Nenne 5 Eigenschaften von Metallen und Legierungen
Hohe Festigkeit
Plastische Verformbarkeit
Hervorragende elektrische und thermische Leitfähigkeit
Metallischer Glanz
Gefügestruktur mit Kristalliten, Korngrenzen und Korngrenzensubstanz
Bildung von Ionen durch elektronenabgabe?
Elektronenabgabe: Atomrumpf elektropositiv (Kation) Anzahl der Protonen > Anzahl der Elektronen
Unterschied fest <—> Flüssig
Atome bewegen sich mehr
(Je wärmer, desto mehr bewegen sich die Atome)
Was versteht man unter plastischer Verformbarkeit?
Zum bsp. das biegen eines Bleches
Woraus besteht ein Atom?
Atomkern
Elektronenhülle
Was für Bestandteile existieren im kern?
positiv geladene Protonen
Elektrisch neutrale Nuetronen
Was haben EDELgase für eine besondere Eigenschaft im Vergleich zu anderen Gasen?
Sie sind nicht bestrebt Reaktionen mit anderen Stoffen einzugehen
Wovon hängen Grundeigenschaften eines Elementes ab?
Anzahl und Anordnung der Elektronen
Was entsteht bei elektronenabgabe- /aufnahme
Atomrümpfe mit elektropositiver bzw.
elektronegativer Ladung (Ionen).
Erkläre die chemische Bindung
Bei elektronensufnahme/abgabe entstehen aromrümpfe mut elektroposiriver/elektronegativer Ladung
Durch Ladungsunterschiede entstehen Elektrostatische Kräfte —> Bindung zwischen den Ionen
Es gibt unterschiedlich Bindungsarten(je nach Art der Zusammenlagerung werden sie unterschieden
Ursachen Wechselwirkungen
Geundeigenschaften eines Elements hägen von Anzahl und Anordnung der Elektronen ab.
Sie nehmen zunächst energiearme Zustände ein.
Energiegehalt eines Elektrons lässt sich in seine r relativen Lage zum Kern durch Haupt und nebenquantenbahnen beschreiben
Bildung von Ionen durch Elektronenaufnahme
Elektronenaufnahme: Atom elektronegativ (Anion) Anzahl der Elektronen > Anzahl der Protonen
ERkläre das Bild
Kraftwirkungen zwischen zwei Atomen (schematisch) r0=Bindungslänge, die sich bei einer resultierenden Kraft (gestrichelte Kurve Fges=0 einstellt. Es herrscht Gleichgewicht zwischen Anziehung und Abstoßung
Wie viel Elektronen kann die 2. Schale aufnehmen
2x2² = 8
WIe viele Elektronen kann die 3. schale aufnehmen
2 x 3^2= 18
WIe viele Elektronen kann die 1. schale aufnehmen
2*1^2=2
MIthilfe von welchem Bestandteil werden Werkstoffeigenschaften bestimmt
Atomhülle
Erkläre WERTIGKEIT (Valenz)
Weil jede Schale nur eine bestimmte Anzahl an Elektronen aufnehmen kann geben teilweise besetzte Schalen leicht Elektronen ab (trifft für alle MEtalle zu) oder nehmen von andern Atomen Elektronen auf.
Die Differrenz zwischen der Normalzahl der Elektronen in der äußeren Schale und dem stabilen Zustand abgeschlossener Schalen bezeichnet man als Wertigkeit (Valenz) des Elements.
Sie drückt aus, welches gegenseitige Bindungsvermögen der Elemente miteinander besteht. Bei sehr stabilen Bindungen, die auf Elektronenaustausch oder –paarbildung beruhen spr
Was sind Hauptvalenzbindungen
Sehr stabile Bindungen, die auf Elektronenaustausch oder Elektronenpaarbildung beruhen
Wie entsteht die IONENBINDUNG
Die Ionenbindung entsteht durch den Übergang von Elektronen.
Erkläre die IONENBINDUNG
ist zwischen elektropositiven und elektronegativen Elementen möglich
Die meisten anorganischen SToffe haben diese Bindungsart
Wird auch als Elektrorelevanz bezeichnet
Erkläre das Bild
Grund: IONENENBINDUNG
Was ist in dem Bild zu sehen + wann kommt es zustande
Atombindung
kommt dadurch zustande, dass Elektronenpaare durch zwei Atome gemeinsam benutzt werden
typische Bindungsart organischer Stoffe
Ergänze die Tabelle
Was ist für die Metallbindung charakteristisch?
—> Metalle besitzen wenig Außenelektronen (Valenzelektronen) Edelgaskonfiguration wird durch Abstoßen von Valenzelektronen erreicht.
—>Zwischen den Metallionen (+) und den freien Elektronen (man spricht auch von Elektronengas, Elektronenwolke) besteht eine intensive Kraftwirkung —> es entsteht das Metallgitter.
—>Hohe Festigkeit
-gute Verformbarkeit
-sehr gute Leitfähigkeit für Wärme und Elektrizität
-teilweise hohe Schmelz- und Verdampfungstemperaturen
nenne die 4 Hauptvalenzbindungen
—>Ionenbindung
—>Homoöpolare Atombindung
—>Polare Atombindung
—>Metallbindung
Erkläre Ionenbindung (kurz)
erkläre Homoöpolare Atombindung (kurz)
Erkläre Polare Atombindung (kurz)
Erkläre Metallbindung (kurz)
Was heißt Kristallin
geordnet (Gitter)
Was heißt Amorph?
ungeordnet
gestaltslos
Was sind Kristalle und in bezug darauf Bindungslänge
Kristalle sind Anordnungen von Atomen, Ionen, Molekülen der Molekülgruppen, deren Abstände sich periodisch im Raum wiederholen
Entsprechend den wirkenden Kräften stellt sich jeweils eine bestimmte Bindungslänge (Atomabstand) ein
WIe kannn man die Gitterstruktur noch nennen
Kristallstruktur = Gitterstruktur
Was heißt Nahordnung
Bausteine in kleinen Bereichen geordnet (z.B. Flüssigkeiten)
Was heißt Fernordnung
Bausteine endlos in Gitter geordnet (Kristallstruktur)
Beschreibe ein Kristalllsystem
Was ist ein kubisches Kristallsystem?
Was ist ein Hexagonales Kristallsystem?
Was beschreibt die Anzahl der Atome je Elementarzelle
Die Anzahl der Atome je Elementarzelle (n) beschreibt die Anzahl der Eckatome und in Flächen eines einfachen geometrischen Grundkörpers eingelagerte Atome, die nicht nur einer Elementarzelle angehören müssen
Was ist die Packungsdichte?
NEnne Zwei Kenngrößen die deutlich machen, wie dicht “Kugeln” räumlich angeordnet sind
Packungsdichte - PD
Anzahl der Atome je Elementarzelle - n
Was heißt krz und wie sieht es aus?
Kubisch-raumzentriertes Gitter (krz) —>ein Atom in der Mitte
WIe heißt das vorliegende Gitter
Punktgitter
Wie heißt das vorliegende Gitter
PAckungsgitter
Beispiele krz
Nenne die
n=?
PD=?
für krz.
Warum ist n=2 bei krz
Wie groß ist
Pd
bei kfz
n=4
PD=0,74
Was heißt kfz
Kubisch-flächenzentriertes Gitter
Warum n=4 bei kfz
Beispiele kfz
Was ist hdp und wie sieht es aus?
Hexagonal dichteste Packung (hdP)
hdP
Warum n=6 bei hdP
Beispiele hdP
Was sind polymorphe Werkstoffe
Polymorphe Werkstoffe haben verschiedene
Gitterstrukturen
Beispiele Polymorphhe WErkstoffe
Was ist ein Idealkristall
Idealkristall = idealisiertes Modell, mathematisch beschreibbar, existiert in Wirklichkeit nicht
Was ist ein Realkristall
Realkristall = gestörter Kristall (Kristall mit Fehlordnung), die Abweichungen vom idealen Aufbau (Gitterfehler oder Defekte) werden berücksichtigt; Kristallwachstum unregelmäßig, unreine Kristallsubstanz
Nenne 2 Punktdefekte
Leerstellen
Fremdatome
Was sind Leerstellen
Leerstellen (Gitterlücken) sind nicht besetzte Gitterplätze. Ihre Anzahl vergrößert sich z.B. bei plastischer Verformung und mit zunehmender Temperatur.
Was sind Fremdatome
können gleiche Gitterplätze wie Atome des
Wirtsgitters (substituiert = ersetzt, ausgetauscht) oder
Zwischengitterplätze (eingelagert) einnehmen.
Zwischengitteratome müssen deutlich kleiner sein
Wozu führen Punktdefekte
Die Punktdefekte führen zu Gittereinengung oder –aufweitung.
E,A,L?
Was sind Lineindefekte (2 BSP)
Versetzungen: Stufenversetzungen, Schraubenversetzung
Was ist eine Versetzung
Versetzungen sind Liniendefekte, die in großer Dichte im Gitter
vorkommen und die Werkstoffeigenschaften in hohem Maße
beeinflussen.
Was sind Stufenversetzungen?
Stufenversetzungen kann man sich als Randlinien einer
zusätzlich eingeschobenen Gitterebene vorstellen.
Was sind Schraubenversetzungen
Nenne DIE eine Eigenschaft was Versetzungen machen könne
Versetzungen können wandern
Eigenschaften Versetzungen
Haben einen Richtungssinn (pos,eng): ziehen sich an oder stoßen sich ab
Können sich bewegen: bei der Deformation der Metalle und Legierungen wird das plastischeVerhalten (=Fließverhalten) durch ein massenhaftes Wandern von Versetzungen bewirkt. Einversetzungsfreier Idealkristall wäre nicht plastisch verformbar, er würde bei genügend hoher
mechanischer Belastung spröde brechen.
Versetzungen bilden eine Ursache für Eigenspannungen und Verfestigung.
Wie entstehen Versetzungen
Bei der Kristalisation und vervielfachen sich bei der plastischen Verformung
Was wäre ohne Versetzungen nicht mal
Plastische Verformung
Was sind Korngrenzen
Übergang zwischen 2 oder mehr Gitterstrukturen
Zwei bsp für Flächendefekte
Korngrenzen, Stapelfehler
Entstehung Kleinwinkelkorngrenzen
Subkorngrenzen) werden durch aneinandergereihte Versetzungen gebildet.
Was ist das
Kleinwinkelkorngrenze (subkorngrenze)
Wofür sind Großwinkelkorngrenzen da
Großwinkelkorngrenzen (normale Korngrenzen) trennen Kristallite gleicher oder verschiedener Atomarten voneinander.
Was ist hier zu sehen
Großwinkelkorngrenzen (normale Korngrenzen)
Was sind Phasengrenzen
Phasengrenzen trennen Bereiche voneinander, die sich in der chemischen Zusammensetzung und/oder der kristallinen Struktur unterscheiden.
Was beeinflussen Gitterstruktur und Fehlordnung
- Leitfähigkeit für Elektrizität und Wärme
- Wärmedehnung
- Verformbarkeit (Fließverhalten)
- Festigkeitseigenschaften
- Diffusionsvorgänge (—> Teilchen bewegen sich, um Konzentrationsunterschiede auszugleichen)
Was sind Gleitebenen/Gleitrichtungen
Die plastische Verformbarkeit der Metalle wird durch das
Wandern von Versetzungen in bevorzugten Gleitebenen und
Gleitrichtungen ermöglicht.
Was löst die Versetzungsbewegung aus
Die Mindestspannung (Fließgrenze, Streckgrenze) löst die
Versetzungsbewegung aus.
Was ist dargestellt
Bevorzugte Gleitebenen und
Gleitrichtungen a) kfz
Bevorzugte Gleitebenen hip
Gleitrichtungen a) kurz
Was ist Kaltverformung
Die Kaltverformung (= Kaltumformung) erhöht die Anzahl der Versetzungen (höhere Versetzungsdichte).
Das Fließen wird erschwert, d.h., der Widerstand gegen Formänderung erhöht sich(Kaltverfestigung der Metalle)
Was ist die Textur
Die Textur (geordnete, gerichtete) beschreibt, wie Kristalle in eine/mehrere Richtungen bevorzugt ausgerichtet sind.
a) anisotroper Einkristall
b) quasiisotroper Vielkristall
c) anisotroper Vielkristall
wie kann man Richtung in den Werkstoff bringen
Durch walzen
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