Werkstofftechnik: Einfluss der Gitterstruktur

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Questions and Answers

Warum ist Reines Magnesium schlecht kalt umformbar?

  • Es hat zwei definierte Gleitebenen.
  • Es ist bei höheren Temperaturen besser formbar. (correct)
  • Es hat eine hohe Ready-to-use-Kapazität.
  • Es hat nur drei Gleitsysteme. (correct)

Wie viele Gleitsysteme hat das hexagonal dicht gepackte (hdp) Gitter?

  • 6
  • 3 (correct)
  • 4
  • 12

Welche Gleitebene ist für Gitterstruktur bei Kfz definiert?

  • {112}
  • {0001}
  • {110}
  • {111} (correct)

Was ist eine charakteristische Eigenschaft des kubisch raumzentrierten (Krz) Gitters?

<p>Es gibt keine definierte Gleitebene. (C)</p> Signup and view all the answers

Welche Gleitarten sind bei der hexagonal dicht gepackten Struktur (hdp) vorhanden?

<p>Basal- und Prismengleitung (B)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt die c/a-Verhältnis für Titan in Bezug auf seine Gleitebenen?

<p>1,63 für Pyramidalgleitung (B)</p> Signup and view all the answers

Welche beiden wichtigsten Legierungselemente sind entscheidend für Mg-Legierungen?

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

Welche Struktur hat die höchste Anzahl von Gleitsystemen?

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

Was ist die Gitterstruktur von reinem Titan?

<p>Hexagonales dichtestes Packung (C)</p> Signup and view all the answers

Wie viele Gleitsysteme sind im Gitter von reinem Titan vorhanden?

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

Welche physikalische Eigenschaft ist nicht typisch für Titan?

<p>Hohe elektrische Leitfähigkeit (A)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt am besten das Verformungsverhalten von reinem Titan?

<p>Es ist mäßig kalt umformbar. (C)</p> Signup and view all the answers

Welches Verhältnis zeigt eine vorteilhafte Beziehung für Titanlegierungen in der Luftfahrt?

<p>Hohe Zugfestigkeit zu niedrigem Gewicht (D)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Merkmale beschreibt am besten die Ausdehnungseigenschaft von Titan?

<p>9 × 10-6/K (C)</p> Signup and view all the answers

Was muss bei der Verarbeitung von reinem Titan besonders beachtet werden?

<p>Es erfordert hohe Energie für die Bearbeitung. (A)</p> Signup and view all the answers

Welche Aussage über die Korrosionsbeständigkeit von Titan ist korrekt?

<p>Titan bietet hohe Korrosionsbeständigkeit in chemischen Apparaten. (D)</p> Signup and view all the answers

Welche physikalische Eigenschaft hat Magnesium nicht?

<p>Zugfestigkeit von bis zu 300 N/mm² (D)</p> Signup and view all the answers

Welches Metall dient hauptsächlich der Kornfeinung?

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

Welches der folgenden Gießverfahren ist kein Verfahren für Magnesium-Gusslegierungen?

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

Welche Substanz erhöht die Warmfestigkeit von Magnesium bis 300 °C?

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

Welches ist die häufigste Ursache für die Oxidation ungeschützter Magnesiumteile?

<p>Sauerstoff in der Luft (A)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt nicht einen Nachteil von Magnesium?

<p>Beständigkeit gegen Seeluft (D)</p> Signup and view all the answers

Welcher der folgenden Werte für Dichte ist korrekt für Magnesium?

<p>1,74 g/cm³ (A)</p> Signup and view all the answers

Wer hat signifikanten Einfluss auf die Mischkristallverfestigung von Legierungen?

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

Was passiert mit der Härte von Al-Cu Legierungen bei einer steigenden Auslagerungstemperatur?

<p>Die Härte sinkt. (A)</p> Signup and view all the answers

Was ist ein Effekt der Überalterung bei der Ausscheidungshärtung?

<p>Ostwald Reifung. (B)</p> Signup and view all the answers

Welche Härte hat ein Al-Cu System bei 148°C nach einer bestimmten Zeit der Ausscheidung?

<p>Ca. 120 HB (C)</p> Signup and view all the answers

Welche Auslagerungstemperatur führt zur geringsten Anzahl von Ausscheidungen in einem Al-Cu System?

<p>300°C (B)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen beschreibt nicht die Guinier Preston Zonen?

<p>Sie entstehen bei sehr hoher Temperatur. (A)</p> Signup and view all the answers

Was ist das Hauptziel der Ausscheidungshärtung in Al-Cu Systemen?

<p>Verbesserung der mechanischen Eigenschaften. (C)</p> Signup and view all the answers

Welcher Prozess beschreibt das Ausscheidungswachstum in Al-Cu Systemen?

<p>Diffusionskontrollierter Wachstum. (A)</p> Signup and view all the answers

Wie verändert sich die Härte bei einer längeren Glühzeit während der Ausscheidungshärtung?

<p>Es kommt zu einem maximalen Härtewert, der anschließend abnimmt. (C)</p> Signup and view all the answers

Welche Eigenschaften macht feine Späne und Schleifstaub von Ti-Legierungen leicht entzündlich?

<p>Hohe O-Affinität (A)</p> Signup and view all the answers

Welche Behandlungsmethoden sind geeignet, um Ti Legierungen zu schweißen?

<p>Schweißen unter Schutzatmosphäre (B)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Legierungen sind keine α-Legierungen?

<p>Ti-6Al-4V (D)</p> Signup and view all the answers

Welches Element stabilisiert die α-Phase in reinem Titan?

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

Für welche Anwendung ist unlegiertes Titan der Grade 1 ungeeignet?

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

Welche Eigenschaften hat Grade 4 Titan?

<p>Hohe Belastbarkeit bei mäßiger Duktilität (A)</p> Signup and view all the answers

Was ist ein typisches Einsatzgebiet von Titanlegierungen?

<p>Turbinenschaufeln in Triebwerken (A)</p> Signup and view all the answers

Wodurch wird die Zerspanbarkeit von Titanlegierungen erschwert?

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

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Study Notes

Gitterstruktur und Verformungsverhalten

  • Rein-Magnesium ist bei Raumtemperatur schlecht kalt umformbar, besser bei 220°C.
  • Das hdp-Gitter hat nur 3 Gleitsysteme, was die Verformbarkeit einschränkt.
  • Kfz-Gitter: definierte Gleitebene {111} und Gleitrichtung, insgesamt 12 Gleitsysteme.
  • Krz-Gitter hat eine undefinierte Gleitebene, aber definierte Gleitrichtungen, mit 48 Gleitsystemen (12 auf {110}, 12 auf {112}, 24 auf {123}).

Legierungselemente für Mg-Legierungen

  • Wichtige Legierungselemente:
    • Mangan (Mn) für Korrosionsbeständigkeit.
    • Aluminium (Al) für Mischkristallverfestigung.
    • Zink (Zn) für eine weitere Form der Mischkristallverfestigung.
    • Thorium (Th) erhöht die Warmfestigkeit bis 220°C bzw. 300°C.
    • Zirkonium (Zr) wird zur Kornfeinung eingesetzt.

Physikalische Eigenschaften von Magnesium

  • Dichte: 1,74 g/cm³ (geringste Dichte aller technisch nutzbaren Metalle).
  • Schmelztemperatur: 649°C.
  • Ausdehnungskoeffizient: 25 x 10^-6/K.
  • Elastizitätsmodul: 45 GPa.
  • Zugfestigkeit: 80 bis 180 N/mm².
  • Bruchdehnung: 1 bis 12 %.
  • Nachteile:
    • Schlechte Umformbarkeit im kalten Zustand.
    • Nach Kaltwalzen ausgeprägte Textur, die durch Rekristallisationsglühen nicht beseitigt werden kann.
    • Ungeschützte Teile erhalten Oxidhaut an Luft, sind in Seeluft nicht beständig.

Gießverfahren für Magnesium-Gusslegierungen

  • Sandguss: kostengünstig, verlorene Form.
  • Kokillenguss: teurer, Dauerform.
  • Druckguss: verwendet ebenfalls Dauerform.

Titan und seine Eigenschaften

  • Gitterstruktur: Hexagonal dichteste Packung (hdp) bis 882°C, danach krz.
  • Rein-Titan ist mäßig kalt umformbar, mit nur 3 Gleitsystemen.
  • Physikalische Eigenschaften:
    • Dichte: 4,5 g/cm³.
    • Schmelztemperatur: 1670°C.
    • Ausdehnungskoeffizient: 9 x 10^-6/K.
    • Zugfestigkeit: 240 bis 360 N/mm².
    • Elastizitätsmodul: 110 GPa.
  • Verwendung: Luftfahrt, chemische Apparate, Medizintechnik.

Verarbeitung von reinem Titan

  • Hohe Sauerstoffaffinität, feine Späne und Schleifstaub sind leicht entzündlich.
  • Hohe Sauerstofflöslichkeit erfordert Wärmebehandlungen unter Edelgas oder Vakuum.
  • Schweißen sollte unter Schutzatmosphäre erfolgen.
  • Difficult to machine due to toughness.

Titanlegierungen

  • Verschiedene Gruppen: α-Legierungen, β-Legierungen, near-α-Legierungen, α+β-Legierungen.
  • Mischkristallverfestigung durch Legierungselemente:
    • Aluminium, Zinn, Sauerstoff stabilisieren die α-Phase (hdp).
    • Vanadium, Chrom, Eisen stabilisieren die β-Phase (krz).

Einsatzbereiche von reinem Titan

  • Orthopädische Temporärimplantate (z.B. Ti4).
  • Titanbeschichtungen in verschiedenen Gütegraden (Grade 1-4).
  • Grade 1: höchste Korrosionsbeständigkeit und Formbarkeit, niedrigste Belastung.
  • Grade 4: hohe Belastbarkeit, mäßige Duktilität.

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