Werkstoffe
Wing Modul Werkstoffe
Wing Modul Werkstoffe
Set of flashcards Details
| Flashcards | 230 |
|---|---|
| Language | Deutsch |
| Category | Mechanical Engineering |
| Level | University |
| Created / Updated | 11.12.2022 / 09.01.2024 |
| Weblink |
https://card2brain.ch/box/20221211_werkstoffe
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| Embed |
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Wiso werden in der Technik meistens Legierungen eingesetzt?
Legierungen sind meist Stoffgemische mit metallischen Eigenschaften. In der Technik werden meist nicht reine Metalle verwendet, sondern Legierungen. Durch den Zusatz anderer Elemente können die Eigenschfaten, wie z.B. Festigkeit , verbessert werden.
Wie sehen die Legierungsstrukturen aus?
- fast reine Kristalle
- Mischkristalle (Atomaustausch oder Einlagerung im Kristall
- Intermetallische Phasen
Welche Mischkristalle gibt es?
- Substitutionsmischkristall
- Einlagerungsmischkristall
Wo sind die Atome des Legierungsmetall beim Substitutionsmischkrisatll?
Die Atome des Legierungsmetall sind anstelle der normalen Atomen auf den Eckpunkten der Elementarzelle.
Wo sind die Atome des Legierungsmetall beim Einlagerungsmischkrisatll?
Sie sind zwischen den Elementarzellen entland der Gleitbahnen.
Wodurch zeichnen sich Intermetallische Phasen aus?
Intermetallische Phasen (Metall/Metall oder Metall/Nichtmetall) zeichnen sich durch eine eigene meist komplizierte Gitterstruktur aus.
Wie entstehen Intermetallische Phasen?
Sie entstehen, wenn über die Löslichkeitsgrenze des Mischkristalls hinauslegiert wird.
Was ist bei einer Intermetallischen Phase hoch?
Die Schmelztemperatur und Härte Intermetallischer Phasen sind hoch.
Was sind Beispiele für Intermetallische Phasen?
Beispiele: Carbide (WC, TiC); Nitride (TiN, Fe 4N)
Erkläre die Abkühlkurve und das Zusatndsdiagramm ahnhand des Bildes.
Wenn mn das Material ganz links ansieht, sieht man schön da dieses Material nur zwei Zustände kennt. Flüssig und fest. Bei einer Temperatur von ungefähr 1075°C hat dieses Matreial eine Haltezeit. Das heisst hier wird soviel Energie benötigt um den flüssigen in den Festen Zustand zu erreichen das die Temperatur gehalten wird. Das gleiche ist auch bei der Kurve ganz rechts zu sehen.
Die mittleren Kurven haben immer eine Mischung von Schmelze und Mischkristallen. Das heisst in der Zeit wird das Material immer fester aber kühlt auch immer weiter ab.
Was ist die Formel Für das Hebelgesetz?
\(m_{MK}=m*{b\over a+b}\)
\(m_{s}=m*{a\over a+b}\)
m Gesamtmasse der Legierung
\(m_{MK}\) Kristallmasse
\(m_s\) Masse der Schmelze
\(C_0\) Anteil von B in der Legierung
\(C_1\) Anteil von B im Mischkristall
\(C_2\) Anteil von B in der Schmelze
Berechne mithilfe des Hebelgesetztes den Mischkristall und Schmelzanteil in einer Legierung. 20% Cu und 80% Ni bei 1400°C.
Zuerst zieht man eine gerade Linie bei 80/20 nach oben und sieht wie weman nach links und rechts kann was un unser a und b Werte gibt.
\(m_{MK}=m*{b\over a+b}=100*{18\over 8+18}=69.23\)%
\(m_S=m*{a\over b+a}=100*{8\over 18+8}=30.77\)%
Was ist eine Eutektische Legierung?
- im Flüssigen mischbar
- im Festen nicht mischbar
- Eutektikum = geordnete Entmischung
Wie sieht eine Abkühlkurve bei Eutektischem Material aus?
Hier anhand vom Beispiel von einer Bismut-Cadmium-Legierung. Es gibt eine Grenze bei 144°C. Bei 60% Bismut Anteil in der Legierung gibt es bei 144°C nur zwei Zustände. Mit weniger oder mehr Bismut Anteil gibt es wieder Mischkristalle und Schmelze.
Wie sieht die Begrenzte Löslichkiet im festen Zustand aus?
jeh nach Legierungsanteil bilden sich andere Mischkristalle. Hier anhand von einer Cu-Ni-Legierung
Beschreib was alles im Hochofen Passiert inklusive Temperatur.
- Zufur von Erz, Zuschlägen und Koks
- 200°C - 500°C Trocknen
- 500°C - 1000°C Indirekte Reduktion
- 1000°C - 1200°C Direkte Reduktion
- 1200°C - 1500°C Koksschmelze
- danach direkte Reduktion Bildung von Schlacke und Roheisen.
Beim Abkühlen von Reineisen passiert etwas was nicht alle Metalle können was ist es?
Reineisen ist polymorph und wechselt zwischen verschiedenen Kristallgittern.
- 1536°C - 1401°C δ-Eisen: krz
- 1401°C - 911°C Gamma-Eisen (Austenit): kfz
- 911°C - 0°C Alpha -Eisen (Ferrit): krz
Warum ist Kohlenstoff das wichtigste Legierungselement bei Stählen?
- Es erhöht die Härtbarkeit der Stähle
- Es erhöht die Festigkeit stark
- Leider reduziert es die Dehnung
Ab wann gilt ein Metall als Leichtmetall?
Ab einer geringern Dichte als 4.5 g/cm3
Was technisch bedeutende Leichtmetalle?
- Alu
- Magnesium
- Titan
Welches Spezifische Gewicht hat Alu?
2.7 g/cm3
Welchen Schmelzpunkt hat Alu?
660°C
Welche Wärmeleitfähigkeit hat Alu?
237 W/(m K)
Welche elektrische Leitfähigkeit hat Alu?
37.7 m/(Ohm mm2)
Welchen E-Modul hat Alu?
70 GPa (Gigapascal)
Was für ein Kristallgitter hat Alu?
kfz (Kubisch Flächenzentriert)
Leiten Sie aus den Eigenschaften die Vorteile des Aluminiums gegenüber den anderen aufgeführten Metallen ab. (Mg, Ti, Fe)
Sehr leichtes Metall aber sehr stabil und gut leitend.
Nennen Sie konkrete Anwendungen, die sich diese Vorteile zum Nutzen machen.
Fahrzeugbau, Flug- und Raumfahrt, Hochspannungsleitungen, hat einen Korrosionsselbstschutz durch eine dünne Oxydschicht die entsteht wen Alu mit Sauerstoff in kontakt kommt, Eloxierbar
Erkläre Wie man 1 Tonne Alu herstellen kann.
4 Tonnen Bauxit werden zu 2 tonnen Tonerde verarbeitet. Diese Zwei tonnen werden dann mithilfe von elektrischer Energie (13500kWh) zu 1 tonne Alu geschmolzen.
Was findet beim ersten Schritt deer Aluherstellung statt (vom Bauxit zur Tonerde?)
1. Bauxit wird in Druckbehältern bei ca. 200 °C in Natronlauge erhitzt, wobei Al als Aluminat in Lösung geht und vom Fe-reichen Rückstand (Rotschlamm) abfiltriert wird (BayerVerfahren).
Das ganze passiert in einem Rohrreaktor.
Was passiert beim 2 Schritt der Alu herstellung?
. Aus der Aluminatlauge scheidet sich beim Abkühlen und Zufügung von feinem Aluminiumhydroxid als Kristallisationskeim reiner Gibbsit ab, der durch Glühen in Al2O3 umgewandelt wird.
Das passiert in einem Drehrohrofen.
Was ist der 3. und letzte Schritt der Alu herstellung?
Das Aluminiumoxid wird unter Zusatz von Kryolith als Schmelzmittel bei etwa 1000 °C geschmolzen und in Elektrolyse-Zellen bei hohem Stromverbrauch zu metallischem Aluminium reduziert.
Das wird in einem Elektrolyseofen gemacht.
Was Passierte bei der Rotschlammkatastrophe vom 4.10.2010?
Rotschlamm enthält die Abfallprodukte des Bauxits: Eisenoxid, Schwermetalle und Reste der Natronlauge. Der große Eisenanteil im Rotschlamm sorgt für seine charakteristische, leuchtende Farbe.
Der Rotschlamm ist vor allem wegen der Schwermetalle für Menschen und Umwelt gefährlich. Durch die Natronlauge hat er zudem einen hohen pH-Wert - bei Hautkontakt kann es zu Verätzungen kommen.
Mit mehrfachem Reinigen kann der pH-Wert auf ein ungefährliches Maß gesenkt werden. Erst dann darf der Rotschlamm in Deutschland als Abfall deponiert werden. Es ist ein übliches Verfahren, die rote Brühe in Auffangbecken zu leiten, wo sie dann zu einer ungefährlichen, tonartigen Masse trocknet.
In welche Zwei Kategorien kann man Alulegierungen unterteilen?
- Al-Knetlegierungen
- Al-Gusslegierungen
Welche zwei Kategorien hat die Alu Knetlegierung?
- Aushärtbare
- AlMgSi
- AlMg1SiCu
- AlZn4, 5Mg1
- AlCu4Mg1
- Nicht aushärtbare
- AlMn1
- AlMg3
- AlMg4, 5Mn0,7
Welche zwei Kategorien hat die Al-Gusslegierung?
- Aushärtbare
- G-AlSi10Mg
- G-AlSi9Cu3
- Nicht aushärtbare
- G-AlSi12 Die zaheln sind jehweils ein Prozentualer Anteil. (12% Si).
Si hilft gegen die Schrumpfung im Alu. Alu hat eine Schrumpfung von 6%
Was sind die Eigenschaften vom Legierungstyp:
- AL - Mg
- Al - Mfg - Mn
Was sind die Eigenschaften beim Legierungstyp:
- Al - Mg - Si
Was sind die Eigenschaften vom Legierungstyp:
- Al - Zn - Mg
Was sind die Eigenschaften vom Legierungstyp:
- Al - Cu - Mg
