Werkstoffkunde Niedermeier
Prüfungsvorbereitung HS Weingarten
Prüfungsvorbereitung HS Weingarten
Kartei Details
| Karten | 88 |
|---|---|
| Lernende | 18 |
| Sprache | Deutsch |
| Kategorie | Technik |
| Stufe | Universität |
| Erstellt / Aktualisiert | 04.07.2013 / 28.05.2023 |
| Weblink |
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„Altern“ von Stahl und „Kaltaushärten“ von Aluminium.
Beschreiben Sie:
a). Gemeinsamkeiten der beiden Vorgänge
b). Wirkungen der beiden Vorgänge
c). Welches Stahlbegleitelement bewirkt vorwiegend Reckalterung
d). Nennen Sie qualitativ eine Legierungsvariante kaltaushärtbaren Aluminiums!
a) Bei beiden Vorgängen sind die Begleit- bzw. Legierungselemente, die im MK gelöst sind und sich dann im Laufe der Zeit (durch geringere Löslichkeit) ausscheiden. Für die Behinderung der Gleitebenen verantwortlich.
b) Festigkeitszunahme, d.h. Erhöhung der Streckgrenze. Altern von Stahl: Verminderung der Zähigkeit,d.h. Abnahme der Kerbschlagbiegearbeit und Bruchdehnung. Kaltaushärten von Aluminium: Keine Veringerung der Dehnung.
c) N Stickstoff
d) AlCu-Legierung
- Vorteile pulvermetallurgischer Werkstoffe:
- - Herstellung von Werkstücken aus schwer erschmelzbaren Stoffen
- - Endformung in einem Arbeitsgang
- - Schaffung von Pseudo-Legierungen nicht löslicher Komponenten („Cermets“)
- - Bewußt poröser Aufbau für Schmierung
- Vorteile schmelzmetallurgischer Werkstoffe
- - Billiger
- - Wiederverwendbar (Einschmelzen)
- - Durchweg zusammenhängendes Gefüge
- - Keine korrosions- und kerbfördernden Poren
- Nachteile pulvermetallurgischer Werkstoffe
- - teuer
- - geringere Festigkeit
- - korrosionsanfälliger
- Nachteile schmelzmetallurgischer Werkstoffe
- - mehrere Arbeitsgänge bei der Bearbeitung
- - erforderliche Nachbearbeitung, - hoher Energieaufwand
Das Aushärten von Aluminium gliedert sich in 3 Teilvorgänge: das Diffusionsglühen, das Abschrecken und das eigentliche Aushärten (Auslagern).
a) Beschreiben Sie Sinn und Gefügeveränderungen während dieser Teilvorgänge!
b) Warum ist das Warmaushärten teurer und riskanter als das Kaltaushärten?
c) Weshalb ist ein Abschreckhärten ähnlich der Stahlhärtung (durch Martensitbildung) bei Aluminium nicht möglich?
a) Diffusionsglühen: homogene MK, da Legierungsbestandteile gelöst werden. Abschrecken: Einsperren der Gastatome im MK (übersättigter MK) und Erhalt hoher Versetzungsdichte.
Aushärten: Diffusion der ungelösten Gastatome und Ablagern dieser in Versetzungsbereichen. Festigkeitssteigerung.
b) Teuer, da hohe Ofenbelegung über längeren Zeitraum. Riskant, da zu langes Halten bei hoher Temperatur zur Überalterung führt, somit Festigkeitsverlust.
c) Aluminium: kfz-Gitter, keine Polymorphie!
a) Was verstehen Sie unter „Aushärten“ von Aluminium?
b) Wie erklären Sie sich, dass ein Legierungszusatz von Magnesium zu Aluminium die Aushärtbarkeit nicht, ein Zusatz von Kupfer die Aushärtbarkeit dagegen ermöglicht?
a) Diffusionsglühen => Abschrecken => Auslagern
b) Magnesiumatome sind zu groß und diffundieren aus dem MK nicht aus. Außerdem sind Mg-Atome in viel höherem Umfang im Al-Gitter löslich.
Welches Legierungselement zeichnet die Al-Superleichtlegierung aus?
Lithium.
Weshalb eignen sich Titanlegierungen besonders für Implantate (Medizin)?
Korrosionsbeständig und biokompatibel.
Was ist aktiver Korrosionsschutz? Nennen Sie zwei Verfahren!
Aktiver Korrosionsschutz ist ein Eingriff in die Korrosionsreaktion. Es bedeutet immer eine Verschiebung der Korrosion auf eine andere Oberfläche, also keine Vermeidung.
- durch Legierung
- durch Einbringen einer Opferanode
- durch kathodischen Schutz
Vor einiger Zeit war in einem Hallenbad eine schwere, an eingeschweißten Stäben aus hochlegiertem (austenitischem) CrNi-Stahl aufgehängte Zwischendecke einige Jahre nach Fertigstellung durch Bruch der Stäbe eingestürzt und begrub zahlreiche Badende. Was könnten die Ursachen (2) für dieses Langzeitbruchversagen gewesen sein? Berücksichtigen Sie hierbei auch, dass der Hohlraum über der Zwischendecke, in dem sich die CrNi-Stäbe befanden, vor allem im Winter erheblich kühler als die feuchte, chlorhaltige Luft des Hallenbadraums war!
- Interkristalline Korrosion und Spannungsrißkorrosion
- Kondensation der warmen, chlorhaltigen Luft an den kalten Cr-Ni-Stäben -> Spannungsrißkorrosion
Erläutern Sie den Festkörperbildungsprozess bei pulvermetallurgischen Festkörpern!
Pulvermischen -> Pressen -> Sintern -> Nachbehandeln
Festkörperbildungsvorgänge: Adhäsion, Oberflächendiffusion (Pressen) und Gitterdiffusion beim Sintern (Glühen)
Nennen Sie jeweils ein Anwendungsbeispiel zu den keramischen Werkstoffen:
Al2O3: Schneidkeramik, Implantatwerkstoff
ZrO2: Implantatwerkstoff z.B. Zahnimplantat, Keramikmesser
Si3N4: Wälzkörper von Keramiklagern
B4C: Schleifmittel
Was versteht man unter der Bezeichnung „Messing“? Nennen Sie ein Legierungsbeispiel.
Messing: Legierung aus Cu und Zn. Z.B. CuZn36.
Nennen Sie jeweils eine Haupteigenschaft der Nickellegierungen FeNi36 „Invar“, CuNi44 „Konstantan“ und NiCu32 „Monel“.
FeNi36: „Invar“, geringe Warmausdehnung
CuNi44: „Konstantan“ temperaturunabhängiger Widerstand.
NiCu32: „Monelmetall“, äußerst beständig gegen Säuren, Laugen und Salze.
a) hochverdichtete Werkstoffe, Porosität gegen „0“, Härte / extrem hohe Drücke erforderlich b) Ti, Ta, Mo => bilden Karbide
Was versteht man unter den Begriffen MIM, CMC
- MIM: metal injection moulding => pulvermetallurgisches Spritzgiessen
- CMC: ceramic matrix composite => faserverstärkte Keramik
- Nichteisenmetalle / Buntmetalle
CuAl 5: Aluminiumbronze mit 95%Cu und 5% Alu. Eigenschaften: sehr gut umformbar und zerspanbar aufgrund des homogenen MK. Hohe Korrosionsbeständigkeit in Meerwasser. Anwendung: chem. Apparatebau, Papierwalzen, Ventilsitze, Gleitleisten, Schiffsschrauben.
Nennen Sie fünf Kriterien zur Werkstoffauswahl
Festigkeit, E-Modul, Wärmeausdehungskoeffizient, Dichte, Werkstoffverwertbarkeit nach Ablauf der Bauteil-Lebensdauer (ganzheitliche Bilanzierung / Recycling)
