Leichtmetalle und Magnesium

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Questions and Answers

Welche Dichteklasse bezeichnet Leichtmetalle?

  • ρ > 5 g/cm³
  • ρ zwischen 5 und 8 g/cm³
  • ρ < 5 g/cm³ (correct)
  • ρ < 3 g/cm³

Was ist die Gitterstruktur von reinem Magnesium?

  • Kubisch-flächenzentriert (kfz)
  • Tetraedrisch
  • Kubisch-raumzentriert (krz)
  • Hexagonal-dichteste Packung (hdp) (correct)

Welches Material wird als Schwermetall klassifiziert?

  • Titan
  • Magnesium
  • Aluminium
  • Kupfer (correct)

Welche der folgenden Metalle ist kein Leichtmetall?

<p>Nickel (C)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen trifft auf Keramiken zu?

<p>Sie sind in der Regel spröder als Metalle. (B)</p> Signup and view all the answers

Welches Merkmal ist charakteristisch für alle Schwermetalle?

<p>Dichte über 5 g/cm³ (B)</p> Signup and view all the answers

Welche Eigenschaft unterscheidet Leichtmetalle von Schwermetallen?

<p>Sie haben weniger als 5 g/cm³ Dichte. (D)</p> Signup and view all the answers

Welches Metall hat eine Hexagonal-dichteste Packung als Gitterstruktur?

<p>Magnesium (B)</p> Signup and view all the answers

Wie beeinflusst die Kaltverformung von Kupfer die Bruchdehnung?

<p>Die Bruchdehnung nimmt ab. (D)</p> Signup and view all the answers

Welchen Einfluss hat die Kaltverformung von Kupfer auf die Zugfestigkeit?

<p>Die Zugfestigkeit nimmt zu. (C)</p> Signup and view all the answers

Wie verändert sich die Härte von Kupfer durch Kaltverformung?

<p>Die Härte nimmt bis zu einem gesättigten Zustand zu. (D)</p> Signup and view all the answers

Warum sollte man beim Schmelzschweißen von Kupfer O-freies Kupfer verwenden?

<p>Um Wasserstoffkrankheit zu vermeiden. (B)</p> Signup and view all the answers

Was kann durch die Aufnahme von Wasserstoff in Kupfer geschehen?

<p>Wasserdampf kann Werkstofftrennungen verursachen. (C)</p> Signup and view all the answers

Wie werden Kupfer-Legierungen hauptsächlich verfestigt?

<p>Durch misch-kristallverfestigung mit bestimmten Elementen. (B)</p> Signup and view all the answers

Welches Element in einem Kupfer-Legierungssystem könnte zur Bruchdehnung beitragen?

<p>Zink. (C)</p> Signup and view all the answers

Welche Reaktion beschreibt die Wasserstoffaufnahme in Kupfer bei Schweißprozessen?

<p>H2 + Cu2O → 2Cu + H2O (D)</p> Signup and view all the answers

Was geschieht mit dem Härtemaximum, wenn die Auslagerungstemperatur steigt?

<p>Das Härtemaximum sinkt. (D)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen über die Ausscheidungshärtung ist korrekt?

<p>Die Löslichkeit von Fremdatomen im Wirtsgitter nimmt mit steigender Temperatur zu. (D)</p> Signup and view all the answers

Welche Härte HB wird bei 300°C nach längerer Auslagerungszeit typischerweise erreicht?

<p>Ca. 80 HB (C)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt die Ostwald-Reifung in Bezug auf Ausscheidungen?

<p>Es handelt sich um eine negative Entwicklung der Ausscheidungen. (D)</p> Signup and view all the answers

Wie verhält sich die Härte in Abhängigkeit von der Zeit bei der Ausscheidungshärtung?

<p>Die Härte erreicht ein Maximum und nimmt dann ab. (C)</p> Signup and view all the answers

Welche Zonen werden im Zusammenhang mit dem Guinier-Preston untersucht?

<p>Koherente und inkohärente Zonen. (A)</p> Signup and view all the answers

Welches Phänomen tritt auf, wenn die Lösung von Fremdatomen im Wirtsgitter zu hoch ist?

<p>Abnahme der Anzahl an Ausscheidungen. (C)</p> Signup and view all the answers

Welcher Aspekt wird in der Härte-Halterbarkeit von Al-Cu Systemen nicht berücksichtige?

<p>Einfluss von mechanischen Belastungen. (C)</p> Signup and view all the answers

Welcher der folgenden Faktoren hat keinen Einfluss auf die Dehngrenze von Legierungen?

<p>Schmelztemperatur (A)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Elemente sind entscheidend für die innere Oxidationsbeständigkeit von Ni-Legierungen?

<p>Al und Si (A)</p> Signup and view all the answers

Welches Element ist nicht an der Mischkristallhärtung von zunderfesten Ni-Legierungen beteiligt?

<p>Al (A)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Legierungselemente ist besonders wichtig für die Korrosionsbeständigkeit in wässrigen Medien?

<p>Cu (C)</p> Signup and view all the answers

Welcher E-Modul-Wert könnte typisch für hochwarmfeste Ni-Legierungen sein?

<p>210 GPa (B)</p> Signup and view all the answers

Was geschieht mit der Zugfestigkeit bei Steigerung des Nickelgehalts in einer Legierung?

<p>Sie nimmt zu (C)</p> Signup and view all the answers

Welches Element sollte vermieden werden, um eine hohe Korrosionsbeständigkeit in wässrigen Medien zu gewährleisten?

<p>Fe (C)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Eigenschaften beschreibt am besten die Bruchdehnung bei Ni-Legierungen?

<p>Variable zwischen 2 und 60 % (C)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt die Gitterstruktur des Rein-Magnesiums bezüglich seiner Verformbarkeit bei niedrigen Temperaturen?

<p>Es ist schlecht kalt umformbar, besser bei 220°C. (B)</p> Signup and view all the answers

Wie viele Gleitsysteme hat die hdp-Gitterstruktur (hoch-dicht gepackt)?

<p>3 Gleitsysteme (B)</p> Signup and view all the answers

Welche Gleitebene wird für die kubisch flächenzentrierte (Kfz) Gitterstruktur verwendet?

<p>{111} (B)</p> Signup and view all the answers

In Bezug auf die Gleitmechanismen unterscheidet sich die hexagonal dicht gepackte (hdp) Struktur von kubisch raumzentrierter (Krz) Struktur durch?

<p>Eindeutige definierte Gleitebene und Gleitrichtung. (B)</p> Signup and view all the answers

Was sind die beiden wichtigsten Legierungselemente für Magnesium-Legierungen?

<p>Aluminium und Zink (A)</p> Signup and view all the answers

Welche Gleitmechanismen sind in der hdp-Gitterstruktur definiert?

<p>Basalgleitung, Prismengleitung, Pyramidalgleitung (D)</p> Signup and view all the answers

Wie heben sich die Gleitsysteme der krz-Gitterstruktur voneinander ab?

<p>Jedes Gleitmechanismus hat unterschiedliche Gleitebenen. (B)</p> Signup and view all the answers

Was ist die Beziehung zwischen der Temperatur und der Umformbarkeit von Rein-Magnesium?

<p>Die Umformbarkeit verbessert sich bei höheren Temperaturen. (D)</p> Signup and view all the answers

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Study Notes

Leichtmetalle

  • Magnesium, Titan, Aluminium, Kupfer, Nickel sind einige Leichtmetalle mit Dichte ρ < 5 g/cm³.
  • Schwermetalle wie Kobalt haben eine Dichte ρ > 5 g/cm³.

Magnesium

  • Reines Magnesium weist eine hexagonal-dichteste Packung (hdp) auf.
  • Aus der hdp Gitterstruktur ergeben sich nur 3 Gleitsysteme, was die Kaltumformbarkeit bei Raumtemperatur einschränkt; bessere Verformungseigenschaften bei 220°C.

Gleitsysteme

  • Kubisch-flächenzentriertes Gitter (Kfz) hat definierte Gleitebenen {111} und 12 Gleitsysteme.
  • Kubisch-raumzentriertes Gitter (Krz) hat keine definierten Gleitebenen, sondern nur definierte Gleitrichtungen, was 24 Gleitsysteme ermöglicht.
  • Für die hdp Struktur hat die Basisgleitung 3 Gleitsysteme.

Legierungselemente für Magnesium

  • Aluminium und Zink sind die beiden wichtigsten Legierungselemente für Magnesiumlegierungen.
  • Temperaturabhängigkeit der Härte bei Ausscheidungshärtung: Mit steigender Temperatur sinkt das Härtemaximum aufgrund höherer Löslichkeit im Wirtsgitter.

Kupfer

  • Kaltverformung von Kupfer hat folgende Einflüsse:
    • Bruchdehnung nimmt ab.
    • Zugfestigkeit steigt.
    • Härte nimmt bis zu einem gesättigten Zustand zu.
  • O-freies Kupfer sollte für Schmelzschweißen verwendet werden, um Wasserstoffkrankheit zu vermeiden, welche Werkstofftrennungen verursacht.

Kupferlegierungen

  • Mischkristallverfestigung von Kupferlegierungen erfolgt durch Zink, Zinn, Nickel je nachdem, welche Elemente legiert sind.
  • Physikalische Eigenschaften von Kupfer:
    • Dichte: 8,88 g/cm³
    • Schmelztemperatur: 1435 °C
    • E-Modul: 210 GPa
    • Zugfestigkeit: 370…700 N/mm²
    • Bruchdehnung: 2…60 %

Nickel

  • Zunahme des Nickelgehalts in Legierungen führt zu einer Erhöhung der Dehngrenze.
  • Hochtemperaturkorrosionsbeständigkeit gegen äußere Oxidation durch Cr und Mo sowie innere Oxidation durch Al und Si.
  • Korrosionsbeständigkeit in wässrigen Medien wird durch Cr, Mo und Cu verbessert.
  • Mischkristallhärtung von Nickellegierungen erfolgt durch Elemente wie Mn und Si.
  • Hochwarmfeste Nickellegierungen nutzen Ausscheidungshärtung durch Al und Ti.

Anwendungen von Ni-Basis Superlegierungen

  • Ni-Basis Superlegierungen finden Einsatz in Hochtemperatur- und Korrosionsanwendungen, unter anderem in der Luftfahrt- und Energietechnik.
  • Verfestigungsmechanismen: Mischkristallverfestigung und Ausscheidungshärtung werden bei diesen Legierungen eingesetzt.

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