Werkstofftechnik II - Übung
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Questions and Answers

Welches Material hat eine Dichte von weniger als 5 g/cm³?

  • Nickel
  • Aluminium (correct)
  • Kobalt
  • Titan (correct)

    • Welche Gitterstruktur besitzt reines Magnesium?

  • Körperzentrierte Struktur
  • Hexagonal dichteste Packung (correct)
  • Kubisch zentriert
  • Kubisch flächenzentriert

    • Welches dieser Materialien zählt zu den Schwermetallen?

  • Magnesium
  • Mangan
  • Aluminium
  • Kobalt (correct)

    • Warum sind feine Späne und Schleifstaub von Titan leicht entzündlich?

    <p>Sie haben eine hohe O-Affinität.</p> Signup and view all the answers

    Welche Eigenschaft zeigt Magnesium nicht?

    <p>Hohe Temperaturbeständigkeit</p> Signup and view all the answers

    Was ist ein wichtiges Merkmal von reinem Titan hinsichtlich der Zerspanbarkeit?

    <p>Es ist zäh und schwierig zerspanbar.</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Werkstoffe ist kein Leichtmetall?

    <p>Kupfer</p> Signup and view all the answers

    Welche Legierungselemente stabilisieren die α-Phase in Titanlegierungen?

    <p>Al, Sn, O</p> Signup and view all the answers

    Welcher Werkstoff hat eine Dichte von mehr als 5 g/cm³?

    <p>Nickel</p> Signup and view all the answers

    Welches Element stabilisiert die β-Phase in Titanlegierungen?

    <p>V</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt die hexagonale dichteste Packung am besten?

    <p>Eine Anordnung von Atomen mit höchster Packungsdichte</p> Signup and view all the answers

    Welcher Grade von unlegiertem Titan hat die höchste Korrosionsbeständigkeit?

    <p>Grade1</p> Signup and view all the answers

    Welches dieser Metalle erreicht eine hohe Festigkeit im Leichtmetallbereich?

    <p>Aluminium</p> Signup and view all the answers

    Für welche Anwendung wird Grade4 von unlegiertem Titan hauptsächlich eingesetzt?

    <p>Temporärimplantate</p> Signup and view all the answers

    Welches ist eine der Hauptanwendungen von Titanlegierungen?

    <p>Flugzeugbau</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt die Zähigkeit von Titan im Kontext zu dessen Verarbeitung?

    <p>Titan hat eine hohe Zähigkeit und ist schwer zu zerspanen.</p> Signup and view all the answers

    Welche Eigenschaft hat Magnesium nicht?

    <p>Hohe Umformbarkeit</p> Signup and view all the answers

    Welche additive Legierung verbessert die Warmfestigkeit von Magnesium-Gusslegierungen?

    <p>Thorium</p> Signup and view all the answers

    Was ist ein Nachteil von Magnesium-Cast-Legierungen?

    <p>Oxidbildung an ungeschützten Teilen</p> Signup and view all the answers

    Welches Gießverfahren ist nicht für Magnesium-Gusslegierungen geeignet?

    <p>Vakuumguss</p> Signup and view all the answers

    Welches Element dient der Kornfeinung in Magnesium-Legierungen?

    <p>Zirkonium</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Eigenschaften gehört nicht zu Magnesium?

    <p>Zugfestigkeit über 300 N/mm²</p> Signup and view all the answers

    Welche Eigenschaft beschreibt nicht die Mischkristallverfestigung?

    <p>Verbessert die Verformbarkeit</p> Signup and view all the answers

    Welches Material hat eine stärkere Tendenz zur Oxidation in Seeluft?

    <p>Magnesium</p> Signup and view all the answers

    Was geschieht während des Lösungsglühens?

    <p>Alle Elemente der Legierung gehen in Lösung und bilden einen homogener Mischkristall.</p> Signup and view all the answers

    Welcher Prozess wird durch schnelles Abschrecken verhindert?

    <p>Die Diffusion und Bildung von Ausscheidungen.</p> Signup and view all the answers

    Welche Temperatur ist typisch für das Auslagern von Al-Cu Legierungen?

    <p>RT-200°C.</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt die Struktur eines überschrittenen Mischkristalls?

    <p>Es resultiert aus dem schnellen Abschrecken und es wird keine Diffusion ermöglicht.</p> Signup and view all the answers

    Welches der folgenden Elemente bildet Ausscheidungen in der Legierung AlMgSi?

    <p>Mg2Si.</p> Signup and view all the answers

    Welche Funktion hat das Warmauslagern in der Ausscheidungshärtung?

    <p>Ermöglicht die Bildung von stabilen Ausscheidungen durch reduzierte Beweglichkeit.</p> Signup and view all the answers

    Was bewirkt eine Erhöhung der Auslagerungstemperatur auf die Härte der Legierung?

    <p>Die Härte kann zunächst steigen und dann wieder abnehmen.</p> Signup and view all the answers

    Warum ist es wichtig, alle Elemente in Lösung zu bringen während des Lösungsglühens?

    <p>Um einen homogenen Mischkristall zu erzeugen und später eine gezielte Ausscheidung zu ermöglichen.</p> Signup and view all the answers

    Mit welchem Legierungselement wird Aluminium-Gusslegierung zur Mischkristallverfestigung verstärkt?

    <p>Mg</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Gießverfahren sind für Aluminium-Gusslegierungen geeignet?

    <p>Druckguss</p> Signup and view all the answers

    Welche Al-Si-Legierung ist besonders geeignet für das Gießen aufgrund eines niedrigen Schmelzpunkts?

    <p>Eutektische Legierungen</p> Signup and view all the answers

    Welche Aluminium-Gusslegierung ist generell nicht für das Schweißen geeignet?

    <p>AlSiCu</p> Signup and view all the answers

    Was ist ein charakteristisches Problem bei der Schweißeignung von AlMg-Legierungen?

    <p>Rißneigung aufgrund von Oxidhaut</p> Signup and view all the answers

    Welche Eigenschaften macht AlSiMg-Gusslegierungen schweißgeeignet bei Sandgussverfahren?

    <p>Hohe Porenfreiheit</p> Signup and view all the answers

    Was ist ein häufiges Problem bei der Schweißbarkeit von AlSiCu-Legierungen?

    <p>Rißneigung wegen Dehnung</p> Signup and view all the answers

    Was ist der Hauptgrund, warum Druckgusslegierungen von Aluminium problematische Schweißeigenschaften aufweisen?

    <p>Hoher Porengehalt</p> Signup and view all the answers

    Study Notes

    Werkstofftechnik II

    • Behandlung wichtiger Werkstoffe: Magnesium, Titan, Aluminium, Kupfer, Nickel, Kobalt und Keramiken.
    • Unterscheidung zwischen Leichtmetallen (Dichte < 5 g/cm³) und Schwermetallen (Dichte > 5 g/cm³).

    Magnesium

    • Reines Magnesium hat eine hexagonal-dichteste Packung (hdp) als Gitterstruktur.

    • Legierungsbestandteile zur Verbesserung der Eigenschaften:

      • Mangan (Mn) – erhöht die Korrosionsbeständigkeit
      • Aluminium (Al) – trägt zur Mischkristallverfestigung bei
      • Zink (Zn) und Thorium (Th) – erhöhen Warmfestigkeit bis 220°C bzw. 300°C
      • Zirconium (Zr) – fördert die Kornfeinung.

    • 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…180 N/mm²
      • Bruchdehnung: 1…12 %

    • Nachteile:

      • Schwierig umformbar, herausgebildete Textur nach Kaltwalzen schwer zu beseitigen
      • Bildung einer Oxidhaut in ungeschützten Teilen bei Luftkontakt.

    Gießverfahren für Magnesium

    • Sandguss: kostengünstig, verlorene Form, leicht entzündlich.
    • Kokillenguss: teurere Form, dauerhafte Form.
    • Druckguss: hohe O-Affinität, schwierige Zerspanbarkeit, benötigt Schutzatmosphäre.

    Titanlegierungen

    • Gruppen von Titanlegierungen: α-Legierungen, β-Legierungen, near-α-Legierungen, α+β-Legierungen.

    • Mischkristallverfestigung durch folgende Elemente:

      • Al, Sn, O stabilisieren die α-Phase.
      • V, Cr, Fe stabilisieren die β-Phase.

    • Rein-Titan wird verwendet für:

      • Orthopädische Temporärimplantate (Ti4, Grade 4).
      • Titanbeschichtungen.

    • Unterteilung unlegierten Titans in Grade 1-4:

      • Grade 1: höchste Korrosionsbeständigkeit und Formbarkeit.
      • Grade 4: hohe Belastbarkeit bei mäßiger Duktilität.

    Ausscheidungshärtung von Legierungen

    • Verfahrensschritte:

      • Lösungsglühen: Homogenisierung der Legierung bei hoher Temperatur.
      • Abschrecken: Verhinderung der Diffusion zur Bildung von Ausscheidungen, schafft einen übersättigten Mischkristall.
      • Warmauslagern: Bildung von Ausscheidungen mit geringerer Beweglichkeit der Elemente.

    • Beispiele für Legierungen und deren Behandlung:

      • AlCuMg (2xxx) mit Al2Cu-Ausscheidungen: Lösungsglühen bei 500-540°C, Auslagern bei RT-200°C.
      • AlMgSi (6xxx) mit Mg2Si-Ausscheidungen: Lösungsglühen bei 530°C, Auslagern bei 160°C.

    Aluminium-Gusslegierungen

    • Gießverfahren:

      • Sandguss: häufig verwendet für Al-Gusslegierungen.
      • Kokillenguss: besser für haltbare Gießteile.
      • Druckguss: nicht ideal wegen Porengehalt.

    • Besondere Eignung von Al-Si-Legierungen für das Gießen aufgrund des niedrigeren Schmelzpunkts.

    Schweißeignung von Aluminium-Gusslegierungen

    • AlSiMg zeigt gute Schweißeignung bei Sandguss, bedingte Eignung bei Kokillenguss, jedoch keine bei Druckguss aufgrund von Poren.
    • AlSiCu und AlMg haben Schweißprobleme aufgrund von Rißneigung und Oxidhaut mit hohem Schmelzpunkt.

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