Nennen sie drei wichtige Eigenschaften des NE-Werkstoffs Titan

- gute Biokompatibilität / gute Korrosionsbeständigkeit - geringe Dichte - hohe Festigkeit - hohe Formgleichheit

Nennen sie zwei Legierungstypen von Titan mit unterschiedlicher Gitterstruktur

- α-Titanlegierungen - β-Titanlegierungen

Welche prinzipielle Möglichkeit, das ZrO2 für die Herstellung von Werkstücken zu verwenden, kennen sie?

Man versucht, die sonst nur oberhalb einer Temperatur bestehende, kubische Modifikation durch zugabe von MgO, CaO, oder CeO zu stabilisieren.

Nennen sie ein Teilchen welches in das Gefüge des Aluminiumoxidkeramiks eingelagert wird. und wie nennt man so einen eingelagerten Aluminiumoxidkeramik?

- Zirconiumdioxid ( ZrO2) - Zirconiumverstärkter Aluminiumoxid (ZTA)

Die Einlagerung von ZrO2 in Aluminiumoxidkeramik führt zu?

höheren Festigkeit & höhere Zähigkeit

Im folgenden sehen sie Aussagen zu Keramischen Werkstoffen

Alle Keramiken werden durch sintern hergestellt & Keramiken haben komplizierte Gitter ohne Gleitsysteme und sind deshalb schlecht umformbar & Einige Keramiken haben eine ähnlich hohe elektrische Leitfähigkeit wie Metalle

Alle Keramiken werden durch sintern hergestellt

Keramiken sind immer schlechte Wärmeleiter

Keramiken haben komplizierte Gitter ohne Gleitsysteme und sind deshalb schlecht umformbar

Einige Keramiken haben eine ähnlich hohe elektrische Leitfähigkeit wie Metalle

Nennen sie drei Verschleissmechanismen in einem Tribologischen System

- Adhäsion, Ausbildung und Trennung von Grenzflächen - Abrasion, Materialabtrag durch ritzende Beanspruchung - Oberflächenzerrüttung, Ermüdung und Rissbildung durch Tribologische Wechselbeanspruchung - Tribochemische Reaktion, Entstehung von Reaktionsprodukten durch tribologische Beanspruchung bei chemischer Reaktion

Kunststoffe Die Makromolekülstruktur beeinflusst massgeblich die Eigenschaften der Kunststoffe

Bei einer ataktischen Verteilung liegen die Seitenketten willkürlich entlang der Hauptkette & Grosse Moleküle, wie z.B. der Benzolring beim Polystyrol, führen zu hartem und steifem, aber sprödem Verhalten & Die gestaltlose Anordnung der geknäuelten Molekülketten mit statischer Richtungsverteilung der Kettensegmente wird als amorphe Struktur bezeichnet

Seitliche verzweigungen führen zu einer höheren Dichte

Der Grund hierfür sind die reduzierten Hauptvalenzbindungen

Bei einer ataktischen Verteilung liegen die Seitenketten willkürlich entlang der Hauptkette

Grosse Moleküle, wie z.B. der Benzolring beim Polystyrol, führen zu hartem und steifem, aber sprödem Verhalten

Die gestaltlose Anordnung der geknäuelten Molekülketten mit statischer Richtungsverteilung der Kettensegmente wird als amorphe Struktur bezeichnet

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Welche Eigenschaften ordnen sie teilkristallinen Kunststoffen zu?

Sie verhalten sich unterhab von Tg hart und spröde

Nicht eingefärbt sind sie transparent

Nicht eingefärbt sind sie milchig, opak

PP, PE und PA sind teilkristalline Kunststoffe

PC, PS und PMMA sind teilkristalline Kunststoffe

Sie verhalten sich unterhab von Tg hart und spröde

Nicht eingefärbt sind sie transparent

Nicht eingefärbt sind sie milchig, opak

PP, PE und PA sind teilkristalline Kunststoffe

PC, PS und PMMA sind teilkristalline Kunststoffe

Kunststoffe

Wie ist eine syndiotaktische Molekülkette aufgebaut?

Alternierende Richtung der Seitenketten

Kunststoffe

Wie ist eine isotaktische Molekülkette aufgebaut?

Einseitige Richtung der Nebenketten

Aus der Zusammensetzung des Stahls X2CrNiMo18-14-3 können wir zwei wichtige Eigenschaften (Stahlsorten) ablesen. (Achtung nur aus der Zusammensetzung!)

Rostfrei wegen Cr grösser als 13%

Austenitisch wegen Ni grösser als 8%

In einem Prüfprotokoll finden sie das Ergebnis einer Brinell-Härtemessung an zwei unterschiedlichen Werkstoffen:

-Werkstoff 1 : 270HBW 5/750

-Werkstoff 2 : 270HBW 5/250

Können sie aus dem Messergebnis schliessen, dass beide Werkstoffe dieselbe Härte haben? Begründen sie Ihre Antwort!

Nein!

Die Kugeldurchmesser sind zwar gleich, jedoch sind die Belastungsgrade unterschiedlich, was die Härtewerte nicht miteinander vergleichbar macht.

Nach den Kerbschlagversuchen der Proben aus einem Metall mit krz-Gitter sowie aus einem anderem kfz-Gitter Metall (gleiche Probengeometrie) bei Tieftemperatur sowie Hochtemperatur, sind folgende Resultate erreicht.

kfz-Gitter-Probe : -190°C, AV=a 200°C, AV=b
krz-Gitter-Probe : -190°C, AV=c 200°C, AV=d

(b-a) = (d-c)

(d-c) > (b-a)

(b-a) > (d-c)

a>b und c>d

(b-a) = (d-c)

(d-c) > (b-a)

(b-a) > (d-c)

a>b und c>d

Erklären sie wie sich krz- und kfz-Gitter-Metalle bei Hochtemperaturen (200°C) und Tieftemperaturen (-190°C) verhalten.

- krz --> sind kaltspröde und bei hohen Temperaturen eher zäh

- kfz --> sind fast konstant Zäh bei unterschiedlichen Temperaturen

Wann sind Stähle Härtbar (durch Erwärmen und Abschrecken) ?

Ab einem C-Gehalt von 0.2%

Nennen sie jeweils für den α-Titanlegierungstyp und für den β-Titanlegierungstyp einen legierten Werkstoff als Stabilisator.

α-Titanlegierungstyp : Aluminium, Al
β-Titanlegierungstyp : Vanadium, V

Begründen sie weshalb reines ZrO2 für die Herstellung von Keramikbauteilen unbrauchbar ist.

Die Umwandlung von tetragonal nach monoklin führt bei der Abkühlung zu einer Volumenzunahme und würde demenstprechend das Formteil zerstören

Unlegierte Baustähle können unter bestimmten Bedingungen nicht mehr sicher eingesetzt werden. Nennen sie die Versagensart des unlegierten Baustahls und die geeignete Stahlsorte, welche zu der Betriebsbedingung passen.

Anwendungsgrenze/Betriebsbedingung:

Feuchte oder wässrige Umgebung

Versagensart: Rosten

Geeignete Stahlsorte: Nichtrostende Stähle

Unlegierte Baustähle können unter bestimmten Bedingungen nicht mehr sicher eingesetzt werden. Nennen sie die Versagensart und die geeignete Stahlsorte, welche zu der Betriebsbedingung passt.

Anwendungsgrenze/Betriebsbedingung

Tiefe Temperaturen (unter -20°C)

Versagensart: Sprödbruch

Geeignete Stahlsorte: Kaltzähe Stähle

Unlegierte Baustähle können unter bestimmten Bedingungen nicht mehr sicher eingesetzt werden. Nennen sie die Versagensart und die geeignete Stahlsorte, welche zu der Betriebsbedingung passt.

Anwendungsgrenze/Betriebsbedingung

Hohe Temperaturen (über 200°C)

Versagensart: Kriechen

Geeignete Stahlsorte: Warmfeste Stähle

Unlegierte Baustähle können unter bestimmten Bedingungen nicht mehr sicher eingesetzt werden. Nennen sie die Versagensart und die geeignete Stahlsorte, welche zu der Betriebsbedingung passt.

Anwendungsgrenze/Betriebsbedingung

Hohe Beanspruchungen

Versagensart: Plastische Verformung

Geeignete Stahlsorte: Vergütungsstähle

Im Produktionsprozess eines GMT-Bauteils fällt Ausschuss an. Das werkstoffliche Recycling solcher Fehlteile in das gleiche Produkt ist prinzipiell möglich. Wie verändert sich die Struktur im GMT-Werkstoff bei einem ungeeigneten Recyclingprozess?

Zählen sie diese Strukturveränderungen auf und beschreiben sie die Folgen auf die Materialeigenschaften bei einem ungeeigneten Recyclingprozess.

Glasfaserlänge wird durch Recyclingprozess verkürzt
Molekülstruktur des Thermoplast wird unzulässig verändert
Faserhaftung zur Matrix nimmt ab

In allen Fällen leiden die mechanischen Kennwerte wie Zugfestigkeit oder Schlagzähigkeit.

Sie fertigen Isolierungen für Kühlkammern. Die Kammern haben ein Isoliervolumen von 40l. Sie wollen den Hohlraum mit PUR ausschäumen. Welchen Schaumtyp Wählen sie?

Geschlossenzelliger Schaum

Offenzelliger Schaum

Geschlossenzelliger Schaum

Offenzelliger Schaum

Die Automobilindustrie gilt als sehr innovative Branche. Der Anteil der Bauteile aus Kunststoff nimmt stetig zu. Nennen sie drei technische Gründe für den Einsatz von Kunststoffen in diesem Bereich.

- Niedrige Dichte

- Farblich beliebig gestaltbar

- komplexe Geometrien einfach herstellbar

- in grossen Stückzahlen herstellbar

-

Die Grösse der Nebenvalenzbindungen sind stark vom Abstand untereinander abhängig.

Erläutern sie diese Abhängigkeit.

Erläutern sie den Zusammenhang zum thermo-mechanischen Verhalten der Kunststoffe.

Abhängigkeit: umgekehrt Proportional

Durch eine höhere Temperatur schwingen die Moleküle, die Abstände werden grösser, sodass die Molekülketten abgleiten können. Hierdurch sinken die mechanischen Eigenschaften bis hin zum Schmelzen.

Kunststoff

Können ataktische, syndiotaktische oder isotaktische Aufbaustrukturen auch mit PE erreicht werden?

Nein, PE ist linear, keine Seitenmoleküle im Grundmolekülaufbau

Metalle bestehen aus Kristallen, deren Kristallgitter in meist dichter Packung mit starker Metallbindung. Woraus bestehen im Vergleich dazu die Kunststoffe?

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Kunststoffe sind amorph und bestehen aus kovalent gebundenen Makromolekülen auf Basis des Nichtmetalls Kohlenstoff mit schwacher zwischenmolekularer Bindung; einige sind teilkristalin und bilden Molekülgitter

Nennen sie vier Elemente, die oft Bestandteil verschiedener Kunststoffe sind.

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C, H, O, N

Kunststoffe werden nach ihrer Entstehungsreaktion in 3 Gruppen eingeteilt. nennen sie Namen der Reaktion und je ein Polymer mit Namen und Kurzzeichen.

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Polykondensation; Polyamid, PA

Polymerisation, Polyethylen, PE

Polyaddition, Polyurethan, PUR

Kunststoff

Unter welchen Bedingungen entstehen Raumnetzmoleküle?

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Das Monomer muss mehr als zwei reaktionsfähige Stellen besitzen.

Im Polymer treten zwei verschieden starke Bindungskräfte auf. Nennen Sie diese und die Partner zwischen denen sie wirken.

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Primärbindungen zwischen den Kettengliedern

Sekundärbindungen zwischen den Ketten

Welche Molekülformen und welche Prozessführung begünstigen die Kristallisation? Begründen sie kurz Ihre Antwort.

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1. Lineare Moleküle: die Makromoleküle können sich besser zusammenlegen und werden nicht durch Seitenketten oder grosse Moleküle behindert

2. Langsame Abkühlung: die Makromoleküle haben mehr Zeit sich auszurichten; die Schmelze friert langsamer ein.

Welche drei Bereiche (Temperaturgrenzen) gibt es für die mechanischen Eigenschafte eines teilkristallinen Thermoplasten?

Beschreiben sie für jeden Bereich das mechanische Verhalten.

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Bis zur Glasübergangstemperatur: spröde, hart

Bis zur Kristallitschmelztemperatur: zäh, duktil

Oberhalb der Kristallitschmelztemperatur: plastisch, schmelzeförmig

Mit welchen Einflüssen beschäftigt sich ein Tribosystem?

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- Werkstoffpaarung

- Schmierstoff

- Kräfte und Geschwindigkeiten

- Umgebungseinflüsse

- Wechselwirkungen oben genannter Einflüsse

Nennen sie ein Beispiel für ein Tribosystem

Bezeichnen sie die beiden Gegenkörper, den Schmierstoff und das Umgebungsmedium!

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Bremse: Bremsbelag, Bremsscheibe, kein Zwischenstoff, Luft

Was sind die hervorstechenden positiven Eigenschaften des Keramiks im Vergleich zu Metallen und Kunststoffen?

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hohe Wärmeformbeständigkeit

hohe chemische Beständigkeit

geringer mechanischer Verschleiss

Ein Nachteil der Keramiken ist die Streuung der Eigenschaften. Wovon hängt die Streuung ab?

-Von der Reinheit der Ausgangsstoffe

-von dem Herstellverfahren

-vom Schrumpfen beim Sintern

Skizzieren sie die Struktur eines Schichtverbundes. Was sind die charakteristischen Eigenschaften des Verbunds und welche Aufgaben haben die unterschiedlichen Schichten? Nennen sie ein Anwendungsbeispiel!

Eigenschaft des Verbunds: hohe Steifigkeit bei geringem Gewicht

Deckschicht: Festigkeit/steifigkeit, Schutz

Kernschicht: Schalldämpfend, thermisch Isolierend, distanzhalter

Anwendung: Flugzeugbau

Was ist der Unterschied zwischen Werkstoffverbund und Verbundwerkstoff?

Werkstoffverbund: Fügen der Werkstoffe durch unlösbare Verbindungen.

Verbundwerkstoff: Ein Verbundwerkstoff ist ein Werkstoff aus zwei oder Mehr verbundenen Stoffen ( odft gehören die Stoffe zu verschiedenen Werkstoffgruppen).