Vorlesung 1 und 2

Question 1

Vor und Nachteile Glas

Answer 1

:)

• ästhetische Funktion (schön)
• optische Funktion (transparent)
• chemisch resistent
• extrem steif
• extrem hohe Festigkeit
• extrem glatte Oberfläche
• Zusammensetzung extrem variabel
• kontinuierlich herstellbar
• beliebig formbar

:(
-sehr niedrige Bruchzähigkeit

Question 2

Anwendungsbeispiele

Answer 2

• Glasfasern und Komposite
• Bauglas/Architektur
• Elektronik/Kommunikation
• Verpackungsmaterial
• Automobilbranche
• Licht
• Solartechnik
• Hochglastemperatur
• Astronomie
• Medizin
• Optoelektrik
• Lotglas

Question 3

Definition

Answer 3

1. (vorwiegend) nichtkristalliner Werkstoff
   (keine Translationssymmetrie)

!2. unterkühlte eingefrorene Flüssigkeit;

• > metastabil flüssiger Gleichgewichtszustand unterhalb der Schmelztemperatur (unterkühlt)
• > Nichtgleichgewichtzustand mit Freiheitsgraden und mechanischen Eigenschaften eines Festkörpers (eingefroren)
• > kondensierte Phase (Flüssigkeit)

3. Werkstoff ohne Gefüge
   - d.h. Keine Fernordnung
   - Shortrange und Midrangeorder vorhanden
   - optisch, elektrisch, mechanisch isotrop
4. Glasübergang:
   Übergang, der nicht durch Phasenübergang in flüssig übergeht bei Tg unterkühlter Zustand
   (auch bei Herstellung nicht über Schmelzroute)

Question 4

Werkstoffgruppen

Answer 4

Oxidglas

• > Silikatglas
• > Nicht-Silikatglas

Nicht-Oxidglas

• > Anorganische Nicht-Metalle
• > Andere Gläser

Question 5

Bsp. Silikatglas

Oxidglas

Answer 5

• Kalk-Natronsilikate
• Alumosilikate
• Borosilicates
• Quarzglas

Question 6

Bsp. Nicht-Silikatglas

Oxidglas

Answer 6

• Borate

- Phosphate

Question 7

Bsp. Andere Gläser

Nicht-Oxidglas

Answer 7

-Metallglas

Question 8

dynamische Viskosität η

-Einheit

Answer 8

[η] = Poise = dPa·s

Question 9

Wann gilt die Arrenius-Andrade-Beziehung?

Answer 9

η = η0 * exp(Eη/(R*T))

• bei konstanten Werten für Eη
• -gilt nicht für Glasschmelzen im viskoelastischen Bereich! (da T-abhängig)

Question 10

Fluidität ϕ

Answer 10

ϕ = 1/η

Question 11

Zusammenhang:
dynamische Viskosität η
Fluidität ϕ
kinematische Viskosität ν

Answer 11

η = ν · ρ = 1/ϕ

ρ = Dichte

Question 12

Was passiert, wenn Temperatur mit viel Zeit abnimmt?

Was passiert, wenn Temperatur sehr schnell abnimmt?

Warum hat Glas ein höheres Energieniveau?

Answer 12

• Viskosität sinkt -> Kristallisation
• Viskosität steigt -> zu schnell für Kristallisation

-> VolumenGlas > VolumenKristall
-> DichteKristall > DichteGlas
-> EnergieGlas > EnergieKristall
(im Kristall wird versucht, einen optimalen Energiezustand zu erreichen;Glas hat keine Zeit dazu)

Question 13

Newton’sches Verhalten einer Flüssigkeit

Answer 13

Schubspannung σ = η*(dv/dx)

Question 14

Was ist nötig zur Kristallbildung?

Answer 14

krit. Unterkühlung -> für Keimbildung

T steigt danach wieder bis T beim Phasenübergang

Question 15

Was ist nötig zur Glasbildung?

Was bedeutet der Knich in der T-t Kurve?

Answer 15

weitere Unterkühlung (unter krit. Unterkühlung)

Krümmung (Knick) der Abkühlkurve
-> Moleküle in Schmelze verlieren Freiheitsgrade = Glasübergang

Question 16

“Länge” des Glases

Answer 16

Temperaturbereich dT, dem folgender Arbeitsbereich zugeordnet ist:

Maschinell: 4 - 6
Manuell: 4 - 7,6

Question 17

Beschreiben des Einfriervorgangs

Answer 17

1) Schmelze:
Alle Freiheitsgrade vorhanden

2) Viskositätsanstieg:
Verlust der 4 Freiheitsgrade
1. Konfigurations- und Rotationsfreiheitsgrad
2. Zwei Vibrationsfreiheitsgrade

3) "festkörperartig" :
Keine Translationssymmetrien
Kein Fleißen
Feste mittlere Abstände der Elemente
Zahl der Freiheitsgrade (festkörperartig)

Question 18

Aiswirkungen des a(j)-werts eines Oxides nach Lakatos:

Negatives Vorzeichen

Positives Vorzeichen

Answer 18

Viskosität sinkt durch höheren Anteil des Stoffs

Viskosität steigt durch höheren Anteil des Stoffs

Question 19

Wärmekapazität bei Glasübergang
(abnehmender Viskosität)

Was ist mit dem Thermischen Ausdehnungskoeffizient

Answer 19

Fällt von Flüssigem zu Festem
(nimmt auch nach festzustand weiter ab)

Ebenso der Thermische Ausdehnungskoeffizient

Question 20

Fiktive Temperatur Tf

Definition

Answer 20

= fiktive Temperatur , bei der ds System beim Abkühlen in Ungleichgewicht fällt

• -> d.h. entspricht Tg
• -> Ein Maß für molare Ordnung und strukturelles Gleichgewicht

Tf ist abhängig von Abkühlrate!

Question 21

Einfluss Tf auf

• Molares Volumen
• Härte
• E-Modul

Answer 21

• Je kürzer das Glas (je höher Abkühlrate und somit Tf) , desto höher das molare Volumen
• sinkt mit steigender Tf
• sinkt mit steigender Tf

Question 22

Viskositätsmessung

Rotationsviskometer

Answer 22

T = 1000 - 1450 °C
logη = <3.0
direkt

Question 23

Viskositätsmessung

Balkenbiegeviskosimeter

Answer 23

T < 1000 °C
logη = 13.0 - 7.0
direkt

Question 24

Viskositätsmessung

Dilatometer

Answer 24

Tg und TD
logη = 13.0 und 11.3
indirekt

Dilatometerkurve angucken

Question 25

Viskositätsmessung

Erhitzungsmikroskop

Answer 25

T6.3 und T4.2 und T3.2
logη = 6.3 und 4.2 und 3.2
indirekt (über Lakatos Formel)

Schnelle und grobe Methode)