Werkstofftechnik: Leicht- und Schwermetalle
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Welcher Wert beschreibt die Dichte von Aluminium im Vergleich zu Stahl?

  • 40 N/mm²
  • 7,85 g/cm³
  • 2,70 g/cm³ (correct)
  • 660 °C

    • Welche Schmelztemperatur hat Aluminium im Vergleich zu Stahl?

  • 660 °C (correct)
  • 1500 °C
  • 850 °C
  • 540 °C

    • Welcher Ausdehnungskoeffizient ist für Aluminiumlegierungen typisch?

  • 1,2 × 10⁻⁶/K
  • 50 × 10⁻⁶/K
  • 11,5 × 10⁻⁶/K
  • 23,8 × 10⁻⁶/K (correct)

    • Was beschreibt die Zugfestigkeit von Aluminium?

    <p>40…180 N/mm²</p> Signup and view all the answers

    Welche Eigenschaft ist nicht typisch für Gusslegierungen?

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

    Wie beeinflussen Fremdatome die Korrosionsbeständigkeit von Aluminium?

    <p>Verschlechtern die Beständigkeit</p> Signup and view all the answers

    Was ist der E-Modul von Aluminium im Vergleich zu Stahl?

    <p>65 GPa</p> Signup and view all the answers

    Welche Schichtbildung schützt Aluminium in oxidierenden Medien?

    <p>Al2O3</p> Signup and view all the answers

    Welche Dichtegrenze unterscheidet zwischen Leichtmetallen und Schwermetallen?

    <p>Dichte ρ &lt; 5 g/cm³</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt die Gitterstruktur von reinem Aluminium?

    <p>Kubisch flächenzentriert</p> Signup and view all the answers

    Welches dieser Metalle wird als Schwermetall klassifiziert?

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

    Welche der folgenden Anwendungen gehört zum Bereich der Medizintechnik?

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

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

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

    Für welche der folgenden Eigenschaften ist Aluminium am bekanntesten?

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

    In welchem Bereich wird Titan typischerweise eingesetzt?

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

    Was ist die typische Dichte von Schwermetallen?

    <p>ρ &gt; 5 g/cm³</p> Signup and view all the answers

    Was passiert mit der Härte des Al-Cu-Systems bei steigender Auslagerungstemperatur?

    <p>Die Härte sinkt, da die Löslichkeit für Fremdatome zunimmt.</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt die Überalterung im Kontext der Ausscheidungswachstums bei Al-Cu?

    <p>Der Verlust von Härte aufgrund von Ostwald-Reifung.</p> Signup and view all the answers

    Was wird mit der Anzahl der Ausscheidungen bei 300 °C und längerer Glühzeit erwartet?

    <p>Die Anzahl der Ausscheidungen nimmt ab.</p> Signup and view all the answers

    Welche Härte wird bei einer Auslagerungstemperatur von 300 °C erreicht?

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

    Was kennzeichnet die Guinier-Preston-Zonen im Al-Cu-System?

    <p>Sie sind instabil bei hoher Temperatur.</p> Signup and view all the answers

    Wie beeinflusst die Zeit die Härte im Al-Cu-System während des Ausscheidungswachstums?

    <p>Die Härte erreicht ein Maximum und kann dann sinken.</p> Signup and view all the answers

    Was passiert mit der Löslichkeit der Fremdatome im Wirtsgitter bei steigender Temperatur?

    <p>Die Löslichkeit für Fremdatome nimmt zu.</p> Signup and view all the answers

    Was beschreibt der Begriff 'inkohärente Ausscheidung' in einem Al-Cu-System?

    <p>Die Ausscheidungen sind nicht in das Gitter integriert.</p> Signup and view all the answers

    Welche Eigenschaft haben Knetlegierungen?

    <p>Sie sind umformbar.</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Legierungselemente können zur Mischkristallverfestigung in Al-Knetlegierungen verwendet werden?

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

    Warum sind Aluminium-Magnesium-Legierungen nicht aushärtbar?

    <p>Al3Mg2 scheidet sich an Korngrenzen aus.</p> Signup and view all the answers

    Was bewirkt Korngrenzenverfestigung in Aluminiumlegierungen?

    <p>Steigerung der Festigkeit.</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Aussagen über Gusslegierungen ist korrekt?

    <p>Sie können nicht umformbar sein.</p> Signup and view all the answers

    Was ist ein Nachteil der Mischkristallhärtung bei Aluminiumlegierungen?

    <p>Nur geringe Festigkeitssteigerung erreichbar.</p> Signup and view all the answers

    Welche der folgenden Legierungselemente wird zur Ausscheidungsverfestigung in Al-Knetlegierungen eingesetzt?

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

    Was ist das Hauptziel der Kaltverfestigung in Aluminiumlegierungen?

    <p>Steigerung der Festigkeit.</p> Signup and view all the answers

    Welches Legierungselement wird in Aluminium-Gusslegierungen zur Mischkristallverfestigung eingesetzt?

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

    Welcher Gießprozess ist für Aluminium-Gusslegierungen NICHT geeignet?

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

    Welche Al-Si-Legierung ist besonders geeignet zum Gießen?

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

    Welche Aussage zur Schweißeignung von AlMg Legierungen ist korrekt?

    <p>Wegen hoher Oxidhaut schwer schweißbar</p> Signup and view all the answers

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

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

    Welche Gussart ist für einen minimalen Energieeinsatz am besten geeignet?

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

    Für welche Gießtechnik sind Aluminium-Gusslegierungen typischerweise nicht geeignet?

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

    Welche Aussage über die Schweißeignung von AlSiMg Legierungen ist wahr?

    <p>Immer bedingt schweißgeeignet</p> Signup and view all the answers

    Study Notes

    Werkstofftechnik: Leicht- und Schwermetalle

    • Einsatzbereiche: Leichtbau, Verkehrstechnik, Medizintechnik, Gebrauchsgüter.
    • Beispielhafte Produkte: Wärmetauscher, Großrohre, Verkehrstechnische Anlagen (z.B. Federn, Armaturen).

    Leichtmetalle und Schwermetalle

    • Leichtmetalle (Dichte ρ < 5 g/cm³): Magnesium, Titan, Aluminium, Kupfer, Nickel, Kobalt.
    • Schwermetalle (Dichte ρ > 5 g/cm³).

    Aluminium (Al)

    • Gitterstruktur von reinem Aluminium: kubisch flächenzentriert (kfz).
    • Physikalische Eigenschaften:
      • Dichte: 2,70 g/cm³ (Vergleich: Stahl ca. 7,85 g/cm³).
      • Schmelztemperatur: 660 °C.
      • Ausdehnungskoeffizient: 23,8 x 10⁻⁶/K (Stahl ca. 11,5 x 10⁻⁶/K).
      • Elastizitätsmodul: 65 GPa (Stahl ca. 210 GPa).
      • Zugfestigkeit: 40…180 N/mm².
      • Bruchdehnung: 4…50 %.
      • Korrosionsbeständigkeit: gut gegenüber oxidierenden Medien (z.B. HNO3) durch Deckschichtbildung (Al2O3).

    Aluminiumlegierungen

    • Knetlegierungen: umformbar (z.B. Halbzeuge, Aluminiumreflektoren).
    • Gusslegierungen: nicht umformbar (z.B. 12,5 % Si).

    Verbesserung der Festigkeit bei Aluminiumlegierungen

    • Festigkeitssteigerung bei nicht aushärtbaren Al-Legierungen durch:
      • Kaltverfestigung.
      • Mischkristallhärtung (z.B. durch Mg, Zn).
      • Korngrenzenverfestigung.

    Legierungselemente und Härtung

    • Mischkristallverfestigung in Al-Knetlegierungen: Mg, Zn.
    • Ausscheidungsverfestigung in Al-Knetlegierungen: Cu, Si & Mg (Mg2Si-Ausscheidungen).
    • Aluminium-Magnesium-Legierungen: prinzipiell aushärtbar, jedoch nur mäßige Festigkeitssteigerung aufgrund Versprödung und Verschlechterung der Korrosionsbeständigkeit.

    Ausscheidungshärtung

    • Notwendige Verfahrensschritte bei Ausscheidungshärtung: Temperaturstufen für Ausscheidungswachstum.
    • Härteentwicklung: Mit steigender Auslagerungstemperatur sinkt das Härtemaximum.

    Aluminium-Gusslegierungen

    • Legierungselemente:
      • Ausscheidungsverfestigung: Cu, Si.
      • Mischkristallverfestigung: Mg.

    Gießverfahren für Aluminium-Gusslegierungen

    • Methoden: Sandguss, Kokillenguss, Druckguss.
    • Eutektische Al-Si-Legierungen besonders für Gießanwendungen geeignet aufgrund niedrigen Schmelzpunkts.

    Schweißeignung der Aluminium-Gusslegierungen

    • AlSiMg: Sandguss (schweißgeeignet), Kokillenguss (bedingt schweißgeeignet).
    • AlSiCu: eingeschränkte Schweißbarkeit wegen Rißneigung.
    • AlMg: gefährdete Schweißbarkeit durch Ausscheidungen und Oxidhaut.

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