen Atomen
  • reale Bindungen sind überwiegend ionisch-kovalten “misch-bindungen”
73
Q

Zsmhg EN und Inonencharakter

A

Mit zunehmender Differenz der EN nimmt der Ionencharakter der chem. Bindung zu

74
Q

Werkstoffbrückenbindung

A

=stärkste Dipol-Dipol wechselwirkung

  • ->stärker im Vergleich zu anderen Dipol-Dipol-WW
  • -> schwach im Vergleich zu kovaltene

H mit F, O, Cl, N

=> elektrostat. Anziehung zwischen Protonendenator (abgabe elektron) und dem freien elektronenpaar des protonenakzeptators (aufahme elektron)

75
Q

Van der Waals WW

A

nicht kovalente nicht ionische WW

–> durch kurzzeitig (bilden sich schnell zurück, aber immer wieder) gebildete Dipole (unsym. Ladeverteilung in unpolaren Bindungen)

–> je mehr WW desto strärker -_> höhere Siedepunkte (längerer Zsmhalt)

76
Q

arten von van der waals WW

A
  • Keesom WW (zw. 2 permanenten Dipolen –> polare
  • Debye WW (zw. 1 perm dipol und 1 induzierten–> polarisisierbar
  • london WW (zw. 2 induzierten )
77
Q

London WW

A

Ursprung: Fluktation der Ladungsvertielung innerhalb der Elektronenwolke

  • im zeitl. mittel = ladungsverteilung symetrisch
  • infolge bewegung elektronen entstehe zeitl. begrenzte dipole
  • kurzzeitige dipole beeinflussen elektronenwolke der angrenzenden atome
  • elektronenbeweg. synchronisiere sich

–> anziehung zw. dipolen

78
Q

WWenegerie- Abstoßung und Anziehung

A

Abstoßung:

  • elektromagnetische Abstoßung der pos. Atomkerne
  • Abstoßungsenergie zw Elektronenhülle

Anziehung:

  • kovalente WW zw atomen
  • coloumbsche Anziehung zw entgegengesetzt geladenen ionen
  • h2-Brückenbindung –> van der waals anziehung –> molekülgitter
79
Q

gassförmig

A
  • sehr niedrige dichte
  • gut komprimierbar

WW

  • atome/moleküle frei beweglich
  • geringe wW
  • elektronen sind an atomkern gebunden
80
Q

flüssig

A
  • mäßige dichte
  • schwer komprimierbar
  • leicht verformbar
  • formanpassung
  • fließfähig

WW

  • starke WW
  • verschiebbare Atome/Moleküle
81
Q

fest

A
  • hohe dichte
  • schwer komprimierbar
  • schwer verformbar

WW
-enge nachbarschaft der teilchen
sehr starke WW

82
Q

Ordnung Kristall bei Aggregatszuständen

A

regellose verteilung/unordnung: gasförmig, flüssig
amporph nahorndung: zwischen flüssig und fest
kristallin , streng geordnet: fest

83
Q

Wechselwirkungsenergie & Werkstoffeigenschaften - Festkörper

A
  1. Schmelzpunkt
    (der Natriumhalogenide: Ladung Kation=anion
    • Bindungslänge steigt von Fluorid zu Iodid
    • bindungsenergie stinkt
    • schmelztemp. sinkt
    • Änderung EN sinkt von Fluorid zu Iodid-Ion
      -Ionenharakter sinkt)
  2. Therm. Ausdehungskoeffizient alpha
    Je größer die Bindungsenergie, desto kleiner das alpha

wenn ich gleichen Betrag an Energie hinzufüge, dann kann ich die Kugel trotzdem weniger bewegen:brauch mehr energie, da steiler– > alpha kleiner

  1. max. Bruchspannung und Bruchdehnung

Energie-(1.ableitung)-> Kraft -(2.Abl.)-> Elastizität

84
Q

bei Linien und Flächendefekte- Eigenschaften

A

Defektunabhänige Eigentschaften:

  • Schmelzpunkt
  • Elastzitätsmodul
  • therm. Ausdehungskoeffzizeint

defektabh. :
- Bruchfestigkeit
- mechanische Härte
- Plasitzität
- Kriechen
- Leitfähigkeit

85
Q

amorphe Festkörper/glas - def und entstehung

A

=festkörper mit hoher Anzahl an Baufehlern –> grßtmögl. Unordnung

Enstehung:

  • schnelles abkühlen Flüssigkeit
  • verdampfen/Kondensation
  • bestrahlung, elektrolyse
86
Q

amorphe festkörper- werkstoffe

A
  • grds. in allen gruppen existent
  • bei Metall/Ionenbindung nur durch sehr schnell abkühlung und nur bei niedrigen Temp stabil
  • hauptsächlich gei gerichteten kovalten Bindungen und asym. Mokeülen –> polymere/keramik
87
Q

Zener Model

A

=visko-elastische Verformung

Eigenschaften:

  1. verformung tlw. zeitunabhängig tlw zeitabhängig
  2. spannung reversible
    - -> bei wegfall spannung bewegt sich körper in seine ausgangslage zurück tlw ohne tlw mit zeitlichen verzögerung
88
Q

Bingham Modell

A

=visko-plastische Verformung

Eigenschaften:

  1. unterhalb fließgrenze keine verformungen
  2. bei erreichen kommt zu viskosem fließen
    - -> verformung zeitabh.
    - -> verformung homogen über ges. Querscnitt
    - -> verformung irreversible (verf. bleibt nach wegfall spannung)

Dehnung =0 für Spannung < Grenzspannung
Dehnung > 0 für Spannung >= Grenzspannung

Werkstoffe im MW (1 decks)

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