CoboCards App FAQ & Wishes Feedback
Language: English Language
Sign up for free  Login

Get these flashcards, study & pass exams. For free! Even on iPhone/Android!

Enter your e-mail address and import flashcard set for free.  
Go!
All main topics / Werkstoffkunde / Werkstoffkunde Kunststoffe

Werkstoffkunde II - Keramik (119 Cards)

Say thanks
1
Cardlink
0
Hochleistungskeramiken haben welche definierten Eigenschaften?
  • mechanisch
  • thermisch
  • chemisch
  • elektronisch
  • biologisch
2
Cardlink
0
In welchen Feldern werden Hochleitsungskeramiken hauptsächlich verwendet?
  • Energietechnik (Brennstoffzelle, Wärmetauscher)
  • Elektronik (Gehäuse, Kondensatoren, Sensoren...)
  • Medizintechnik (Hüftgelenksprothese, Knochenersatz...)
  • Verkehrstechnik (Kipphebelbeläge, Turbolader...)
  • Fertigungstechnik (Schneidwerkstoffe, Schleifstoffe)
  • Maschinenbau (Gleitlager, Piezostellglieder)
3
Cardlink
0
Welche zwei Arten von Hochleistungskeramiken unterscheidet man und welche sind ihre besonderen Eigenschaften?
Strukturkeramiken:
Besondere mechanische Eigenschaften:
  • Härte
  • Steifigkeit
  • Zähigkeit
  • Festigkeit


Funktionskeramiken:
Besondere Eigenschaften:
  • thermisch
  • elektrisch
  • biologisch
  • chemisch
4
Cardlink
0
Was sind keramische Verbundwerkstoffe?
Keramische Komponente werden mit
  • Metallen
  • Kunststoffen

kombiniert.
5
Cardlink
0
Welche sind die drei keramischen Branchen und was sind ihre Hauptprodukte?
Traditionelle Silikatkeramik:
Geschirr, Fliesen, Sanitär, Ziegel, Zierkeramik...

Feuerfeste Werkstoffe:
Formsteine und Feuerbetone aus speziellen Werkstoffen, Anlagenkomponenten, Funktionselemente usw. für die Metallurgie, Glaserzeugung, Energietechnik, Müllverbrennung, Zementherstellung...

Hochleistungskeramik:
Für spezielle technische Anwendungen entwickelt.
-> Strukturkeramik (mechanisch/tribologisch hoch belastet)
-> Funktionskeramik (medizinisch, elektrisch, magnetisch...)
6
Cardlink
0
Worüber unterscheidet man zwischen tradiotioneller und Hochleistungskeramik?
Art und Verarbeitung der Rohstoffe sind das ausschlaggebende Kriterium.
7
Cardlink
0
Aus welchen Werkstoffen bestehen Hochleistungskeramiken?
Aus speziell entwickelten:
  • ausschließlich synthetisch (z.B. Nichtoxide)
  • sehr hoher Reinheitsgrad
  • feine Pulvergröße (< 10, oft < 1 Mikrometer)
8
Cardlink
0
Auf welche Rohstoffen basieren Silikatkeramiken?
Natürlich Mineralien:

  • Quarz (SiO2)
  • Tonmineralien/Kaolin (Alumosilikate)
  • Feldspäte (Alkali-Alumosilikate)


mit allen Verunreinigungen.
9
Cardlink
0
Welche Eigenschaften haben Alumosilikate und Alkali-Alumosilikate?
Alumosilikate: Nach Befeuchtung bildsam verformbar

Alkali-Alumosilikate: Herabsetzung der Glastemperatur
10
Cardlink
0
Was ist Vorraussetzung für eine weiße Farbe der Keramik?
Ein geringer Eisenanteil.

Bsp.: Sanitär, Geschirr, Zierkeramik...
11
Cardlink
0
Welche Unterscheidungen gibt es bezüglich der Korngröße?
Grobkeramik:
Körner sind mit bloßem Auge erkennbar.
Bsp.: Ziegel, Terrakotta

Feinkeramik:
Körner sind < 50 Mikrometer.
Bsp.: Porzellan, Steingut
12
Cardlink
0
Woraus bestehen feuerfeste Erzeugnisse und welche Einsatzgebiete gibt es?
Feuerfeste Erzeugnisse bestehen teilweise aus natürlichen/synthetischen Rohstoffen und sind für chemische Angriffe bei hohen Temperaturen entwickelt worden.

Bsp.: Schlacken- & Gaskorrosion, Temperaturwechsel, Hochtemperaturfestigkeit

Sie sind meist sehr grobkörnig (> 100 Mikrometer)
13
Cardlink
0
In welche Untergruppen gliedert sich die technische Keramik?
14
Cardlink
0
Wie lautet die Definition der Keramik? (G)
Keramische Werkstoffe sind
  • anorganisch, nichtmetallisch,
  • in Wasser schwer löslich
  • und zu wenigstens 30 % kristallin.


In der Regel werden sie bei Raumtemperatur aus einer Rohmasse geformt und erhalten ihre typischen Werkstoffeigenschaften durch eine Temperaturbehandlung meist über 800°C.

Gelegentlich geschieht die Formgebung auch bei erhöhter Temperatur oder gar über den Schmelzfluss mit anschließender Kristallisation.
15
Cardlink
0
Inwiefern grenzt sich Keramik von Salzen, Glas und mineralischen Baustoffen ab? (G)
Stoff Abgrenzung
Salze (NaCl...) Wasserlöslichkeit
Glas (<30% kristallin) Kristallinität
mineralisch (Zement, Kalk, Gips) Prozesstechnik
16
Cardlink
0
Woraus bestehen Keramiken chemisch gesehen und wie stark/schwach ist ihre Bindung?
Keramiken sind Verbindungen aus:

  • Metallen
  • Nichtmetallen (Sauerstoff, Stickstoff, Bor)
  • Halbmetalle (Kohlenstoff, Silicium)


Die Bindungen sind sehr stark.
17
Cardlink
0
Was folgt aus der starken chemischen Bindung innerhalb von Keramiken?
  • hoher Schmelzpunkt
  • chemische Beständigkeit
  • hoher E-Modul
  • hohe Härte
18
Cardlink
0
Wie ist die chemische Bindung von Keramiken charakterisiert und in welchen Formen tritt sie auf?
Sie ist durck stark lokalisierte Elektronen charakterisiert.

Formen:

  • stabile Kationen/Anionen mit Edelgaskonfiguration
  • kovalente Orbitalbindungen
  • Mischbindungen
  • manchmal metallische Bindungen
19
Cardlink
0
Wie sieht die Einteilung keramischer Werkstoffe nach chemischen Gesichtspunkten aus?
20
Cardlink
0
Wie sieht der keramische Herstellungsprozess in einem Temperatur/Zeit-Diagramm aus?
21
Cardlink
0
Wie lauten die Schritte des keramischen Herstellungsprozesses und was passiert jeweils?
1. Pulveraufbereitung - Formgebung:
Bei Raumtemperatur wird das Pulver aufbereitet und zum Grünkörper (kreideähnliche Vorform) geformt.

2. Brand/Sintern:
Erfolgt bei 70-80% der Schmelztemperatur.
Hier finden irreversible chemische Prozesse und Gefügeveränderungen statt. (mögliche Gefügedefekte)

3. Endbearbeitung:
Bsp.: Schleifen, Polieren
Erst danach ist das Bauteil fertig. (manchmal teuerster Schritt)
22
Cardlink
0
Wie sieht der metallurgische Prozess in einem Temperatur/Zeit-Diagramm aus? Was unterscheidet ihn vom Keramischen?
Unterschied: Hochtemperaturphase zu Beginn.


23
Cardlink
0
Wie sieht die Prozesskette von Silikatkeramik und Hochleistungskeramik im Überblick aus?
24
Cardlink
0
Was bewirkt die Zerkleinerung während der Aufbereitung? (G)
Zerkleinerung bewirkt eine Erhöhung der Oberfläche.

25
Cardlink
0
Welche drei Arten der Aufbereitung werden entsprechend des Feuchtegehalts unterschieden? In welchen Verarbeitungsverfahren werden sie meist eingesetzt? (G)
Nassaufbereitung:
  • Pulversuspensionen in meist alkoholischen Mitteln.
  • > 25% Flüssigkeit
  • Schlickerguss, Folienguss


Feuchtaufbereitung:
  • knetbare Massen, meist mit Additiven
  • 5 - 25% Flüssigkeit
  • Strangpressen


Trockenaufbereitung:
  • rieselfähige Pulver-Granulate
  • < 5% Flüssigkeit
  • axiales und isostatisches Pressen

26
Cardlink
0
Wie läuft die Feuchtaufbereitung genau ab?
Traditionelle Art der Aufbereitung tonkeramischer Massen (Tone, Kaoline).

Typische Kristallitgröße: wenige Mikrometer (keine weitere Zermahlung)

Allerdings fallen oft Dezimeter große Klumpen an, die im Kollergang mühlsteinähnlich zermahlen und im anschließenden Walzwerk zerdrückt werden.

27
Cardlink
0
Wann wird eine Trockenaufbereitung durchgeführt?
  • Bergfeuchte der Tone unter 10-12%
  • Anteil an Quarz, Kalk, Feldspat sehr hoch
  • Zementindustrie
  • Feuerfestindustrie
  • Glasrecycling
28
Cardlink
0
Wie läuft eine Trockenaufbereitung ab? 5 Schritte
Die Rohstoffe werden in einer kontinuierlich arbeitenden Mühle zerkleinert.

1. Zerkleinern
2. Trocknen
3. zu Korngrößen aufmahlen
4. Mischen
5. Korngrößenklassen trennen
29
Cardlink
0
Wie sieht eine typische Walzenschüsselmühle aus?
30
Cardlink
0
Für welches Verfahren wird die Nassaufbereitung genutzt und wie läuft sie ab?
Dient vor allem der Herstellung von Gießschlickern.

In Trommelmühlen wird das Mahlgut mit Wasser und Mahlkörpern kontinuierlich/diskontinuierlich zerkleinert (gestürzt).
31
Cardlink
0
Welche Mahlkörper verwendet man bei der Pulverisierung von Keramik und Metallen?
Metall:

Kugeln/Zylinder aus...
  • Stahl
  • Hartguss
  • Hartmetalllegierungen


Keramik:

Mahlkörper aus...
  • Aluminiumoxid
  • Zirkonoxid
  • natürliche Quarzkiesel
32
Cardlink
0
Nach welchem Prinzip arbeitet der Attritor und wie ist er aufgebaut?
Prinzip: Rührwerkskugelmühle (rotierender Rührarm)

Wird Nass betrieben (Umwälzung besser, Wärmeabfuhr)

Rotation: 100 - 1000 Umdrehungen pro Minute

33
Cardlink
0
Was ist das besondere am autogenen Mahlen? Welche Apparate gibt es?
Beim autogenen Mahlen kommt das Pulver nur mit gleichartigem Material in Berührung (keine Mahlkörper!).

Strahlmühle: Hoher Druck gegen Prallwand/Pulverstrahl.

Jet/Gegenstrommühle: Kreuzende Teilchenstrahle.
34
Cardlink
0
Wie läuft die Sprühtrocknung ab?
Nasse Suspensionen werden zu Granulaten aufbereitet.

Die Suspension wird zersprüht und durch Luft (300°C) getrocknet. Dabei gibt es zwei Verfahren:

35
Cardlink
0
Was passiert bei der Formgebung allgemein?
Aus...
  • verflüssigtem Schlicker
  • plastifizierter Masse
  • Granulaten

wird ein Grünkörper mit definierter...
  • Größe
  • Form
  • Dichte

und reproduzierbaren Toleranzen gefertigt.
36
Cardlink
0
Vervollständige die Liste mit den fünf typischen Formgebungsverfahren:
Verfahren Maßtoleranzen in %
37
Cardlink
0
Welche drei Arten der Formgebung gibt es?
Nassformgebung:
Feuchteghalt: > 25%
Schlicker in Formen gegossen oder auf Bändern zu Folie.

Feuchtformgebung:
Feuchteghalt: 5-25%
Knetbare Massen mittels Pressen/Spritzgießen (Spriztguss mit 40-60% Kunststoffen)

Trockenformgebung:
Feuchtegehalt: < 5%
Pulver-Granulate durch axiales/isostatisches Pressen geformt.
38
Cardlink
0
Wie funktioniert der Schlickerguss und welche zwei Arten gibt es?
Eine Suspension (25-35% feucht) wird durch eine poröse, wassersaugende Form Wasser entzogen und so Scherben (feste Form) gebildet.

Hohlgussverfahren (Innenkontur der Form) [oben]
Kerngussverfahren (Form komplett gefüllt) [unten]

39
Cardlink
0
Was sind Vor/Nachteile von Schlickerguss?
Vorteile:

  • Hohe Stückzahlen möglich
  • mittlere Präzision (wenig Nacharbeit)
  • geringe Werkzeugentwicklungskosten (1-5T€)


Nachteile:

  • Formen verschleißen schnell
  • schlechte Oberflächengüten,
  • langwieriger Rücktrocknungsprozess (bis 3 Tage)
  • sensible Prozesswasserführung
40
Cardlink
0
Was wird durch Foliengießen hergestellt und wie läuft der Prozess ab? (G)
Herstellung großflächiger dünner keramischer Substrate (dicke von 25 Mikrometer bis 1,5 mm).

Mögliche Bauteile:
  • Kondensatoren
  • piezoelektrische Bauteile
  • Halbleiter
  • Wärmetauscher


Keramisches Pulver wird in organischen/wässrigen Lösungen mit Bindern, Verflüssigern und Plastifizierern dispergiert.
Auf ein Stahlband gegossen und getrocknet.
41
Cardlink
0
Welche Elemente hat eine typische Foliengießanlage? (G)
42
Cardlink
0
Welche Produkte werden mit dem Strangpressverfahren hergestellt?
Das Strangpressen (Extrudieren) produziert:

  • Ziegel
  • Fliesen
  • Rohre
  • Substrate
  • "Honeycomb"-Katalysatorträgerstrukturen
43
Cardlink
0
Welche Elemente hat eine typische Strangpresse? (G)
44
Cardlink
0
Was sind Vor/Nachteile vom Strangpressen?
Vorteile:

  • kontinuierliche Produktion möglich
  • fast vollständig automatisierbar

Nachteile:

  • Mundstücke und Schnecken verschleißen schnell
  • mittlere Oberflächengüten
  • mittlere Präzision (Nacharbeit erforderlich)
  • mittlere Werkzeugentwicklungskosten (20-50T€)
  • Verzug beim Trocknen und Brennen
  • nur recht einfache Geometrien möglich
45
Cardlink
0
Wie werden die Massen für das Strangpressen plastifiziert und was ist bei ihrer Bearbeitung zu beachten?
Plastifizierung erfolgt...

  • bei ton/kaolinhaltigen Massen durch Wasser
  • bei oxidischen/nichtoxidischen Massen durch Bindersysteme


Die Extrusion führt zu Texturen in den Teilen.
Dabe ist zu beachten das S-förmige Makrotexturen meist zur Zerstörung der Bauteile führen.
46
Cardlink
0
Wie läuft der Spritzguss von Keramik ab?
Keramische Pulver (40-60%) werden mit organischen Bindern/Plastifizierern (60-40%) gemischt.

Diese Masse wird abgeküht und granuliert.

Der eigentliche Spritzgussvorgang verläuft wie beim Kunststoff.
47
Cardlink
0
Welche Formen lassen sich beim Spritzguss produzieren?
Was sind typische Bauteile?
Kleine Bauteile mit komplexen Geometrien mit geringer Wandstärke in großen Stückzahlen.

Beispiele:

  • Fadenführer
  • Wendeschneidplatten
  • Schweißdüsen
  • Turboladerrotoren
48
Cardlink
0
Wie ist eine typische Spritzgießanlage aufgebaut?
49
Cardlink
0
Welche Fehler entstehen häufig beim Spritzguss? (G)
  • Einfallstellen
  • Freistrahl
  • Texturen (eingeschlossene Poren)
  • Fließnähte
50
Cardlink
0
Welche Arten von Entbindern, für den Spritzgießprozess, gibt es und wie funktionieren sie?
Entbindern bedeutet die Binder/Plastifizierer aus dem Grünkörper auszutreiben. (Wichtig für die Verarbeitung)

Thermisch:

Verdampfen, Oxidieren

Lösen:

in organischen Lösungsmitteln, in Wasser, in CO2 unter Hochdruck

Kapillar:

durch Heraussaugen des geschmolzenen Kunststoffs
51
Cardlink
0
Welche sieben Optimierungsparameter gibt es beim Spritzguss?
52
Cardlink
0
Was sind Vor/Nachteile vom Spritzguss?
Vorteile:

  • Hohe Stückzahlen (rentabel bei > 1 Mio/Jahr)
  • hohe Präzision, kaum Nacharbeit


Nachteile:

  • hohe Werkzeugentwicklungskosten (ca. 20 –60 T€)
  • lange Entwicklungszeiten (6-12 Monate)
  • schwieriger Entbinderungsprozess (bis zu 3 Wochen)
53
Cardlink
0
Welche zwei Arten der Trockenformgebung gibt es?
Was sind ihre Eigenschaften?
Trockenformgebung bei 0-5% Wassergehalt.

Axiales Trockenpressen:
  • Stempelpressen
  • Druck 50-600 MPa
  • einfache Geometrien
  • keine Hinterschneidungen
  • gute Maßhaltigkeit


Isostatisches Trockenpressen:
  • Flexible Gummimatrizen
  • Druck bis 300 MPa
  • komplexe Formen
  • starker Verzug
54
Cardlink
0
Wie sieht das axiale Trockenpressen zu Pressbeginn und Pressende aus?
55
Cardlink
0
Wie sieht das isostatische Trockenpressen zu Pressbeginn und Pressende aus?
56
Cardlink
0
Welche Vorgänge umfasst der Brand?
Der Brand umfasst alle Vorgänge zur Konsolidierung der pulverigen Formkörper.

Beispiel:
  • Ofenbau
  • Temperaturführung
  • Energieeintrag ins Gut
  • Stapelung der Formkörper
  • usw.
57
Cardlink
0
Welche Vorgänge umfasst der Begriff Sintern?
Zum Sintern gehören alle physikalisch-chemischen Vorgänge in einem Formkörper. (Kinetik der Konsolidierung)

Beispiel:
  • Wärmebehandlung (unterhalb Schmelzpunkt)
  • Verringerung Porenvolumen durch Schwindung
  • Verfestigung durch Sinterhalsbildung/Korngrenzen
58
Cardlink
0
Was wird alles gesintert?
  • Materialien mit hohem Schmelzpunkt
  • Kombination mit stark unterschiedlichen Schmelzpunkten
  • Material mit hohem Dampfdruck
  • Stoffe, die in der Schmelze entmischen
  • + ... wenn porös erwünscht ist. + ... wenn chemische Reaktionen auftreten
  • reinste Stoffe
59
Cardlink
0
Was charakterisiert das Festphasensintern?
Alle Bestandteile sind fest und schmelzen nicht auf.

Die Verdichtung kommt durch...

  • Diffusion
  • Verdampfung
  • Kondensation

zustande.
60
Cardlink
0
Wo liest man den Verdichtungsverlauf ab?
Wie wird der erstellt?
In der Sinterkurve.

Diese wird durch Messung der Längenänderung als Funktion der Temperatur und der isothermen Haltezeit bei Maximaltemperatur bestimmt.

Startpunkt der Sinterkurve ist der Grünkörperzustand.
61
Cardlink
0
Wie sieht eine typische Sinterkurve aus und welche Stadien/Gebiete hat sie? (GGG)
62
Cardlink
0
Was bedarf besonderer Sorgfalt beim Sintern?
Das Abkühlen wegen...

  • der Wärmedehnung (wirkt gegen Schwindung -> Spannungen).
  • eventuellen Phasenumwandlungen.
63
Cardlink
0
Was sind die vier elementaren Sinterphänomene? (G)
  • Sinterhalsbildung (an Korn-Korn-Kontakten)
  • Kornwachstum (Grenzflächenenergie vernichtet)
  • Porenschwund (Verringerung Oberflächenenergie)
  • Porenwachstum (Verringerung Oberflächenenergie)

64
Cardlink
0
Ordne die vier wichtigsten atomaren Transportmechanismen nach zunehmender Aktivierungsenergie. (G)
  • Verdampfung und Kondensation [1]
  • Oberflächendiffusion [2]
  • Korngrenzendiffusion [4]
  • Volumendiffusion (Gitterdifusion) [5]

1 -> 5: Zunehmende Aktivierungsenergie (höhere Temperatur)

65
Cardlink
0
Trage die dominierenden atomaren Transportmechanismen in die Sinterkuve ein. (G)
66
Cardlink
0
Welche vier Arten von Energie stehen für die atomaren Transportmechanismen zur Verfügung?
  • Chemische Energie
  • + Erniedrigung des chemischen Potenzials + Grund: Reaktion, Oxidation, Korrosion...
  • Elastische Energie (Verzerrungsenergie)
  • + Erniedrigung des elastischen Potenzials + Grund: Ausheilen von Gitterdefekten/Spannung/Dehnung
  • Oberflächenenergie
  • + Grund: Erniedrigung der Gesamtoberfläche
  • Grenzflächenergie
  • + Grund: Verringerung der Granzflächen (Kornwachstum)
67
Cardlink
0
Wie lautet die Gibbs-Thomson-Gleichung und was bedeutet sie in der Praxis? (GG)
Bedeutung: Es existiert eine Kraft um Unebenheiten auszugleichen.


68
Cardlink
0
Was charakterisiert den Transportmechanismus Verdampfung und Kondensation?
Wirkt im Anfangsstadium des Sinterns.

Körner sind konvexe Oberflächen, Sinterhälse sind konkave.
Die Sinterhälse wachsen auf Kosten der Körner radial.

Es kommt zur Verschlankung und Kettenbildung.
69
Cardlink
0
Was gilt für das Kornwachstum nach dem Prinzip der Verdampfung und Kondensation?
Es entstehen entweder kugelige Teilchen (Minimierung der Oberflächenenergie durch geringste Fläche).

Oder es bilden sich facettierte Kristalle (Minimierung der Oberflächenenergie durch niedrigenergetischste Kristallfläche).
70
Cardlink
0
Wie lautet die Gibbs-Thomson-Gleichung für Spannungen?


: spezifische Oerflächenergie
: Atomvolumen, Leerstellenvolumen

71
Cardlink
0
Inwiefern gleichen sich Gesetzmäßigkeiten und Triebkraft der Transportmechanismen "Verdampfung und Kondensation", "Oberflächendiffusion" und "Korngrenzendiffusion"?
Es gelten die gleichen Gesetzmäßigkeiten.

Die Triebkräfte sind unterschiedlich:

Mechanismus Triebkraft
Verdampfung und Kondensation Dampfdruckunterschied
Oberflächendiffusion Oberflächenspannung
Korngrenzendiffusion Grenzflächenspannung
72
Cardlink
0
Was passiert bei der Korngrenzendiffusion?
Korngrenzen "wandern" in Richtung ihrer Krümmungsradien.

Tatsächlich aber diffundieren Atome in die Gegenrichtung.
73
Cardlink
0
Was passiert bei der Korngrenzendiffusion wenn Oberflächen und Grenzflächen kombiniert werden?
Es kommt zum Einbau von Leerstellen. (Situation des Sinterhalses)
74
Cardlink
0
Welche Arten von Porosität gibt es?
  • geschlossene (Porenraum ohne Verbindung nach außen)
  • offene (Porenraum der durchströmbar ist)

Beim Sintern nimmt der Anteil geschlossener Porosität zu (bei steigender Temperatur).
75
Cardlink
0
Was charakterisiert die Volumendiffusion?
Effektivster Mechanismus des Materialtransports.

Wird genutzt um Schwindung herbeizuführen.

Partikel Diffusionsgeschwindigkeit
Ionen sehr schnell
Kationen & Anionen unterschiedlich (nur gemeinsam!)
Sauerstoff am langsamsten
76
Cardlink
0
Wie verläuft das Kornwachstum und was entsteht dabei? (G)
Pulverkörner -> Punktkontakte -> Korngrenzen mit Sinterhälsen -> geschlossen Porosität -> 12 Nachbarn -> Kuboktaeder (14 Flächen)

6 Würfelflächen + 8 Oktaederflächen = 14 (Tetrakaidekaeder)



77
Cardlink
0
Welchen Einfluss hat die Temperatur auf das Keramikgefüge? (G)
Hohe Temperatur -> Keramikgefüge vergröbert.

Auch -Gesetz genannt.

78
Cardlink
0
Wie verändert sich die Sinterkurve (Sinterschwindung) in Abhängigkeit der Grünkörperdichte? (G)
79
Cardlink
0
Inwiefern unterscheiden sich die keramische Werkstoffe strukturell von Metallen?
Keramische Werkstoffe sind von höherer struktureller Komplexität (große Elementarzellen, niedrige Symmetrien).

Keramik: Fließspannung > Bruchspannung
Metall: Fließspannung < Bruchspannung
80
Cardlink
0
Was verhindert die plastische Verformung von Keramik? (G)
Es verhindern:

  • hohe Bindungsstärken
  • lokalisierte Elektronen (Ionen, Orbitale)
  • große Verschiebungsdistanzen (Burgers-Vektoren)
  • niedrige Kristallsymmetrien (geringe Anzahl Gleitrichtungen (von-Mises-Kriterium)

die plastische Verformung
81
Cardlink
0
Wo liegt die typische Bruchdehnung von Keramik?
Bei 0,1 - 0,4 %.
82
Cardlink
0
Wie sieht ein Spannungs/Dehnungs-Diagramm von Metall & Keramik aus?
83
Cardlink
0
Wie hängen Elastizitätsmodul und Porenanteil des Gefüges zusammen? (G)
84
Cardlink
0
Wie lautet die Gleichung der kritischen Griffith-Energie?
Die Griffith-Energie wird kritisch (Index c) wenn es zum Bruch kommt.

85
Cardlink
0
Wann setzt Rissfortschritt ein?
Wenn die elastisch eingespeicherte Energie größer als die Bruchenergie ist.

86
Cardlink
0
Wo wird Bruchenergie freigesetzt und wie lautet die Gleichung der elastischen Energie? (G)
87
Cardlink
0
Wie sieht die Energiebilanz bei Risswachstum aus? (G)
88
Cardlink
0
Was besagt die Spannungssingularität? (G)
An scharfen Kerben mit Rissspitzenradius 0 müssen unendlich hohe Spannungen auftreten.

In das umliegende Gefüge klingt diese mit    ab.
89
Cardlink
0
Wie lautet die Definition des Spannungsintensitätsfaktor?


: allgemeine Länge
: allgemeine Spannung

Übertragungsfaktor einer äußeren (Last) Spannung auf ein Volumenelement der Ausdehnung a.
90
Cardlink
0
Wie lautet die Griffith-Gleichung (Irwin-Beziehung)? (GGG)
91
Cardlink
0
Welche drei Bruchmodi gibt es? (G)
92
Cardlink
0
Wie lautet die Griffith-Gleichung für den uniaxialen Zugzustand? (G)
Die Griffith-Gleichung für den Bruchmodus I liefert:

93
Cardlink
0
Wie verhalten sich Druckfestigkeit und Zugfestigkeit zueinander?
94
Cardlink
0
Wann läuft ein Riss katastrophal ab?
95
Cardlink
0
Was kann man über die Eigenschaften von Keramik im Bezug auf das Bruchverhalten sagen?
  • Keramik ist formstabil bis zum Bruch
  • Wenn Keramik bricht, dann meist katastrophal
  • Es gibt keine „duktile“ oder „duktilisierte“ Keramik
  • Keramik ist immer spröde
96
Cardlink
0
Ordne die typischen Gefügefehler nach Häufigkeit und Defektgröße. (G)
97
Cardlink
0
Wie wirken die Rissspitzenradien auf die Spannung? (GG)
Es kann zur Spannungserhöhung kommen umso schärfer die Spitze ist.


98
Cardlink
0
Wie lassen sich Kerbspannungen vermeiden? (G)
  • Nie scharfe Konturübergänge schaffen
  • Kerbwirkung vermeiden


99
Cardlink
0
Wie lauten die 5 Grundannahmen der Bruchstatistik?
  • Die Bruchfestigkeit (spröder Festkörper) ist statistisch verteilt (Gefügeinhomogenitäten).
  • Körper verhält sich bis zum Bruch linear elastisch.
  • Der Bruch geht von Oberflächen-oder Volumenfehlern aus.
  • Versagensrelevant sind ausschließlich Zugspannungen.
  • Die Festigkeit ist durch die schwächste Stelle bestimmt.
100
Cardlink
0
Was ist die Theorie hinter der Weibull-Statistik?
„Modell des schwächsten Gliedes“

Prinzip: Kette
Gesamte Kette versagt, wenn das schwächste Glied bricht.
Es gibt keine Wechselwirkung der Glieder (Defekte) untereinander.


Das Bauteil wird in kleine Volumenelemente zerlegt. Versagenswahrscheinlichkeit des Gesamtkörpers ist bestimmt durch Versagenswahrscheinlichkeit jedes einzelnen Volumenelementes.
101
Cardlink
0
Wie lautet die Weibull-Gleichung?
F gibt an mit welcher Wahrscheinlichkeit [%] ein Teil versagt.

102
Cardlink
0
Was sind die 6 Schritte der Weibull-Statistik?
1. Bruchspannungen (Biege/Zugversuch) bestimmen. (Probe 1-n)

2. Bruchwahrscheinlichkeiten zuordnen (Festigkeitswerte nach Größe ordnen)

3.  Weibull-Gleichung zweimal logarithmieren

4. Erstellen des doppelt logarithmischen „Weibull-Diagramms“

5. Graphische Ermittlung der Weibull-Parameter

6. Entlogarithmierung
103
Cardlink
0
Wie bestimmt man graphisch den Weibull-Parameter? (GG)
Aus dem doppeltlogarithmischen Diagramm.

104
Cardlink
0
Was sagt der Weibull-Parameter m aus?
m = Maß für die „Zuverlässigkeit“ eines Bauteils

  • großes m : Streuung der Festigkeitswerte klein
  • kleines m : Streuung der Festigkeitswerte groß
105
Cardlink
0
Über welche Formel erlaubt die Weibull-Statistik Extrapolationen auf Bauteile mit anderen Volumina? Was ist die Aussage dahinter? (G)


Größere Bauteile haben geringere Festigkeiten: Wahrscheinlichkeit für kritische Fehler größer.

106
Cardlink
0
Durch welche Methoden kann man das Risiko für ein Versagen eines ausgelieferten Teils minimieren? (G)
  • Proof-Test: Spannung anlegen und versagende aussortieren.
  • Werkstoffoptimierung: Materialverhalten enger gestalten
  • Zerstörungsfreie Prüfung: Ultraschallmikroskopie usw.

107
Cardlink
0
Über welche Mittel kann man die Gefügefehler beherrschen?
  • Verwendung hochreiner Pulver (99,9..... %)
  • Verwendung extrem feiner Pulver (< 10 μm)
  • Sorgfältige Aufbereitung (« 1 μm)
  • Sorgfältige Formgebung
  • Kontrolle des Sinterprozesses:
  • + Vermeidung von Kornwachstum + geringe Restporosität + Vermeidung von Porenwachstum
  • Sorgfältige Endbearbeitung
108
Cardlink
0
Zu welcher Veränderung führt eine Beherrschung der Gefügefehler? (GG)
Große Defekte treten nicht mehr auf.
Wahrscheinlichkeit für sehr kleine Defekte steigt.

109
Cardlink
0
Worauf zielen Verstärkungsmechanismen ab und welche Strategien gibt es?
Alle Verstärkungsmechanismen zielen darauf ab, die Bruchenergie eines Werkstoffes durch entsprechende Gefügeoptimierung zu erhöhen.

Strategien:
  • Bruchfläche erhöhen
  • Riss ablenken
  • Riss stoppen
  • Rissflanken zusammenhalten
  • Zugspannungen abbauen
  • Druckspannungen aufbauen


Die meisten führen zu einem mehrphasigen Gefüge, also Dispersionskeramiken bzw. Verbundwerkstoffe.
110
Cardlink
0
Wie kann man beispielsweise die Zugpspannung in einem Gefüge minimieren? (G)
Indem man mehr Poren einbaut.
Ausgehend von einem atomar scharfen Riss wird die Spannung um einige Zehnerpotenzen erniedrigt wenn er auf eine Pore trifft.

Wichtig: Der E-Modul sinkt! Außerdem darf der Porendurchmesser nicht die kritische Länge erreichen!

111
Cardlink
0
Wie funktioniert die Partikelverstärkung/Rissfrontbiegung?
Energie verbrauchender Schritt: Aufbau einer Gegenspannung (Linienspannung) in Gegenrichtung zur Rissausbreitung.

Voraussetzung: Riss bleibt an der Teilchenkette
hängen (baucht sich bei weiterer Lasterhöhung nur zwischen den Partikeln aus).

112
Cardlink
0
Was muss man bei der Verstärkung mit duktilen Teilchen beachten?
R-Kurven-Effekt.
Es kommt zu lokal unterschiedlichen Bruchwiderständen ().

Teilchen werden zunächst vom Riss umgangen. Anschließend elastisch, später plastisch verformt, bevor sie reißen.

113
Cardlink
0
Wie kann man R-Kurven mit unterschiedlichen Belastungen hinsichtlich Bruch oder plastischen Veränderungen auswerten?


: unkritisch, immer unter R-Kurve.
: Rissfortschritt von bis .
: oberhalb R-Kurve, katastrophaler Bruch.
114
Cardlink
0
Was sind Prinzip und Idee der Rissablenkung?
Prinzip:
Aufbau innerer Spannungen durch Teilchen mit unterschiedlichem Wärmeausdehnungskoeffizient.

Idee:
Herstellung eines Verbundwerkstoffes

Nutzung der Wärmeschwindung beim Abkühlen von Sintertemperatur.
115
Cardlink
0
Worauf beruht die Rissablenkung grundsätzlich?
Der Riss trifft auf ein Hindernis, wird gestoppt und anschließend um einen bestimmten Winkel abgelenkt.

Dabei verringert sich die Spannung automatisch um:

116
Cardlink
0
Wie kann man Risse, welche nicht auf Teilchen treffen, "einfangen"? (G)
Diese Risse werden durch innere Spannungen gefangen.

Diese werden automatisch beim Abkühlen von der Sintertemperatur eingebracht:

117
Cardlink
0
Wo gilt die Sensing-Gleichung?
Im Bereich der Rissablenkung durch bei der Abkühlung eingebrachte Eigenspannung (für kugelförmige isotrope Partikel).


118
Cardlink
0
Welche drei Fälle treten bei der Rissablenkung an Teilchen auf?
119
Cardlink
0
Wann und in welcher Art und Weise kommt es zu Rissverzweigung?
Eigenspannungen > Festigkeit der Grenze Teilchen/Matrix

Flashcard set info:
Author: fcfan
Main topic: Werkstoffkunde
Topic: Werkstoffkunde Kunststoffe
School / Univ.: RWTH Aachen
Published: 11.02.2019
 
Card tags:
All cards (119)
no tags
Report abuse

Cancel
Email

Password

Login    

Forgot password?
Deutsch  English