Der Klassiker der Werkstoffwissenschaft in elfter Auflage - unverzichtbar für Studierende der Werkstoffwissenschaft/Materialwissenschaft und des Maschinenbaues
Die moderne Werkstoffwissenschaft befasst sich mit der Darstellung und Erklärung der Eigenschaften von Werkstoffen wie Metallen, Keramiken und Polymeren auf Grundlage einer einheitlichen, naturwissenschaftlich geleiteten Betrachtungsweise. Damit geht dieses Wissensgebiet über die klassische Werkstoffkunde hinaus, die auf vorwiegend empirisch ermittelten Fakten ohne engen Verständniszusammenhang basiert. Die stark interdisziplinär geprägte Werkstoffwissenschaft bedient sich dabei der Erkenntnisse und Methoden der Festkörperphysik und -chemie, der Kristallographie und des Ingenieurwesens und ist als Kernfach in material- und ingenieurwissenschaftlichen Studiengängen an Universitäten und Hochschulen verankert.
Ausgehend von den idealen und realen Strukturen von Metallen, Keramiken und Polymeren liefert dieses Standardlehrbuch eine Einführung in die grundlegenden Herstelltechniken von Werkstoffen, Phasenbildung und -umwandlung und die für praktische Anwendungen so wichtigen Zustandsdiagramme sowie die Entstehung und der Untersuchung des Gefüges von Werkstoffen mit qualitativen und quantitativen Charakterisierungsmethoden. Die folgenden Kapitel widmen sich der Beschreibung und Erklärung von thermisch aktivierten Vorgängen wie Diffusion, der Korrosion, den mechanischen Eigenschaften wie Plastizität und Bruch sowie den physikalischen Eigenschaften wie elektrische und thermische Leitfähigkeit, Supraleitung und der Wechselwirkung von Strahlung und Festkörpern.
Die 11. Auflage ergänzt die mechanischen Erscheinungen durch Ausführungen, mit deren Hilfe eine konsistente Einordnung der werkstoffwissenschaftlichen Betrachtungen in den Kontext der Technischen Mechanik möglich wird, und behandelt neu ausführlich die Werkstoffe Biopolymere im Speziellen und Biomaterialien im Allgemeinen. Die Herstelltechniken wurden ergänzt durch neue Abschnitte zur modernen additiven Fertigung.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Zustände des festen Körpers
2. 1 Kristalliner Zustand
2. 1. 1 Raumgitter und Kristallsysteme
2. 1. 2 Bravais-Gitter und Kristallstruktu
2. 1. 3 Analytische Beschreibung des Raumgitters
2. 1. 4 Polkugel und stereographische Projektion
2. 1. 5 Bindung im Festkörper
2. 1. 5. 1 Aufbau und Energieniveaus der Atomhülle
2. 1. 5. 2 Ionenbindung
2. 1. 5. 3 Kovalente Bindung (Atombindung)
2. 1. 5. 4 Metallbindung
2. 1. 5. 5 Nebenvalenzbindung
2. 1. 5. 6 Mischbindung
2. 1. 6 Koordination
2. 1. 7 Elementstrukturen
2. 1. 7. 1 Krz Struktur (Wolfram-Typ)
2. 1. 7. 2 Kfz Struktur (Kupfer-Typ)
2. 1. 7. 3 Hexagonal dichteste Struktur (Magnesium-Typ)
2. 1. 8 Legierungsstrukturen
2. 1. 8. 1 Austauschmischkristalle
2. 1. 8. 2 Überstrukturen
2. 1. 8. 3 Einlagerungsmischkristalle
2. 1. 8. 4 Intermetallische Phasen
2. 1. 9 Ionenstrukturen
2. 1. 10 Molekülstrukturen
2. 1. 10. 1 Atombindung in Polymeren
2. 1. 10. 2 Zwischenmolekulare Wechselwirkungen in Polymeren
2. 1. 10. 3 Aufbauprinzip und Infrastruktur von Makromolekülen
2. 1. 10. 3. 1 Konstitution von Makromolekülen
2. 1. 10. 3. 2 Konfiguration von Makromolekülen
2. 1. 10. 3. 3 Konformation von Makromolekülen
2. 1. 10. 4 Kristallstruktur von Polymeren
2. 1. 10. 5 Modifizierung von Polymeren
2. 1. 11 Realstruktur
2. 1. 11. 1 Nulldimensionale Gitterstörungen
2. 1. 11. 2 Eindimensionale Gitterstörungen
2. 1. 11. 3 Zweidimensionale Gitterstörungen
2. 1. 11. 3. 1 Stapelfehler
2. 1. 11. 3. 2 Antiphasengrenzen
2. 1. 11. 3. 3 Grenzflächen
2. 1. 11. 3. 4 Grenzflächen in nanokristallinen Materialien
2. 1. 11. 4 Dreidimensionale Gitterstörungen und Defektwechselwirkungen
2. 2 Zustand unterkühlter Schmelzen und Glaszustand
2. 2. 1 Charakteristik des Zustandes unterkühlter Schmelzen und des Glaszustandes
2. 2. 2 Strukturmodelle silicatischer Gläser
2. 2. 3 Struktur amorpher Polymere
2. 2. 4 Strukturmodelle amorpher Metalle
Literaturhinweise
3 Übergänge in den festen Zustand
3. 1 Übergang vom flüssigen in den kristallinen Zustand
3. 1. 1 Keimbildung und -wachstum bei Metall- und Ionenkristallen
3. 1. 1. 1 Erstarrung von Schmelzen
3. 1. 1. 2 Kristallisation aus Lösungsmitteln
3. 1. 1. 3 Kristallisation von unterkühlten Glasschmelzen (Entglasung)
3. 1. 2 Kristallisation von Polymeren
3. 1. 2. 1 Einfluss der Molekülstruktur auf die Kristallisation
3. 1. 2. 2 Keimbildung und Kristallwachstum
3. 1. 3 Abscheidung aus kolloidalen Lösungen
3. 2 Übergang in den Zustand der unterkühlten Schmelze und in den Glaszustand
3. 2. 1 Änderung der Viskosität bei der amorphen Erstarrung
3. 2. 2 Phasentrennung im Zustand der unterkühlten Schmelze
3. 2. 3 Amorphe Erstarrung von Metallen und Legierungen
3. 3 Übergang aus dem gasförmigen in den kristallinen Zustand
Literaturhinweise
4 Phasenumwandlungen im festen Zustand
4. 1 Umwandlungen mit Änderung der Struktur
4. 1. 1 Allotrope Umwandlungen des SiO2
4. 1. 2 Die - -Umwandlung des Eisens
4. 1. 3 Martensitische Umwandlungen
4. 1. 4 Massivumwandlung
4. 1. 5 Umwandlungsbesonderheiten bei Polymeren
4. 2 Umwandlungen mit Änderung der Konzentration
4. 3 Umwandlungen mit Änderung der Konzentration und der Struktur
4. 3. 1 Ausscheidungsumwandlung
4. 3. 2 Eutektoider Zerfall
4. 4 Ordnungsumwandlungen
4. 5 Nichtkonventionelle Phasenbildung
4. 5. 1 Metastabile Phasenbildung in dünnen Schichten
4. 5. 2 Mechanisches Legieren von Pulvern
Literaturhinweise
5 Zustandsdiagramme
5. 1 Thermodynamische Grundlagen
5. 2 Experimentelle Methoden zur Aufstellung von Zustandsdiagrammen
5. 3 Grundtypen der Zustandsdiagramme von Zweistoffsystemen
5. 3. 1 Zustandsdiagramm eines Systems mit vollständiger Mischbarkeit der Komponenten im festen und flüssigen Zustand
5. 3. 2 Zustandsdiagramm eines Systems mit vollständiger Mischbarkeit der Komponenten im flüssigen und vollständiger Unmischbarkeit im festen Zustand
5. 3. 3 Zustandsdiagramm von Systemen mit vollständiger Mischbarkeit der Komponenten im flüssigen und teilweiser Mischbarkeit im festen Zustand
5. 3. 4 Zustandsdiagramme von Systemen mit intermetallischen Phasen
5. 3. 5 Weitere Umwandlungen im festen Zustand
5. 4 Einführung in Mehrstoffsysteme
