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

Welche Eigenschaft zeigt Magnesium nicht?

<p>Hohe Temperaturbeständigkeit (D)</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. (C)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Werkstoffe ist kein Leichtmetall?

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

Welche Legierungselemente stabilisieren die α-Phase in Titanlegierungen?

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

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

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

Welches Element stabilisiert die β-Phase in Titanlegierungen?

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

Was beschreibt die hexagonale dichteste Packung am besten?

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

Welcher Grade von unlegiertem Titan hat die höchste Korrosionsbeständigkeit?

<p>Grade1 (A)</p> Signup and view all the answers

Welches dieser Metalle erreicht eine hohe Festigkeit im Leichtmetallbereich?

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

Für welche Anwendung wird Grade4 von unlegiertem Titan hauptsächlich eingesetzt?

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

Welches ist eine der Hauptanwendungen von Titanlegierungen?

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

Welche Eigenschaft hat Magnesium nicht?

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

Welche additive Legierung verbessert die Warmfestigkeit von Magnesium-Gusslegierungen?

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

Was ist ein Nachteil von Magnesium-Cast-Legierungen?

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

Welches Gießverfahren ist nicht für Magnesium-Gusslegierungen geeignet?

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

Welches Element dient der Kornfeinung in Magnesium-Legierungen?

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

Welche der folgenden Eigenschaften gehört nicht zu Magnesium?

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

Welche Eigenschaft beschreibt nicht die Mischkristallverfestigung?

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

Welches Material hat eine stärkere Tendenz zur Oxidation in Seeluft?

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

Welcher Prozess wird durch schnelles Abschrecken verhindert?

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

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

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

Welches der folgenden Elemente bildet Ausscheidungen in der Legierung AlMgSi?

<p>Mg2Si. (A)</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. (D)</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. (C)</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. (B)</p> Signup and view all the answers

Mit welchem Legierungselement wird Aluminium-Gusslegierung zur Mischkristallverfestigung verstärkt?

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

Welche der folgenden Gießverfahren sind für Aluminium-Gusslegierungen geeignet?

<p>Druckguss (D)</p> Signup and view all the answers

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

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

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

<p>AlSiCu (D)</p> Signup and view all the answers

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

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

Welche Eigenschaften macht AlSiMg-Gusslegierungen schweißgeeignet bei Sandgussverfahren?

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

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

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

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

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

Flashcards

Light Metals

Metals with density less than 5 g/cm³.

Heavy Metals

Metals with density greater than 5 g/cm³.

Hexagonal Close-Packing

Gitterstruktur of pure magnesium for optimal density.

Alloying Elements of Magnesium

Elements like Mn, Al, Zn, Th, and Zr enhance magnesium's properties.

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Magnesium Density

1.74 g/cm³, the lowest density of any usable metal.

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Melting Temperature of Magnesium

649 °C, the temperature at which magnesium turns to liquid.

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Formability of Magnesium

Difficult to form due to resilience and texture after cold rolling.

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Oxide Layer

A protective but undesirable layer that forms on magnesium in air.

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Sand Casting (Magnesium)

Cost-effective method using a lost mold, but flammable.

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Die Casting

Casting process using permanent molds, less flammable but costly.

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Titanium Alloys

Compounds that improve titanium properties through different phases.

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Alpha Phase Stabilizers

Elements like Al, Sn, & O that stabilize the alpha phase in titanium.

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Beta Phase Stabilizers

Elements like V, Cr, and Fe that stabilize the beta phase in titanium.

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Titanium Grades

Grades 1-4 categorize titanium by corrosion resistance and ductility.

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Heat Treatment Steps

Includes solution annealing, quenching, and aging to strengthen alloys.

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Aluminum Cast Alloys

Aluminum mixed with other elements for better casting properties.

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Al-Si Alloys

Aluminum-silicon alloys preferred for casting due to lower melting points.

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Welding Suitability

Behavior of aluminum alloys under welding; influenced by alloy composition.

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AlSiMg Welding

Good welding properties in sand casting, conditional in die casting.

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AlSiCu Welding Issues

Welding problems due to crack susceptibility and oxide layers.

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Dual Phase Titanium Alloys

Alloys combining both alpha and beta phases for enhanced properties.

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Zinc in Magnesium Alloys

Element that boosts warm strength in magnesium up to 220°C.

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Thoria in Magnesium Alloys

Improves warm strength in magnesium up to 300°C.

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Particle Size Control

Achieved through elements like zirconium to refine grain structure.

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Casting Porosity

Defects in castings causing voids or holes, affecting integrity.

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Pressure Casting Limits

Not ideal for aluminum due to porosity and melt properties.

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Oxidation in Welding

Presence of an oxide layer complicates welding of aluminum alloys.

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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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Dieses Quiz befasst sich mit dem Thema Werkstofftechnik II, insbesondere den Werkstoffen Magnesium und Titan. Die Studierenden werden herausgefordert, ihr Wissen über diese Materialien und ihre Eigenschaften zu testen. Es ist eine wertvolle Übung für angehende Ingenieure im Bereich Werkstofftechnologie.

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