Wodurch zeichnet sich der Gleichgewichtsabstand zweier Atome aus?
Minimum an potentieller Energie
Skizzieren Sie die Stromdichte-Potential-Kurve eines passivierbaren Metalls vom aktiven Bereich bis zum transpassiven Bereich. Beschriften Sie die Achsen.
Geben Sie für die Korrosion eines n—-wertigen Metalls vom Wasserstoff-Korrosionstyp die kathodische und anodische Reaktion an.
Schätzen Sie ab, um wieviel Prozent sich die Streckgrenzen der jeweilige Gefüge unterscheiden. Endergebnis: 28%
Betrachtet werden zwei austenitische Stähle gleicher chemischer Zusammensetzung und bis auf die Korngröße gleicher Mikrostruktur. Der durchschnittliche Korndurchmesser von Stahl A beträgt L = 15 mum, der von Stahl B beträgt Z =7,8 mum. L.9.1.a Welcher der beiden Stähle weist die höhere Streckgrenze auf?
a.) Welcher der beiden Stähle weist die höhere Streckgrenze auf?
b.) Welcher festigkeitssteigernde Mechanismus ist dafür verantwortlich?
a.) Stahl B
b.)
Gegeben ist das Phasendiagramm einer Kalzium-Silizium-Legierung. Die Atommasse des Kalziums beträgt 40,078 u, die des Siliziums 28, 0855 u.
b.) Geben Sie die Si-Konzentration der intermetallischen Verbindung CaSi2 (in At-%) an. Runden Sie auf eine ganze Zahl.
c.)Geben Sie die Si-Konzentration der intermetallischen Verbindung CaSi (in At-%) an. Runden Sie auf eine ganze Zahl.
d.) Betrachtet wird nun der linke Teil des Zustandsdiagrammes (Si < 50 At-%). Geben Sie die jeweilige Si-Konzentration des Eutektikums, sowie die jeweilige eutektische Reaktion an. Berechnen Sie zudem die Mengenanteile der einzelnen Phasen im Gefüge vor und nach der Reaktion auf eine Nachkommastelle genau.
e.) Betrachtet wird nun der rechte Teil des Zustandsdiagrammes (Si > 50 At-%). Geben Sie die jeweilige Si-Konzentration des Eutektikums, sowie die jeweilige eutektische Reaktion an. Berechnen Sie zudem die Mengenanteile der einzelnen Phasen im Gefüge vor und nach der Reaktion auf eine Nachkommastelle genau.
a.) 33 At-%
b.) 67 At-%
c.) 50 At-%
d.)
e.)
Geben Sie an, wie oft die folgenden intermetallischen Verbindungen im dargestellten Phasendiagramm auftreten.
Intermetallische Verbindungen mit strenger Stöchiometrie:-mal
Intermetallische Verbindungen mit nicht strenger Stöchiometrie:-mal
Verdeckt schmelzende intermetallische Verbindungen:-mal
Offen schmelzende intermetallische Verbindungen:-mal
Intermetallische Verbindungen mit strenger Stöchiometrie: 1-mal
Intermetallische Verbindungen mit nicht strenger Stöchiometrie: 1-mal
Verdeckt schmelzende intermetallische Verbindungen: 1-mal
Offen schmelzende intermetallische Verbindungen: 1-mal
Geben Sie den Anteil an Kupfer xcu, (in Atom-%) für eine streng stöchiometrische Zusammensetzung der intermetallischen Verbindung Ti2Cu an. Runden Sie auf eine ganze Zahl.
x_cu = 33 Atom-%.
a.) Welche Phase tritt (Phasen treten) in den Bereichen [1] und [2] auf?
b.)Wie oft treten die folgenden Punkte im dargestellten Phasendiagramm auf?
Peritektische Punkte:
Peritektoide Punkte:
Eutektische Punkte:
Eutektoide Punkte:
a.)
[1]: beta-Ti+S
[2]:Ti2Cu+TiCu
Peritektische Punkte: 1
Peritektoide Punkte: 0
Eutektische Punkte: 1
Eutektoide Punkte: 1
Nennen Sie einen (möglichen) charakteristischen Gefügebestandteil von Stahl, bei dem es sich um eine Mischphase handelt.
Austenit, Ferrit
Nennen Sie einen (möglichen) charakteristischen Gefügebestandteil von Stahl, bei dem es sich um ein Phasengemisch handelt.
Perlit, Ledeburit
Nennen Sie die maximale Löslichkeit von Kohlenstoff in y-Eisen und die Temperatur, bei der dieses Maximum erreicht wird.
2,05 Masse-%, 1147°C
Welche Kohlenstoffkonzentration (in Masse-%) hat ein eutektoider Stahl?
0,8 Masse-%
Nennen Sie den Schmelzpunkt von Reineisen.
1536 °C
Skizzieren Sie das Zustandsschaubild für ein Zweistoffsystem (Komponenten A und B) vollständiger Mischbarkeit im festen und flüssigen Zustand. Der Schmelzpunkt einer Legierung aus A und B sei geringer als derjenige der Komponente A.
Mehr infos: http://anorganik.chemie.vias.org/schmelzdiagramm_zweistoffsysteme.html
Reines Mangan wandelt beim Abkühlen von kubisch-raumzentriertem gamma-Mn in kubischflächenzentriertes beta-Mn um. Um welche Form der Phasenumwandlung handelt es sich hierbei? Nennen Sie nur den Fachbegriff.
allotrope Phasenumwandlung (weil elementarer Reinstoff; polymorphe Phasenumwandlung bezeichnet das Analogon für chemische Verbindungen)
c.)
Betrachtet wird die stationäre Diffusion von Wasserstoff durch ein Palladiumblech. Die (zeitlich konstanten) Wasserstoffkonzentrationen sind auf der Hochdruckseite und auf der Niederdruckseite. Der Diffusionskoeffizient für Wasserstoff in Palladium beträgt
1.) Berechnen Sie den resultierenden Massestrom durch ein mm dickes Palladiumblech der Fläche . Geben Sie das Ergebnis auf 2 Nachkommastellen genau in g/h an.
2.)Berechnen Sie die relative Änderung des Wasserstoffdurchsatzes der Anlage in % auf eine Nachkommastelle genau, wenn statt des d = 5 mm dicken Blechs ein d, = 4mm dickes Blech verwendet wird
1.)
2.)
Die Berechnung der Aktivierungsenergie sowie der Diffusionskonstante erfolgt analog zu Aufgabe
Betrachtet werde die stationäre Diffusion von Wasserstoff durch die Behälterwand eines kugelförmigen Tanks (Innenradius ri, Außenradius ra, Diffusionskoeflizient D). Es wird von radialsymmetrischen Verhältnissen (Geometrie, Feldgrößen, Randbedingungen) ausgegangen. Die Wasserstoffkonzentration am Innenradius der Behälterwand sei co, die am Außenradius der Behälterwand sei c_1.
2.)Geben Sie den Teilchenstrom und die Verteilung der Wasserstoffkonzentration in der Behälterwand unter Verwendung der oben angegebenen, eindimensionalen Diffusionsgleichung als Funktion der radialen Koordinate an.
d.) Sicherheitshalber wird schon nach 72 Stunden der Wasserstoffgehalt des Stahls in einer Tiefe von Imm bestimmt. Welcher Wert ist zu erwarten? Geben Sie das Ergebnis auf vier Nachkommastellen genau an.
e.) Aus Kostengründen soll ein anderer Stahl mit 4^-8 cm? /s verwendet werden. Wie viel Prozent der ursprünglichen Einsatzzeit kann so noch erreicht werden?
Welche Kenngröße (die üblicherweise durch die Variable v dargestellt ist) beinhaltet den Ausdruck für die thermodynamische Wahrscheinlichkeit eines Platzwechsels und gibt somit die Häufigkeit an, mit welcher die Atome ihren Platz verlassen.
Wie lautet der Fachbegriff für die durch die Variable v repräsentierte Kenngröße?
Sprungfrequenz
Bestimmen Sie den kritischen Keimradius r_krit
1.) Um welche Form der Keimbildung handelt es sich?
3.) Unter welcher Bedingung beginnt ein Keim zu wachsen?
4.) Bestimmen Sie den kritischen Keimradius r_krit
5.) Geben Sie an, ob der kritische Keimradius r_krit mit zunehmender Unterkühlung (delta-T) unter die Temperatur T_E größer oder kleiner wird. Begründen Sie Ihre Antwort.
1.)Da die Partikel der alpha-Phase innerhalb der Körner der festen beta-Phase ausgeschieden werden und nicht an den beta/beta-Korngrenzen, ist von einer homogener Keimbildung auszugehen.
3.) Ein Keim beginnt zu wachsen, wenn der Keim eine bestimmte Größe überschreitet. Diese Größe wird kritischer Keimradius genannt.
4.)
5.)
Diffusionswege beschreiben die in realen, fehlerbehafteten Kristallen möglichen Orte für irreversible Platzwechselvorgänge. Entlang welcher Gitterbaufehler bewegen sich die diffundierenden Atome bei der Schlauchdiffusion? Nennen Sie den Fachbegriff.
Versetzungen
Geben Sie die Einheit und Größenordnung der DEBYE-Frequenz an.
ca. 10^13 s^(-1)
Welcher Diffusionmechanismus wird durch die Anwesenheit von Gitterleerstellen ermöglicht, wobei das diffundierende Atom seinen Gitterplatz verlässt und eine Leerstelle besetzt”? Nennen Sie den Fachbegriff.
Leerstellenmechanismus / WAGNER-SCHOTTKY-Mechanismus
Geben Sie die Formel für die gesuchte Größe in Abhängigkeit der DEBYE-Frequenz vo, der Temperatur T, Wanderungsenthalpie G_W und der allgemeinen Gaskonstante R wieder.
In welchem Zusammenhang stehen der Kohlenstoffgehalt (in einem Kohlenstoffstahl), die Martensitstarttemperatur Ms und die maximal erreichbare Härte des (bei hinreichend schneller Abkühlung gebildeten) martensitischen Gefüges?
Mit steigendem Kohlenstoffgehalt sinkt die Martensitstarttemperatur und steigt die erreichbare Härte des Martensits.
Welche beiden Stadien durchläuft jede diffusionskontrollierte Phasenumwandlung? Nennen Sie die Fachbegriffe.
Keimbildung und Keimwachstum
Betrachtet werde die (diffusionsgesteuerte) Ausscheidung einer beta-Phase in einer alpha-Matrix. Warum wird die Keimbildung erschwert, wenn sich die Phasen alpha und beta stark in ihren Dichten unterscheiden?
Bei größeren Dichteunterschieden ist die Ausscheidung der beta-Phase mit einer merklichen lokalen Verformung (Verzerrung) des Gitters verbunden. Die damit verbundene Verformungsarbeit (Verzerrungsenergie) muss zusätzlich aufgebracht werden, was die Keimbildung erschwert.
Was unterscheidet die homogene Keimbildung von der inhomogenen Keimbildung? Wovon hängt ab, welche der beiden Keimbildungsarten bei einer diffusionsgesteuerten Phasentransformation auftritt?
homogene Keimbildung spontane Bildung einer Phase aus einer (übersättigten) Mutterphase ohne Fremdhilfe
während bei der heterogenen Keimbildung die Keime an einer anderen, fremden Phase oder Gitterdefekten gebildet werden.
Welche der beiden Keimbildungsarten auftritt, hängt vom Vorhandensein der fremden Phase bzw. der Gitterdefekte sowie von der Abkühlungsgeschwindigkeit ab. Bei hohen Abkühlungsgeschwindigkeiten tritt dabei bevorzugt homogene Keimbildung auf, da die Unterkühlung steigt und gleichzeitig die Diffusionswege kürzer werden.
Erklären Sie, warum ein Stahl beim Härten erst austenitisiert und dann abgeschreckt wird.
-Das kfz-Gitter des Austentits kann einen wesentlich höheren Anteil an Kohlenstoff lösen (einlagern) als das krz-Gitter des Ferrits, somit kommt es zur Auflösung des perlitischen Gefüges, bzw. des Zementits (Eisenkarbids).
-Beim Abschrecken wird die Diffusion des Kohlenstoffs unterbunden (Martensit-Bildung), weswegen der Kohlenstoff im Martensit zwangsgelöst bleibt.
-Durch den zwangsgelösten Kohlenstoff im Martensitgitter kommt es zu starken Verzerrungen des Metallgitters, wodurch Versetzungsgleiten stark behindert wird.
-Der Stahl hat somit durch Umwandlungshärtung eine höhere Festigkeit, als das perlitische Ausgangsgefüge. (Mischkristallhärtung durch Kohlenstoff, hohe Versetzungsdichte im Martensit)
1.) Um welchen Typ von ZTU-Diagramm handelt es sich?
2.) Bei welcher Temperatur wurde der Stahl austenitisiert?
3.) Handelt es sich um einen über- oder untereutektoiden Stahl?
1.) kontinuierliches ZTU-Diagramm
2.) Der Stahl wurde bei ca. 830°C austenitisiert.
3.) Mit einem Kohlenstoffanteil von 1 Masse-% handelt es sich um einen übereutektoiden Stahl.
Wieviel Niob muss 100 kg einer Stahlschmelze mindestens enthalten, um eine Erhöhung der kritischen Schubspannung von 250 MPa durch NbC-Teilchen zu erzielen? Gegeben sind:
Betrachtet werden zwei austenitische Stähle gleicher chemischer Zusammensetzung und bis auf die Korngröße gleicher Mikrostruktur. Der durchschnittliche Korndurchmesser von Stahl A beträgt L = 15 um, der von Stahl B beträgt Z =7,8 um.
Welcher der beiden Stähle weist die höhere Streckgrenze auf?
Stahl B
Wieviel Niob muss 100 kg einer Stahlschmelze mindestens enthalten, um eine Erhöhung der kritischen Schubspannung von 250 MPa durch NbC-Teilchen zu erzielen?
Gegeben sind:
P.11.9 Geben Sie für die Korrosion eines $n$-wertigen Metalls vom Wasserstoff-Korrosionstyp die kathodische und anodische Reaktion an.
Je nach den Bedingungen, unter denen Oberflächen oxidieren, können verschiedene Gesetzmäßigkeiten des Wachstums von Oxidschichten beobachtet werden. Welche Gesetzmäßigkeit wird im allgemeinen bei sehr hohen Temperaturen beobachtet?
lineares Wachstum
Skizzieren Sie die Stromdiche-Potential-Kurve eines passivierbaren Metalls vom aktiven Bereich bis zum transpassiven Bereich. Beschriften Sie die Achsen.
Ein Bauteil wird von einem Fluid, in welchem Festkörperteilchen durch die Strömung mitgetrieben werden, umspült. Ausgehend von der Oberfläche wird dabei der Werkstoff durch mechanische WIrkung zerstört. Um welche FOrm der Zerstörung handelt es sich? Nennen Sie nur den Fachbegriff
Erosion
Es lassen sich drei Arten von Korrosionelementen unterscheiden. Wodurch zeichnet sich eine Galvanische Zelle aus?
Eine Galvanische Zelle stellt ein Korrosionselement mit ungleichen Elektroden dar
Beim Tropfenmodel von Evans liegt der Sauerstoff- Korrosionstyp vor. An welcher Stelle des Topfens tritt die anodische Reaktion auf?
In der Mitte der durch den Tropfen bedeckten Metalloberfläche
Wozu lassen sich die selektive Korrosion und die interkristalline Korrosion in der Metallographie nutzen?
Um das Gefüge (Phasen oder Korngrenzen) sichtbar zu machen
Das PILLING-BEDWORTH-Verhältnis stellt ein Beurteilungskriterium für das Haften (bzw. das Abplatzen oder Aufreißen) einer Oxidschicht auf einer Metalloberfläche dar. Welche charakteristischen Größen werden dabei zueinander ins Verhältnis gesetzt? Benennen Sie diese.
(molares) Volumen des Metalls und (molares) Volumen des daraus gebildeten Metalloxids (unter Berücksichtigung der Anzahl der Metallatome in der Summenformel des Oxids) Alternativ: molare Massen und Dichten von Metalloxid und Metall unter Berücksichtigung der Anzahl der Metallatome in der Summenformel des Oxids
Wie wird das Maß für die Ionisierbarkeit eines Metalls in einem bestimmten ElektroIyten (das von der Metallart, den Eigenschaften des Elektrolyten und der Temperatur abhängt) bezeichnet? Nennen Sie nur den Fachbegriff.
Elektrochemisches Potential
Nennen Sie den Fachbegriff für die thermisch aktivierte Entfestigung eines kaltverformten Werkstoffs durch Neubildung und Wachstum von versetzungsarmen Kristallen.
Rekristallisation
Nennen Sie die Voraussetzungen, die für eine ausscheidungshärtbare Legierung erfüllt sein müssen.
Mischkristallbildung
Abnehmende Löslichkeit (der zweiten Komponente) mit sinkender Temperatur
Bildung einer zweiten Phase (im festen Zustand)
In welchem Legierungssystem können sich bei der Ausscheidungshärtung die sog. GUINIER-PRESTON-Zonen bilden?
Aluminium-Kupfer
Ein übereutektoider Stahl werde aus dem Austenitgebiet mit einer Abkühlgeschwindigkeit, die höher ist als die obere kritische Abkühlgeschwindigkeit, auf Raumtemperatur abgekühlt. Welche charakteristischen Gefügebestandteile liegen vor?
Martensit
Ein untereutektoider Stahl werde aus dem Austenitgebiet mit einer Abkühlgeschwindigkeit, die geringer ist als die untere kritische Abkühlgeschwindigkeit, auf Raumtemperatur abgekühlt. Welche charakteristischen Gefügebestandteile liegen vor?
(voreutektoider) Ferrit + Perlit
Welche der folgenden Glühbehandlungen (von Stählen) bewirken in der Regel ein deutliches Absenken der Festigkeit:
Vergüten, Spannungsarmglühen, Anlassen, Härten, Normalglühen, Diffusionsglühen, Rekristallisationsglühen, Hochglühen, Weichglühen?
Diffusionsglühen, Hochglühen, Weichglühen, Anlassen, (Spannungsarmglühen)
welcher charakteristischen Temperatur erfolgt das Weichglühen bei untereutektoiden Stählen?
dicht unterhalb der eutektoiden Temperatur (bzw. Acı)
Nach Walz- und Schmiedeprozessen können Stähle erhebliche Festigkeiten aufweisen, die eine weitere spanende Formgebung erschweren oder unmöglich machen. Welche Wärmebehandlung bewirkt ein globulares Einformen der Zementitplatten des Perlits, was zu verbesserten Formgebungseigenschaften führt.
Weichglühen
Gefügekörner mit inhomogener chemischer Zusammensetzung werden als Zonenmischkristalle bezeichnet. Welche Glühbehandlung eignet sich zum Ausgleich dieser Kristallslegierungen? Nennen Sie den Fachbegriff.
Diffusionsglühen
Durch das Anlassen eines gehärteten Stahls erzielt man einen Gewinn an Zähigkeit bei gleichzeitigem Verlust an Härte bzw. Festigkeit. Welche Gefügeveränderungen sind hierfür verantwortlich? Nennen Sie stichpunktartig die entsprechenden Fachbegriffe.
Ausscheidung des zwangsgelösten Kohlenstoffs als Eisenkarbid, Abbau der tetragonalen Verzerrung des Martensits
Nach dem Härten eines Stahls liegt ein martensitisches Gefüge mit sehr hoher Festigkeit aber geringer Zähigkeit vor. Mit welcher Glühbehandlung kann die Duktilität des Gefüges gesteigert werden, indem der zwangsgelöste Kohlenstoff als Eisenkarbid ausgeschieden wird? Nennen Sie nur den Fachbegriff.
Anlassen
Das Glühen eines Legierungssystems mit einer eutektoiden Phasenumwandlung bei einer Temperatur knapp oberhalb dieser eutektoiden Phasenumwandlung lässt sich zur Einstellung eines gleichmäßigen, meist feinkörnigen Gefügen nutzen. Wie wird eine derartige Glühbehandlung bezeichnet? Nennen Sie den Fachbegriff
Normalglühen
Welches Versetzungshindernis wird durch die HALL-PETCH-Konstante hinsichtlich seiner Wirksamkeit quantifiziert?
Korngrenzen
Das Einbringen von Teilchen in die Gefügekörner des Matrixkristalls kann zu einer Festigkeitssteigerung führen. Bei welchem der beiden dabei beteiligten Mechanismen der Wechselwirkung zwischen den mobilen Versetzungen und den ausgeschiedenen Teilchen können sich bei plastischer Deformation Versetzungsringe bilden?
Umgehen von Teilchen
Das Verfestigungsverhalten eines kfz Einkristalls lässt sich in drei Bereiche einteilen. Wie wird der Bereich bezeichnet, in dem vermehrt Quergleiten von Schraubenversetzungen und Klettern von Stufenversetzungen auftritt?
dynamische Erholung bzw. parabolische Verfestigung
Welche Arten von Mischkristallen werden unterschieden? Nennen Sie nur die Fachbegriffe
Substitutionsmischkristalle; Einlagerungsmischkristalle
Nennen Sie vier verschiedene Mechanismen, die zur Festigkeitssteigerung (metallischer Werkstoffe) führen. Nennen Sie nur die Fachbegriffe.
Mischkristallhärtung
Versetzungshärtung (Kaltverfestigung)
Feinkornhärtung (Kornfeinung)
Ausscheidungshärtung (Teilchenhärtung)
Was versteht man unter der VEGARDschen Regel?
Die VEGARDsche Regel erlaubt es, die Gitterkonstante eines Substitutionskristalls abzuschätzen. Sie postuliert die Gültigkeit einer linearen Mischungsregel für die Gitterkonstante.
Betrachtet werde der Einbau von Fremdatomen in einen Wirtskristall. Welche Bedingungen entscheiden, ob ein Substitutionsmischkristall über einen größeren Konzentrationsbereich zulegierter Atome gebildet werden kann?
Beide Komponenten (die Fremdatome und die Atome des Wirtskristalls) kristallisieren im gleichen oder in einem vergleichbaren Kristallgitter. Die Atomradien der Komponenten sind annähernd gleich groß: Der relative Unterschied der Atomradien ist kleiner als 10-15% . Zwischen den Komponenten besteht eine gewisse chemische Affinität.
P.11.10 Bei Bauteilen, die im Wasser rotieren (z.B. Schiffsschrauben oder Wasserkraftturbinenschaufeln), kann aufgrund lokal unterschiedlicher Relativgeschwindigkeiten zwischen Bauteil und Fluid ein Korrosionsangriff erfolgen. Welche Art von Korrosionselement liegt vor?
Konzentrationszelle (nasse Korrosion)
Welcher Werkstoffkennwert beschreibt die Fähigkeit eines Körpers lokale Temperatur differenzen auszugleichen?
Wärmeleitfähigkeit λ
Durch welche Überlegungen lassen sich aus dem Modell des isolierten Atompaares Aussagen zur Wärmeausdehnung gewinnen?
Ausdehnungskoeffizient α, Volumen oder Längenänderung aufgrund Temperaturschwankungen.
Was versteht man unter Phononen?
Gitterschwingungen
Welche Beziehung besteht zwischen der allgemeinen Gaskonstanten, R,unddermolaren Wärmekapazität eines einatomigen Stoffs, cV?
cV =3R
Was besagt die Matthiessen’sche Regel?
spezifischer elektrischer Widerstand eines Metalls setzt sich additiv aus einem thermisch bedingten und einem athermisch bedingten Anteil zusammen.
Wodurch wird der athermisch bedingte Anteil des spezifischen elektrischen Widerstands eines Metalls maßgeblich beeinflusst?
Er wird von der Reinheit (bzgl. chemischer Zusammensetzung) und Fehlerfreiheit (Regelmäßig keit der Atomanordnung) des metallischen Festkörpers bestimmt.
Sichtbares Licht trifft auf die Oberfläche eines metallischen Festkörpers. Innerhalb wievieler Atomlagen erfolgt eine vollständige Absorption der eintreffenden Photonen?
Die Absorption erfolgt innerhalb einer sehr dünnen Oberflächenschicht (etwa 100 Atomlagen).
Lenard Jones Potential:
Wie kommt man auf Gleichgewichtsabstand (Vorgehensweise)
Differential 0 setzen und nach x auflösen. Gleichgewicht ist bei Potentialminimum
Welche physikalischen Größen verknüpft das Drude Modell?
spezifischer elektrischer Widerstand,mittlere freie Flugzeit der Elektronen, effektive Elektronenmasse, Ladungsträgerdichte und Elementarladung der Elektronen.
Welche der folgenden physikalischen Eigenschaften eines Festkörpers lassen sich mit dem Modell des isolierten Atompaares erklären: Elastizität, Plastizität, Wärmeausdehnung, Wärmeleitfähigkeit, optische Eigenschaften?
Elastizität, Wärmeausdehnung
Welche der folgenden physikalischen Eigenschaften eines Festkörpers lassen sich mit dem Debye-Modell erklären: Plastizität, Wärmeausdehnung, Wärmeleitung, optische Eigenschaften?
Wärmeleitung
Auf welche Weise erfolgt überwiegend der Wärmetransport in metallischen Festkörpern?
freie Elektronen / Elektronengas
Die elektrische Leitfähigkeit σ beschreibt die Fähigkeit eines Stoffes, elektrischen Strom zu leiten. In welcher Beziehung steht diese Größe zum spezifischen elektrischen Widerstand ρ dieses Stoffes?
σ =1/rho
Welche physikalische Größe gibt an, welche Wärmemenge einem Mol eines Stoffs zugeführt werden muss, um seine Temperatur um einen Betrag ∆T =1K zu erhöhen? (Nennen Sie den Fachbegriff.)
Spezifische Wärmekapazität
Das Modell des isolierten Atompaares erlaubt auf Basis eines Wechselwirkungspotentials eine Abschätzung von Bindungslänge und Bindungsenergie. Skizzieren Sie im gegebenen Diagram den qualitativen Verlauf des Wechselwirkungspotentials in Abhängigkeit des Atomabstands und kennzeichnen Sie die Bindungslänge x0 sowie die Bindungsenergie UB.
Nennen Sie den Fachbegriff für die Naturkonstante, welche die Anzahl der Atome angibt, die in einem Mol Stoffmenge (eines elementaren Reinstoffs) enthalten sind.
Avogadro-Konstante
Nennen Sie den Fachbegriff für die Naturkonstante, welche den Energieinhalt eines Photons mit seiner Wellenlänge in Beziehung setzt.
Plancksches Wirkungsquantum
Fragen Cluster Spannungs Dehnungs Diagramm:
Welcher Kennwert wird mit E bezeichnet
Berechnen Sie den E-Modul für Probe a, wenn die Höhe eines Kästchens einer Kraft von 5kN entspricht und die Breite eines Kästchens einer Dehnung von 0,5%
Welcher Kennwert wird mit ReL bezeichnet?
Geben Sie mittels eines der beiden Diagramme (a oder b) an, wiegroßdieuntere Streckgrenze ist, wenn die Höhe ein Kästchen 5kN entspricht.
Welchen Kennwert bezeichnet die Abkürzung Rp0,2?
Welchen Kennwert bezeichnet die Abkürzung ReH?
Welchen Kennwert bezeichnet die Abkürzung Rm?
Berechnen Sie die Bruchdehnung der Probe (in %), wenn nach demVersuchdie Längenänderung ∆L =3,0mm beträgt?
Welchen Kennwert bezeichnet die Abkürzung A?ZeichnenSieA in mindestens eines der beiden Diagramme ein.
Berechnen Sie den Wert für Rm,wenn die Höhe eines Kästchens 5,0kN entspricht.
Welcher Kennwert wird mit Ag bezeichnet? Zeichnen Sie Ag in mindestens eines der beiden Diagramme ein.
Welcher Dehnungskennwert resultiert, wenn man die Hooke’sche Gerade entlang der Abszisse verschiebt, so dass diese das Maximum der Spannung-Dehnung-Kurve schneidet?
Welcher Kennwert wird mit AL bezeichnet? Zeichnen Sie AL in mindestens eines der beiden Diagramme ein.
Welche Brucheinschnürung ergibt sich, wenn sich der Durchmesser der Probe auf 10mm verringert?
Wie groß ist die Querschnittsfläche der Probe nach dem Bruch, wenn eine Bruchein schnürung von 10% ermittelt wurde?
Nach DIN muss beim Kerbschlagbiegeversuch das Pendel beim Auftreffen auf die Probe eine Mindestgeschwindigkeit von 7 m s−1 haben. Um welchen Winkel muss ein Pendel mit einer Länge von L=1,5 m aus der Ruhelage ausgelenkt werden, damit es mit einer Geschwindigkeit von v=7m s−1 auf die Probe trifft. Geben Sie Ihr Ergebnis in Grad auf zwei Nachkommastellen genau an.
Beim Kerbschlagbiegeversuch wird das Pendel (Länge L=1,5 m, Masse m=5,0 kg) auf eine Höhe von 2,5 m ausgelenkt und anschließend losgelassen. Welche Kerbschlagarbeit wurde verrichtet, wenn nach dem Durchtrennen der Probe das Pendel um einen Winkel von β =20◦auslenkt? Geben Sie Ihr Ergebnis in Joule auf eine Nachkommastelle genau an.
Nach einer Härteprüfung nach Vickers verblieb der skizzierte Eindruck im Materi al zurück. Die Messung der Längen der Diagonalen des Eindrucks ergibt d1=0,76mm und d2=0,84mm. Welche Vickers-Härte weist das Material auf, wenn die Prüfkraft zu F=500 N gewählt wurde? Runden Sie Ihr Ergebnis auf eine ganze Zahl.
Bei einer Härtemessung nach HBW wurde mit einer Hartmetallkugel mit einem Durch messer D=10 mm der skizzierte Eindruck im Material hinterlassen. Bei der Prüfung wurde eine Kraft von 12,3 kN eingestellt. Die als Maßstab angegebene Länge m beträgt 1,5mm. Bestimmen Sie für diesen Werkstoff die Brinell-Härte. Runden Sie auf eine ganze Zahl.
Nennen Sie den Fachbegriff für die Eigenschaft eines Werkstoffs, sich unter Belastung vor dem Versagen plastisch zu verformen.
Duktilität
Nennen Sie den Fachbegriff für die Richtungsabhängigkeit einer Eigenschaft.
Anisotropie
Nennen Sie dasjenige Härteprüfverfahren, bei dem die Eindringtiefe gemessen wird, um daraus den Härtewert zu ermitteln
Rockwell-Verfahren
Nennen Sie die beiden geometrischen Größen, die für die Ermittlung der Eindringoberflächefläche A im Zuge der Auswertung einer Brinell-Härtemessung benötigtwerden.
Durchmesser des bleibenden Eindrucks, Durchmesser der Hartmetallkugel
Aufgabe des Zugversuchs ist es, die Festigkeitseigenschaften sowie die Verformungseigenschaften eines Werkstoffs unter einachsiger Beanspruchung zu ermitteln. Nennen Sie den Fachbegriff für den Festigkeitskennwert, der einen abrupten Übergang vom elastischen zum plastischen Verhalten charakterisiert.
Streckgrenze
Nennen Sie den Fachbegriff für den Festigkeitskennwert, der einen kontinuierlichen Übergang vom elastischen zum plastischen Verhalten charakterisiert.
Dehngrenze
Nennen Sie den Fachbegriff für den Verformungskennwert, der den Übergang zwischen gleichförmiger (homogener) Verformung der Probe und Einschnüren der Probe charakerisiert.
Gleichmaßdehnung
Der Kerbschlagbiegeversuch eignet sich zum Studium der Temperaturabhängigkeit des Bruchverhaltens. Welches Bruchverhalten ist (bei metallischen Werkstoffen) im Allgemeinen eher bei niedrigen Temperaturen zu erwarten?
Sprödbruch, Trennbruch
Die technische Dehnung ε und die logarithmische Dehnung ϕ stellen zwei unterschied liche Formänderungsmaße dar. In welcher Beziehung stehen diese beiden Maße zueinander? Geben Sie eine entsprechende Gleichung an.
Wie bezeichnet man eine irreversible Formänderung mit deutlicher Zeitabhängigkeit der Verformung bei konstanter Belastung? Nennen Sie den Fachbegriff.
Kriechen
Welche Kennzahl beschreibt die Anzahl der nächsten Nachbarn eines Gitteratoms (bzw. allgemeiner: einer Struktureinheit) in einem Kristall?
Koordinationszahl
Welche der folgenden Netzebenen eines (einatomigen) kubisch raumzentrierten Gitters führen bei einem Beugungsexperiment zu Reflexen: (001), (110), (111), (200), (210), (211)?
Warum lassen sich mit Lichtwellen (im sichtbaren Bereich) keine Kristallstrukturen (Netzebenenabstände) bestimmen?
001
6 3 Dach 2
Die Achsbezeichnungena des
Berechnen Sie den Raumerfüllungsgrad einer kubisch-raumzentrierten Elementarzelle (in %) auf zwei Nachkommastellen genau.
Bestimmen Sie den max. Radius eines Atoms (in ˚ A), welches in die Oktaederlücke einer krz-Elementarzelle passt, ohne die Zelle zu verzerren auf zwei Nachkommastellen genau. Nehmen Sie dabei an, dass der Radius der Gitteratome R =140 ˚ A beträgt
Dann noch - 1 R um radius von Fremdatom zu bestimmen
Cluster Bindungsarten:
Ordnen Sie die Bindungsarten in der Reihenfolge steigender Bindungsenergie!
Welche Bindungsart(en) kann(können) gerichtet sein
Welche Bindungsart(en) beruht(beruhen) auf der Bildung vongemeinsamenElektro nenpaaren zwischen elektronegativen Atomen?
Bei welcher(welchen) Bindungsart(en) ist(sind) mindestens ein Bindungspartner ein Metallatom
Welche Bindungsart(en) spielt(spielen) bei Kunststoffen eine Rolle?
Nennen Sie die Koordinationszahl des kubisch flächenzentrierte Gitters.
12
Geben Sie den Raumerfüllungsgrad des kubisch raumzentrierten Gitters an.
Nennen Sie das Bravais Gitter für die (vollständig besetzte)kubischeKugelpackung mit geringster Packungsdichte.
kubisch primitiv
Aus wievielen Einzelrichtungen besteht die Richtungsfamilie ⟨100⟩
6
Nennen Sie die Richtungsfamilie der dichtest gepackten Richtungen im kubisch raum zentrierten Gitter.
111
Nennen Sie die Stapelfolge der {110} Ebenen des kubisch primitiven Gitters.
ABAB
{111}
Die Gleitebene und die Gleitrichtung bilden gemeinsam das Gleitsystem. Was ist unter den Begriffen Gleitebene, Gleitrichtung und Gleitsystem zu verstehen?
Erklären Sie den Begriff Schmidfaktor und definieren Sie das Intervall, in welchem dieser liegen kann?
Der Schmidfaktor gibt die Winkelbeziehung zwischen Belastungsrichtung, Gleitebenennormalen und Gleitrichtung bei uniaxialer Belastung und Einfachgleiten an. Der Betrag des Schmidfaktors liegt im Intervall zwischen 0 und 0,5.
Nennen Sie die Anzahl der möglichen Gleitsysteme im hexagonalen Kristallgitter mit dichtester Kugelpackung.
Nennen Sie unter Verwendung der Millerschen Indizes zur Bezeichnung von Ebenen familien und Richtungsfamilien die möglichen Gleitsysteme im hexagonal dichtest gepackten Kristallsystem.
Eine vollständige Schraubenversetzung gleite in einem kubisch raumzentrierten Git ter (Gitterkonstante a)auf einer (1¯ 10) Ebene und habe den Burgersvektor a 2 [11¯ 1].GebenSie die Millerschen Indizes einer Gleitebene desselben Gleitsystems an, auf der diese Versetzung quergleiten könnte.
101
Nennen Sie mindestens zwei verschiedene nulldimensionale Gitterbaufehler
Leerstellen, Zwischengitteratome, Fremdatome auf Gitterplätzen, Fremdatome auf Zwischengitterplätzen
Nennen Sie die Fachbegriffe für zwei verschiedene dreidimensionale Gitterbaufehler
Ausscheidungen, Hohlräume (Poren), Gasbläschen, Einschlüsse
Wenn eine Versetzungslinie gekrümmt ist, wirkt auf sie eine mechanische Spannung. Wie wird diese Spannung bezeichnet? Nennen Sie den Fachbegrif
Orowan Spannung
Nennen Sie die nichtkonservative Bewegungsform, die von Stufenversetzungen ausge führt werden kann
Klettern
Welchen Betrag hat der Burgersvektor b einer vollständigen Versetzung in einem ku bisch flächenzentrierten Kristallgitter (Gitterkonstante a)
Betrachtet werde die Aufspaltung einer vollständigen Versetzung in zwei Partialver setzungen. Von welchem flächenspezifischen Energiemaß hängt die Aufspaltweite der beiden Partialversetzungen ab? Nennen Sie den Fachbegriff.
Stapelfehlerenergie
Betrachtet werde eine vollständige Stufenversetzung sowie eine vollständige Schraubenversetzung. Welche der Versetzungen hat die höhere Eigenenergie?
Cluster Phasendiagramm:
Welche Linien a bis h des Zustandsdiagramms sind Teile der Soliduslinie?
Welche Linien a bis h des Zustandsdiagramms sind Teile der Liquiduslinie?
Welche Linien a bis h des Zustandsdiagramms beschreiben die Löslichkeitsgrenze von Silber in festem Platin?
Welche Linien a bis h des Zustandsdiagramms beschreiben die Löslichkeitsgrenze von Platin in festem Silber?
Aus einer Legierung mit einem Platinanteil von 70Masse-% wird ein Schmuckstück mit einer Masse von 1000g vergossen. Berechnen die Masse an Schmelze, die 0,001◦C oberhalb der peritektischen Temperatur vorliegt. Geben Sie Ihr Ergebnis in Gramm auf eine Nachkommastelle gerundet an.
Aus einer Legierung mit einem Platinanteil von 70 Masse-% wird ein Schmuckstück mit einer Masse von 1000 g vergossen. Berechnen Sie, welche Masse an α bei einer Temperatur von 0,001◦C unterhalb der peritektischen Temperatur vorliegt. Geben Sie Ihr Ergebnis in Gramm auf eine Nachkommastelle gerundet an
Berechnen Sie mithilfe der vorhergehenden Teilaufgaben, welche Masse an β bei einer Legierung mit einem Platinanteil von 70 Masse-% während der peritektischen Reaktion gebildet (oder verbraucht) wird
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