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Klausurzusammenfassung Werkstoffe [Konstruktion und Werkstoffe] WS 22/23
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Zusammenfassung des Werkstoffteils von Konstruktion und Werkstoffe WS 22/23
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Eigenschaft en der Werkstoff eBindungsarten
1) Primärbindungen (interatomar)
a. Ionenbindung
Austausch von Elektronen um
Edelgaskonfiguration zu
erreichen
Härte, Steifigkeit,
verringerte/keine Umformbarkeit
keine elektrische Leitfähigkeit (Isolator)
geringe Wärmeleitfähigkeit
zB Salze, Gläser, Keramiken
b. kovalente Bindung (Atombindung)
beteiligten Atome bilden aus Valenzelektronen
Elektronenpaare
klassische Nichtleiter
höchste Bindungsenergie
hohe Härte/E-Moduli, geringe Versetzung und Plastizität
hohe TS
sehr hohe Ionisierungsenergie (Bindung schwer spaltbar),
korrosionsfest
zB Keramiken, einige Kunststoffe, Halbleiter
c. Metallbindung
elektrostatische Anziehung zwischen Metall-Kationen und
ihren frei beweglichen Elektronen (= Elektronengas)
elektrische Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit
Verformbarkeit, Festigkeit
metallischer Glanz
2) Sekundärbindungen (intermolekular)
a. van-der-Waals-Bindung
geringe Bindungsenergie, geringe Härte
niedrige TS
b. Wasserstoffbrückenbindung
geringe Bindungsenergie, geringe Härte
niedrige TS
zB Nebenkettenbindungen in Polymeren
Kristalline Stoff e
Kristallstruktur
Kristallin Amorph
= Atome folgen einer = Atome folgen keiner regelmäßigen
regelmäßigen Ordnung Ordnung
- Fern- und - nur Nahordnung, keine
Nahordnung Fernordnung
- zB Metalle, - zB Gläser, Kunststoffe
keramische
Werkstoffe, einige
Kunststoffe
, - Nahordnung = strukturelle Ordnung im Bereich der nächsten
Nachbaratome
- Fernordnung = Räumlich und über größere Bereiche regelmäßige
strukturelle Ordnung
Kristallsystem Gitterparameter Translationsgitter
kubisch Drei gleiche Achsen unter
rechten Winkeln Kubisch-
a = b = c, α = β = γ = 90°
raumzentriert (krz)
Kubisch-
flächenzentriert (kfz)
hexagonal Zwei gleiche Achsen unter 120°,
dritte Achse unter rechtem Einfach
Winkel hexagonal
a = b ≠ c, α = β = 120°, γ = (hdp)
90°
Modifi kati onen – Allotropie/Polymorphie
- Allotropie = Vorhandensein von zwei oder mehr verschiedenen
physikalischen Formen eines chemischen Elements (chemisches Element
entscheidend)
o strukturelle Modifikation desselben chemischen Elements
o zB Kohlenstoff - Diamant, Graphit, Sauerstoff – Sauerstoff, Ozon
- Polymorphie = Fähigkeit eines festen Materials, in mehr als einer
Form/Kristallstruktur zu existieren (chemische Verbindung entscheidend)
o abhängig von variablen Bedingungen
Polarität Lösungsmittel Verunreinigungen
Temperatur Rührbedingungen
o zB Polymere, Mineralien, Metalle
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