Werkstoffkunde I

Werkstoffkunde I

Die Vorlesung WK I beschäftigt sich mit den Grundlagen der Materialphysik. Die Kapitel I und II umfassen die Art der Bindung sowie die Struktur und den Aufbau eines kristallinen Festkörpers. Daran schließt sich in Kapitel III eine kurze Einführung in die Elastizitätstheorie an, die eine Beschreibung und experimentelle Bestimmung der Elastizitätsmoduli beinhaltet. Das Kapitel endet mit der theoretischen Schubfestigkeit idealer Kristalle. Konsequenterweise werden im 4. und 5. Kapitel reale, d.h. fehlerbehaftete Kristalle behandelt. Diese umfassen punktförmige (Leerstellen Zwischengitter- und Fremdatome) und linienförmige (Versetzungen) sowie flächenhafte Kristallbaufehler (Korngrenzen). Das 6.Kapitel befaßt sich mit Methoden zur Struktur und Gefügeuntersuchung, wie beispielsweise der Lichtmikroskopie oder der Elektronenmikroskopie. Darüber hinaus geben alternative Methoden wie die Rastertunnelmikroskopie oder auch klassische Methoden wie die Härtemessung, Auskunft über die Oberflächen bzw. den mechanischen Zustand von metallischen und nichtmetallischen Werkstoffen.
Um die vielfältigen Reaktionen (z.B. Löslichkeit von unterschiedlichen Atomsorten in einer Metallmatrix) besser verstehen zu lernen, beschäftigt sich das 7. Kapitel mit der Thermodynamik der Legierungen bzw. den heterogenen Gleichgewichten. Dies beinhaltet die Beschreibung von Legierungssystemen mit vollständiger und beschränkter Löslichkeit sowie die Bestimmung der einzelnen Phasenanteile mittels Thermoanalyse. Am Ende des Kapitels werden reale Zustandsdiagramme am Beispiel der Systeme Eisen-Kohlenstoff, Eisen-Chrom und Eisen-Nickel genauer beschrieben. Im 8. Kapitel der Vorlesung wird der Atomtransport (Diffusion) in kristallinen Festkörpern vorgestellt. Neben einer phänomonologischen Beschreibung der Diffusion werden einfache Lösungen der Diffusionsgleichung hergeleitet und zur Abschätzung der Effektivität des Atomtransports verwendet.
Spannungs-Dehnungs-Diagramm

Spannungs-Dehnungs-Diagramm mit ausgeprägter Streckgrenze

Gitterfehler

Gitterfehler

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