Samenvatting van Materialen gegeven door Patricia Verleysen en Matthais Kersemans aan Ugent, Burgerlijk ingenieur architect. Samenvatting bevat zowel foto's en tekst van de powerpoints, maar ook notities van in de lessen. Dus volledig!
M A T E R I A L E N
Hoofdstuk 1: Inleiding
1. Probleemstelling
1. HOE GEBEURT MATERIAALKEUZE?
- Ervaring met soortgelijke constructie(onderdelen)
- Gewoonte
- eigenschappen of criteria
- Wat is voorradig bij de leverancier?
Kennis: beste manier om technisch + economisch verantwoord te zijn, tip: ga ook verder dan het klassieke
- Opkomst van eisen en voorschrift of aansprakelijkheid
Definieer eisen; bouwkundige eisen, primaire eisen (gebouw blijft staan), secundaire
eisen(milieuvriendelijk, recyclebaar, etc.)
- Groot materiaalaanbod
2. Materiaalgroepen
ALGEMEEN
- Groepen gebasseerd op:
o chemische samenstelling
o atoomstructuur
- 3 grote groepen, met 2 randgevallen
o Metalen
o Polymeren (kunststof en rubber)
o Keramieken
o Composieten en biomaterialen
- Alternatieve indeling
o Basis van bezwijkingsgedrag => bros vs taai
o Basis van temperatuursbestendigheid
o Treksterkte
o Richtingsafhankelijk => isotroop anisotroop, orthotroop
o Ruimtelijke verdeling => heterogeen of homogeen
1. METALEN
- Hoofdcomponent = atomen in metaalrooster (zwaar, groot atomen)
o Heel geordend: kubisch ruimtelijk gecentreerd (aluminium), kubische vlakken gecenterd, hexagonaal
(magnesium of titanium) => rooster bepaalt plastisch vervormingscapaciteit
Vb: aluminium: ferritische structuur
o Metaalbinding: zeeeer sterk
o Vrije elektronen (= niet gebonden elektronen) => korrelstructuur
o Stollingskernen overgang smelt/vaste stof
- ! door dichte structuur wordt het een zwaar materiaal => soortelijk gewicht van metaal = +- 8000kg/m3, aluminium,
titanium en magnesium (lichtgewichten) = +-2700kg/m 3
- Eigenschappen:
o Goede geleidbaarheid warmte en elektriciteit door vrije elektronen
o Sterk door metaalbinding
o Permanent/plastisch vervormbaar zonder verlies van sterkte door vorming roosterglijvlakken
o Corrosiegevoelig door onbezette buitenste schil atomen
o Onbeperkt recyclebaar
- Voorbeelden
o Koper
Daken
Vormt dichte beschermlaag tegen corrosie
o Zink
Gevelbekleding en daken
Vormt dichte beschermlaag tegen corrosie
o Aluminium
Grotere constructies
Gevelbekleding en daken
Vaak met extra platteer/beschermlaag (zink en aluminium)
- Nadelen
o 1,9 ton CO2-uitstoot/ton geproduceerd staal startend van ijzererts. Staalindustrie verantwoordelijk voor 15%
van industriële CO2-uitstoot. Schroot: de grondstof van de toekomst. Enorme energievraag, nu cokes.
Toekomst: aardgas, waterstof ??
In 2019: 24% staalproductie
In 2020: 4% staalproductie
2. POLYMEREN (= rubbers en kunststoffen)
- Organische verbinding van koolstof, waterstof en niet metallische verbindingen
- Koolstofruggegraat
o Lange moleculaire structuren
o Primaire covalente bindingen in ketens / secondaire bindingen tussen ketens
o Al dan niet met crosslinks
- Eigenschappen
o Lage dichtheid
o Weinig stijf, lage sterkte
o Zeer vervormbaar
o Lage thermische en elektrische geleidbaarheid
o Mechanisch gedrag sterk beïnvloed door temperatuur/thermoplasten <-> thermoharders
o Beperkt tot niet recycleerbaar
- Ethyleen-tetrafluorethyleen -ETFE
o Hoge transparantie
o Laag soortelijk gewicht
o Hoge treksterkte
o Hoge impactweerstand
o Hoog isolerend vermogen (deels structureel)
o Gebruikt als membraanalternatief voor glas
- Nadelen:
o Recyclage beperkt: storten, verbranden,
mechanisch, chemisch
2
, 3. KERAMIEKEN
- Mengsel van metallische en niet-metallische elementen
o Moleculair opgebouwd
o Hoofdzakelijk ionische bindingen tussen elementen met covalent karakter
o (mogelijks: oxides, nitrides en carbides)
o Geordende opbouw, mits uitzonderingen
- Eigenschappen
o Bestand tegen hoge temperaturen en agressieve milieus
o Dichtheid tussen kunststoffen en metalen
o Relatief stijf, sterk in druk
o Slechte geleidbaarheid van warmte en elektriciteit
o Zeer hard en bros ! (mechanische eig)
- Voorbeelden:
o museum MARTA hertford, arch. O’ gehry
o zwembad van Eyck, arch: Berteloot
- vaak oppervlaktelagen
- anti-graffiti
- corrosiebestendig
- bedrukking met zeefdruktechniek
4. COMPOSIETEN
- Materialen samengesteld uit meerdere materialen
- vb: vezelversterkte kunststoffen
o Combinatie van eigenschappen samenstellende elementen
o Eigenschappen op maat
- Voorbeeld: studentenwoning in hardschuim en glasvezel
o Nadeel is slechte akoestiek
- Voorbeeld: geprinte betonwoningen – intrinsiek composiet
- Nadelig
o Niet tot uiterst beperkt recyclebaar
5. BIOMATERIALEN
- Gebruikt voor implantaten in het menselijke lichaam, let op:
o Niet-toxisch
o compatibel met menselijk weefsel
- Nadelig:
o Uiterst beperkte recycleerbaarheid
o Evenwel vooruitgang
!
3. materiaalkeuze
- vooraf bepalen !
o eisen waaraan eindproduct moet voldoen (exact beschreven)
primaire eisen: sterkte en stijfheid via Ashby-diagrammen
secundaire eisen: omgeving, veiligheid, verbindingstechnieken, oppervlaktebehandelingen,
energiebesparing, kwaliteit, aard van het materiaal
- veel literatuur beschikbaar
- verbinden eisen en eigenschappen
- ook belangrijk
o esthetica en oppervlakteafwerking is van belang
o verandering van fysische en mechanische eigenschappen bij milieucondities
3
, Hoofdstuk 2: Keramische Materialen
Zie ook HS 1: inleiding
1. Inleiding
- Anorganische, niet-metallische materialen
o Vormgeving bij lage temperatuur
o Eigenschappen bekomen bij hoge temperatuur
Let op: bij uitbakken verandert het vochtgehalte => kans op scheuren
1. TRADITIONELE OF GROFKERAMIEK
o Basis = natuurlijke grondstof op basis van silicaat (in de natuur als zand, klei, ..)
o Voorbeelden : baksteen, glas, cement etc.
o toepassingen: mok, wc pot, tafelservies etc.
2. HOOGWAARDIGE TECHNISCHE KERAMIEK
- Opbouw
o Uit nieuwe, uiterst zuivere grondstoffen
o Poeders zijn het resultaat van scheikundige synthese die zuiverheid, korrelgrootte en verdeling
nauwkeurig bepaalt
o Samengesteld uit: silicaten, oxiden, carbiden, nitriden, sulfiden en boriden
o Bekende technisch keramische materialen: SiC en SI3N4
- Gebruikt voor
o Keramische deklagen
Corrosiebestendig
Bestand tegen pollutie, zout, ruwe weersomstandigheden
Abrasie-en krasbestendig
Verdraagt temperaturen van -60°C tot +450°C
Graffiti makkelijk verwijderbaar => toch wel wat moeite voordoen
Baksteen is poreus en gaat de verf capillair opzuigen
Behoud kleur en glans, zelfs onder inwerking UV
Beprint-en kleurbaar
o Massief onderdeel door persen of sinteren van poeder
Sinteren = uitbakken op temperatuur onder smeltpunt met als gevolg porositeit
- 2 belangrijke karakteristieke gemeenschappelijk met de traditionele keramieken
o Hoog smeltpunt
Via sinterproces vervaardigd (gieten is niet mogelijk)
Sinteren: samengeperst poeder omgezet door onder het smeltpunt te verhitten evt.
uitoefenen druk, vaak met bindmiddelen
Juiste vorm = groene vorm
o Brosheid (= geringe capaciteit voor plastische vervorming)
mechanische energie gebruikt voor vergroten van scheuren => breuk na geringe plastische
vervorming
gedrag is sterk afhankelijk van micro-structurele fouten(poriën, insluitsels, krassen
nabewerking), spanningsconcentraties vermijden !!
massaproductie verhinderd door probleem van reproduceerbaarheid door willekeurigheid
van fouten => daarom toepassing in gasturbines of dieselmotoren nog onmogelijk
- voornaamste problemen van technische keramieken
o brosse karakter
4
The benefits of buying summaries with Stuvia:
Guaranteed quality through customer reviews
Stuvia customers have reviewed more than 700,000 summaries. This how you know that you are buying the best documents.
Quick and easy check-out
You can quickly pay through credit card or Stuvia-credit for the summaries. There is no membership needed.
Focus on what matters
Your fellow students write the study notes themselves, which is why the documents are always reliable and up-to-date. This ensures you quickly get to the core!
Frequently asked questions
What do I get when I buy this document?
You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.
Satisfaction guarantee: how does it work?
Our satisfaction guarantee ensures that you always find a study document that suits you well. You fill out a form, and our customer service team takes care of the rest.
Who am I buying these notes from?
Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller lorevanleeuw. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $8.69. You're not tied to anything after your purchase.
