Werkstofftechnik: Einfluss der Gitterstruktur

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?

3 (correct)

Welche Gleitebene ist für Gitterstruktur bei Kfz definiert?

{112}

{0001}

{110}

{111} (correct)

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

Es gibt keine definierte Gleitebene. Signup and view all the answers

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

Basal- und Prismengleitung Signup and view all the answers

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

1,63 für Pyramidalgleitung Signup and view all the answers

Welche beiden wichtigsten Legierungselemente sind entscheidend für Mg-Legierungen?

Aluminium und Zink Signup and view all the answers

Welche Struktur hat die höchste Anzahl von Gleitsystemen?

Kfz Signup and view all the answers

Was ist die Gitterstruktur von reinem Titan?

Hexagonales dichtestes Packung Signup and view all the answers

Wie viele Gleitsysteme sind im Gitter von reinem Titan vorhanden?

3 Gleitsysteme Signup and view all the answers

Welche physikalische Eigenschaft ist nicht typisch für Titan?

Hohe elektrische Leitfähigkeit Signup and view all the answers

Was beschreibt am besten das Verformungsverhalten von reinem Titan?

Es ist mäßig kalt umformbar. Signup and view all the answers

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

Hohe Zugfestigkeit zu niedrigem Gewicht Signup and view all the answers

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

9 × 10-6/K Signup and view all the answers

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

Es erfordert hohe Energie für die Bearbeitung. Signup and view all the answers

Welche Aussage über die Korrosionsbeständigkeit von Titan ist korrekt?

Titan bietet hohe Korrosionsbeständigkeit in chemischen Apparaten. Signup and view all the answers

Welche physikalische Eigenschaft hat Magnesium nicht?

Zugfestigkeit von bis zu 300 N/mm² Signup and view all the answers

Welches Metall dient hauptsächlich der Kornfeinung?

Zirconium (Zr) Signup and view all the answers

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

Wasserverguss Signup and view all the answers

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

Thorium (Th) Signup and view all the answers

Welches ist die häufigste Ursache für die Oxidation ungeschützter Magnesiumteile?

Sauerstoff in der Luft Signup and view all the answers

Was beschreibt nicht einen Nachteil von Magnesium?

Beständigkeit gegen Seeluft Signup and view all the answers

Welcher der folgenden Werte für Dichte ist korrekt für Magnesium?

1,74 g/cm³ Signup and view all the answers

Wer hat signifikanten Einfluss auf die Mischkristallverfestigung von Legierungen?

Zink (Zn) Signup and view all the answers

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

Die Härte sinkt. Signup and view all the answers

Was ist ein Effekt der Überalterung bei der Ausscheidungshärtung?

Ostwald Reifung. Signup and view all the answers

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

Ca. 120 HB Signup and view all the answers

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

300°C Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen beschreibt nicht die Guinier Preston Zonen?

Sie entstehen bei sehr hoher Temperatur. Signup and view all the answers

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

Verbesserung der mechanischen Eigenschaften. Signup and view all the answers

Welcher Prozess beschreibt das Ausscheidungswachstum in Al-Cu Systemen?

Diffusionskontrollierter Wachstum. Signup and view all the answers

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

Es kommt zu einem maximalen Härtewert, der anschließend abnimmt. Signup and view all the answers

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

Hohe O-Affinität Signup and view all the answers

Welche Behandlungsmethoden sind geeignet, um Ti Legierungen zu schweißen?

Schweißen unter Schutzatmosphäre Signup and view all the answers

Welche der folgenden Legierungen sind keine α-Legierungen?

Ti-6Al-4V Signup and view all the answers

Welches Element stabilisiert die α-Phase in reinem Titan?

Aluminium Signup and view all the answers

Für welche Anwendung ist unlegiertes Titan der Grade 1 ungeeignet?

Hochbelastete Maschinenteile Signup and view all the answers

Welche Eigenschaften hat Grade 4 Titan?

Hohe Belastbarkeit bei mäßiger Duktilität Signup and view all the answers

Was ist ein typisches Einsatzgebiet von Titanlegierungen?

Turbinenschaufeln in Triebwerken Signup and view all the answers

Wodurch wird die Zerspanbarkeit von Titanlegierungen erschwert?

Hohe Zähigkeit Signup and view all the answers

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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Description

In diesem Quiz wird der Einfluss der Gitterstruktur auf das Verformungsverhalten von Rein-Magnesium erläutert. Insbesondere wird auf die Kaltumformbarkeit und die Eigenschaften des Hdp-Gitters mit seinen Gleitsystemen eingegangen. Testen Sie Ihr Wissen über die Werkstofftechnik und die spezifischen Gleitebenen!