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WK1 (S) > Werkstoffe allg. > Flashcards

Werkstoffe allg. Flashcards

1
Q

Definition Werkstoff:

A

Ein Material wird zum Werkstoff, wenn es technisch verwertbare Eigenschaften besitzt und technologisch und wirtschaftlich herstellbar ist.

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2
Q

Nenne die Hauptklassen von Werkstoffen

A
  • Metallische Werkstoffe (Metalle)
  • Anorganische Werkstoffe (Keramiken/Glas)
  • Organische Werkstoffe (Polymeren)
  • Verbundwerkstoffe
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3
Q

Definition Metalle und Legierungen:

Nenne Bsp.:

A

Reine Elemente oder
Kombinationen von metallischen Elementen (Legierungen)
—> Metallische Bindung

Bsp.: Stahl, Gusseisen, Aluminium, Kupfer, Messing, Bronze, Titan

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4
Q

Typische Eigenschaften der Metalle und Legierungen:

A
  • hohe Festigkeit
  • Duktilität (Verformbarkeit)
  • hohe thermische und elektr. Leitfähigkeit
  • undurchsichtig
  • reflektierend („metallischer Glanz“)
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5
Q

Anwendungseinschränkungen Metalle und Legierungen:

A
  • Oxidation
  • Korrosion
    —> durch Oxidation verursachte Zerstörung von Metall (Rost)
  • typische max. Nutzung bei T < 1000 C
  • hohe Dichte
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6
Q

In welche Kategorien könnte man Metalle & Legierungen unterteilen?

A

Eisenlegierungen (z.B. Stahl, Gusseisen)

Nichteisenlegierungen (z.B. Kupfer, Aluminium)

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7
Q

Definition anorganischer-nichtmetallischer Werkstoffe
(Keramiken und Glas):

Welche Bindungen?

Bsp.:

A

Kombination von metallischen und nichtmetallischen Elementen zu einem Festkörper
—> ionische Bindungen, kovalente Bindungen

Bsp.: Glas, Beton, Ziegel, Al2O3, Si3N4, SiC

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8
Q

Typische Eigenschaften anorganischer-nichtmetallischer Werkst?

Anwendungsbeschränkung:

A
  • spröde, glasartig, hart
  • nichtleitend (Isolatoren)
  • hoher Schmelzpunkt —> hohe Anwendungstemp. möglich
  • hohe Korrosionsbeständigkeit (auch bei hoher T)
  • zum Teil geringe Dichte, große Härte (härter als Stahl)

Anwendungsbeschränkung:
- sprödburch (mehr?)

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9
Q

Definition Polymere (Kunststoffe)

—> welche Bindungen können vorliegen?

Bsp.:

A

Organische Verbindungen der Elemente: C,H,O,N,F,SI
(—> Kunstoff organischer Werkstoff)

—> kovalente Bindungen(primär)
—> Wasserstoffbrücken- und/oder Van-der-Waals-Bindungen(sek.)

Bsp.: Kunstseide, Viskose, Nylon, Goretex, Klebstoffe, Gummi, PCV, PE

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10
Q

Typische Eigenschaften der Polymere:

A
  • geringe Festigkeit
  • niedrige Dichte
  • hohes elektr. & thermisches Isoliervermögen
  • korrosionsbeständig
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11
Q

Anwendungsbeschränkungen von Polymeren:

A
  • geringer Widerstand gegen hohe Temperaturen
    —> max. Nutzung T < 300 C
  • Schmelz- und Entfestigungsvorgänge
  • Verbrennung(Oxidation)/Zersetzung
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12
Q

(Definition) Verbundwerkstoffe:

Idee dahinter ist?

Bsp.:

A

Bestehen aus zwei oder mehr Materialien
—> bilden dabei einen neuen Werkstoff mit eigenen techn. Eigens

Idee: positive Eigens. von zwei oder mehr Werkst. in einem Werkst.
—> idealerweise sogar neg. Werkstoffeig. neutralisieren

Bsp.:
- Glasfaserverstärkte Kunststoffe
—> Formbarkeit & geringer Preis der Kunststoffe
—> Steifigkeit, Festigkeit der Glasfasern
- Elastomer-Matrix mit Kohlenstoffpartikeln (bei Reifen)

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13
Q

Werkstoffe konkurrieren miteinander um?

A

Marktanteile

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14
Q

Was verändert sich je nach Preis und Leistung?

A

Die Verwendung der Vers. Werkstoffe

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15
Q

Mit technologischen Fortschritt ersetzten …, … oder … Materialien.

A

Neuere, günstigere oder bessere

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16
Q

Wie entscheidet man sich für einen bestimmten Werkstoff je nach Anwendung ?

A

1.Anwendung —> nötige Eigenschaften festlegen
—> Eigenschaften: mechan., elektr., therm., magn.,optische…

2.Eigenschaften —> mögliche Werkstoffe identifizieren
—> Werkstoff: (Mikro-)Struktur, Zusammensetzung

3.Werkstoffe —> nötige Herstellung identifizieren
—> Herstellung und Bearbeitung: verändert Struktur und/oder Form
—> z.B. Gießen, Sintern, PCV, Umformen, Glühen…

17
Q

Was bestimmt die Eigenschaften des Bauteils?

A

Die Eigenschaften des Werkstoffes

18
Q

Mit seinen Eigenschaften reagiert ein Werkstoff auf ?

A

Äußere Belastungen

—> mechan. Eigens., elektr. Eigens., chem. Stabilität…

19
Q

Mechanische Eigenschaften sind z.B.:

A
  • Elastizität und Steifigkeit
  • Plastizität (Duktilität)
  • Bruchverhalten
  • Festigkeit
  • Sprödigkeit oder Zähigkeit
  • Ermüdung
20
Q

Was versteht man unter intelligenten Werkstoffen?

A

Werkstoffe die ihre Eigenschaften je nach äußeren Belastungen oder Einflüssen ändern.
—> z.B.: verformter Werkstoff geht oberhalb einer T in seine
Ausgangsform zurück (z.B. um Arterien zu weiten)

21
Q

Welche Nachteile könnten die unters. Werkstoffklassen z.B. haben?

A

Metalle(und Legierungen):

  • Oxidation
  • Korrosion
  • Max. Nutzung bei T< 1000 C

Anorganische-nichtmetallische Werkstoffe:
- sprödbruch

Polymere:

  • geringer Widerstand gegen hohe T
  • Max. Nutzung T< 300 C

Verbundwerkstoffe:
- Mülltrennung und Recyceln schwierig (bes. energieintensiv)

22
Q

Was unterscheidet ein reines Metall von einer Legierung?

A

Eine Legierung besteht aus Kombination metallischer Elemente

23
Q

Welche Dichte hat Aluminium?

Ist Aluminium damit ein Leichtmetall?

A

ca. 2,7 g/cm^3

—> ist ein Leichtmetall

—> Leichtmetall, wenn Dichte < 5,0 g/cm^3 (ca.)
—> Schwermetall darüber

24
Q

Welche Dichte hat Eisen? Ist es damit ein Schwermetall ?

A

7,86 g/cm^3

—> Schwermetall

25
Q

Aus welchen Elementen besteht Stahl?

—> Eigenschaften Stahl:

A
  • besteht zum größten Teil aus Eisen
  • ist eine Eisen-Kohlenstoff-Legierung
  • Kohlenstoffgehalt liegt unter 2,06 (Ma-)%

Eigenschaften Stahl:

  • Schmelzpunkt 1580-1680 C
  • schiebbar & schweißbar
  • magnetisch
26
Q

Aus welchen Elementen besteht Gusseisen?

A
  • zum größten Teil aus Eisen
  • Eisen-Kohlenstoff-Legierung
  • Kohlenstoffgehalt liegt über 2,06 (Ma)-%
27
Q

Unterschied zws. Stahl und Gusseisen

A

Kann man nach Kohlenstoffgehalt und Verarbeitungseigens. unterscheiden:
—> Grenze 2,06 (Ma)-% Kohlenstoff
—> Stahl ist umformbar
—> Gusseisen kann nicht plastisch verformt werden
(Gestalt durch Gießen)

28
Q

Vorteile von Aluminium gegenüber Stahl?

A
  • ist deutlich leichter als Stahl
  • sehr gut verformbar (bei Stahl teilweise, je nach Stahlsorte)
    (- bei Aluminium keine Flächenkorrosion?)
    …richtige fehlt glaub
29
Q

Nenne einen Werkstoff der härter ist als Stahl.

A

Diamant

30
Q

Nennen sie eine Werkstoffklasse, in der die Atome ionisch und/oder kovalent gebunden sind.

A

Anorganisch-nichtmetallische Werkstoffe

31
Q

Welche Werkstoffe lassen sich besonders gut zur thermischen und/oder elektrischen Isolation einsetzten?

A

Anorganische-nichtmetallische Werkstoffe (elektr. und therm.)

(Polymere, elektr. Isolation)

32
Q

Welche Dichte haben Polymere im Vergleich zu Metallen?

A

Polymere besitzen geringere Dichte als Metalle

33
Q

Warum benutzt man Polymere so häufig obwohl sie eine geringere Festigkeit und einen geringeren E-Modul haben?

A
  • deutlich niedrigere Leitfähigkeit als z.B. Metalle

-leicht
- brechen weniger leicht (als z.B. Keramiken o. Glas)
—> Gegenstände für Kinder z.B.
- hochproduktive Massenfertigungsverfahren

34
Q

Ashby-Diagramm —> Werkstoffeigenschaftskarte
—> siehe Praktikumsumdruck oder im Ordner (1-5)

1-5 ?
x-Achse ?
Y-Achse?

A
  1. Metalle
  2. Keramiken
  3. Polymere
  4. Verbundwerkstoffe
  5. Holz

—> x-Achse: Dichte (kg/m^3)
—> y-Achse: Festigkeit (Druck oder Zug) in MPa

WK1 (S) (8 decks)

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