Grundlagen der metallischen Werkstofftechnik

Im Seminar werden allgemeine werkstoffkundliche Grundlagen vermittelt. Dabei werden die Beziehungen zwischen der Struktur und dem Gefüge von Werkstoffen sowie den daraus resultierenden Eigenschaften ebenso betrachtet wie Verarbeitungs- und Beanspruchungs-Aspekte. Zudem werden die chemisch-physikalischen Grundlagen, thermodynamische Aspekte und Elemente der zerstörenden und zerstörungsfreien mechanischen Werkstoffprüfung vermittelt und anhand von anschaulichen Fallbeispielen diskutiert.

Kaum ein Hightech-Produkt kommt ohne Materialien mit maßgeschneiderten Eigenschaften aus. Aufgrund des interdisziplinären Charakters der modernen Werkstofftechnik, sind Kenntnisse der grundlegenden Mechanismen notwendig, damit ein sicherer Umgang mit Werkstoffen von der Herstellung bis zur Prüfung gewährleistet werden kann. Wissen und Kompetenz auf dem Gebiet der metallischen Werkstoffe sind hochaktuell und relevant.

Sie erlernen grundlegende Zusammenhänge der werkstoffmechanischen Prüfung und klassische Verfahren zur Ermittlung von Werkstoffkennwerten, die zum Beispiel Dimensionierungs- Berechnungen, Zuverlässigkeits- und Schadensanalysen sowie die Bewertung von technologisch relevanten Werkstoffeigenschaften ermöglichen. Die wichtigsten Wärmebehandlungsverfahren für Stahl- und Aluminiumlegierungen werden thematisiert. Der richtige Einsatz von Werkstoffen, aufgrund ihrer entsprechenden Eigenschaften, wird beleuchtet. Auf mögliche Versagensursachen und deren Erscheinungsbild wird eingegangen.

Das Programm im Überblick:

• Einführung:
  • Einordnung der Materialklassen: Metalle, nicht Metalle, chem. Verbindungen
  • Charakteristische physikalische Eigenschaften
  • Grundlagen zu den verschiedenen Kristallgittern
  • Was ist eine Mikrostruktur?
• Thermodynamik:
  • Legierungen und Phasen
  • Diffusion und Keimbildung
  • Erkennen der Phasenübergänge (Zustandsdiagramm)
• Mechanische Prüfung I:
  • Messmethoden und ihre Funktionsweise
  • Grundlagen der Dehnrate
  • Härtemessungen
  • Zug- und Druckversuch
• Thermomechanische Behandlung:
  • Blechwerkstoffe: Umformverfahren & Temperatureinfluss
  • Rekristallisation & Erholungsvorgänge
  • Ausscheidungshärtung in Aluminiumlegierungen
• Wärmebehandlung von Stählen:
  • Gefüge in Stählen
  • Erkennen der Phasenzusammensetzung (Eisen-Kohlenstoff-Diagramm)
  • Verständnis zur Bildung von Gefügen (Zeit-Temperatur-Umwandlungs-Diagramm)
• Mechanische Prüfung II:
  • Überblick zur Notwendigkeit der Bruchmechanik: theoretische Grundlagen zur Linear-Elastischen Bruchmachink (LEBM)
  • Ermüdung: Versagensmechanismen und Prüfmethoden
  • Kriechen: Materialverhalten und Schädigung
• Mikrostrukturcharakterisierung:
  • Methoden zur Spezifikation der Mikrostruktur (LM, REM, TEM u.w.)
  • Abgrenzung der Methoden hinsichtlich der Prüfverfahren
  • Grenzen der Verfahren
• Zerstörungsfreie Prüfung (ZfP):
  • Physikalische Grundlagen
  • Überblick zu häufig verwendeten Verfahren
  • Ultraschallprüfung
  • Durchstrahlende Verfahren
  • Magnetische Verfahren

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