308.862 Werkstoffkunde metallischer Werkstoffe
Diese Lehrveranstaltung ist in allen zugeordneten Curricula Teil der STEOP.
Diese Lehrveranstaltung ist in mindestens einem zugeordneten Curriculum Teil der STEOP.

2022W, VO, 2.0h, 3.0EC
TUWELLectureTube

Merkmale

  • Semesterwochenstunden: 2.0
  • ECTS: 3.0
  • Typ: VO Vorlesung
  • LectureTube Lehrveranstaltung
  • Format der Abhaltung: Präsenz

Lernergebnisse

Nach positiver Absolvierung der Lehrveranstaltung sind Studierende in der Lage:

  • die Zusammenhänge von atomaren Bindungen, Kristallstrukturen und den sich daraus ergebenden Materialeigenschaften zu verstehen.
  • die Auswirkungen von Defekten in der Kristallstruktur zu beschreiben (Materials are like people: Defects make them interesting) Kein Rubin ohne "Defekte" in dessen Korundstruktur.
  • zu verstehen wie sich Kristallkeime bilden und wachsen. 
  • die unterschiedlichsten Gefügeerscheinungen der Materialien zu erläutern (am Beispiel Stahl und Gusseisen werden entsprechende Phasenumwandlungen und die daraus resultierenden Mikrostrukturen diskutiert).
  • zu verstehen, dass gerade die 1-dimensionalen Kristalldefekte (sogenannte Versetzungen) maßgeblich zu den besonderen Eigenschaften der Metalle beitragen.

Im Speziellen sind Studierende nach positiver Absolvierung in der Lage:

  • zu erklären warum Einkristalle durchsichtig oder nicht durchsichtig sind
  • den Bindungspotentialtopf zu beschreiben und dessen Zusammenhang mit Schmelzpunkt, E-Modul, und thermischem Ausdehnungskoeffizienten zu erklären
  • Berechnung der Miller Indizes für kubische und hexagonale Systeme
  • Kristallsysteme, Bravais Gitter zu verstehen
  • Berechnung der theoretischen Dichte sowie Größenverhältnisse der Gitterlücken zu den Atomen in einem Kristallgitter
  • zu begründen warum C im kfz und krz Fe Kristallgitter eine andere Löslichkeit aufweist, und dies entgegen der Packungsdichte von krz oder kfz Fe ist
  • zu verstehen was Zementit ist und wodurch es zur intermetallischen Phasenbildung kommt
  • zu verstehen warum und wie substitutionelle Mischkristalle oder interstitielle Mischkristalle gebildet werden
  • zu begründen was die Hume-Rothery Regeln aussagen und was eine leichte bzw. starke Verletzung dieser Regeln bewirkt
  • zu begründen warum Ordnungsphasen gebildet werden und wie diese zu den mechanischen oder elektrischen Eigenschaften beitragen
  • zu erklären was intermetallische Phasen sind und wie sich Hume-Rothery Phasen von den Hume-Rothery Regeln unterscheiden
  • zu erklären was Röntgenstrahlen sind und wie diese entstehen
  • die Bragg-Gleichung herzuleiten
  • zu verstehen was die Voraussetzung für eine spinodale Entmischung ist, und warum diese auch gerne Bergaufdiffusion genannt wird
  • die Fick’schen Gesetze zu beschreiben, deren Zusammenhang zu erklären, und zu erklären wann diese gültig sind und wann nicht
  • zu verstehen warum kfz Metalle typischerweise einfacher zu verformen sind als krz Metalle
  • zu verstehen warum hdp Metalle gerne über mechanische Zwillingsbildung und nicht über Versetzungsbewegung plastisch verformen
  • die Wichtigkeit von Versetzungen in metallischen Werkstoffen zu verstehen, wie diese gebildet werden und wie diese zur plastischen Verformung sowie zur Härtesteigerung in Metallen beitragen
  • die für Versetzungen wichtigen mathematischen Beschreibungen zu nennen und zu erklären
  • die Peierlsbarriere zu beschreiben und zu erklären warum hier krz und kfz Metalle unterschiedlich sind
  • die Verfestigungsmechanismen zu erklären und deren math. Abschätzungen zu verstehen und zu begründen
  • Erholung und Rekristallisation in Metallen zu verstehen und diese mit den dafür notwenigen Defekten in Zusammenhang zu bringen 
  • zu erklären warum es vier Verfestigungsmechanismen gibt und nicht mehr und nicht weniger
  • zu erklären warum die elastischen Eigenschaften von Kristallen in den unterschiedlichen kristallographischen Richtungen oft unterschiedlich sein können
  • Herleitung verschiedenster wichtiger Gesetzte und Gleichungen wie: Bragg Gleichung, Schmid'sches Schubspannungsgesetz, Energieabschätzung von Versetzungen, Keimbildungsrate, Keimwachstumsrate, Fick'sche Gesetze
  • die gängigen Härteprüfmethoden zu beschreiben und den Zusammenhang zwischen Vickers und Brinell zu erklären
  • zu erklären warum 100 HRC der höchste Wert ist, den die HRC-Methode liefert
  • zu begründen warum es zur heterogenen oder homogenen Keimbildung kommt
  • zu erklären und zu verstehen warum manchmal die homogene Keimbildung schneller abläuft als die heterogene
  • ein ZTU Schaubild zu deuten und für untereutektoide, eutektoide sowie übereutektoide Stähle zu zeichnen
  • den Unterschied zwischen Perlit, Bainit, und Martensit zu erklären
  • den Unterschied zwischen Latten und Plattenmartensit zu erklären
  • Formgedächtnislegierungen zu beschreiben und deren Einweg und Zweiwegeffekt zu erklären
  • Superplastizität und Superelastizität zu beschreiben
  • zu erklären wie kubischer Martensit entsteht

Inhalt der Lehrveranstaltung

  • Aufbau der Werkstoffkategorien (Metalle, Polymere, Keramik, Verbundwerkstoffe), Festkörper- und Bindungseigenschaften;
  • Struktur kristalliner Festkörper;
  • Fehlstellen in Festkörpern;
  • Diffusion;
  • Mechanische Eigenschaften metallischer Werkstoffe;
  • Versetzungen und Verfestigungsmechanismen;
  • Phasendiagramme;
  • Phasenübergänge: Bildung von Mikrostrukturen und die Änderung mechanischer Eigenschaften;
  • Verarbeitung und Verwendung metallischer Werkstoffe.

Methoden

Diskussion von Fallbeispielen und Übungsbeispielen.

Prüfungsmodus

Schriftlich und Mündlich

Weitere Informationen

Die Vorlesung wird in Deutsch UND English angeboten.

Beim Prologtermin am 3. Okt. (14:00 Uhr, FH HS1) findet eine Informationsveranstaltung statt, in der der Ablauf der Vorlesung sowie Prüfung erklärt wird. Ebenso wird im Rahmen dieser Veranstaltung die historische Entwicklung der Werkstoffe kurz dargestellt und die Besonderheiten von metallischen Werkstoffen (wie Kombination von Zähigkeit und Festigkeit) mit Beispielen erläutert.

Vorlesungstermine!

Montags (14:00 - 16:00 Uhr, Präsenztermin im FH HS1) wird die Vorlesung in deutscher Sprache angeboten. Die 1. Einheit hierzu findet am 1. Montag im Oktober statt.

Parallel dazu, wird die Vorlesung auch Dienstags (12:15 - 13:45 Uhr, im Vortmann HS) in englischer Sprache angeboten.

Vortragende Personen

Institut

LVA Termine

TagZeitDatumOrtBeschreibung
Mo.14:00 - 16:0003.10.2022 - 23.01.2023FH Hörsaal 1 - MWB Vorlesung
Di.12:00 - 14:0004.10.2022 - 24.01.2023GM 3 Vortmann Hörsaal - VT Vorlesung - Englisch
Di.12:00 - 14:0015.11.2022GM 3 Vortmann Hörsaal - VT Vorlesung - Englisch
Mi.12:00 - 14:0014.12.2022GM 3 Vortmann Hörsaal - VT Ersatztermin
Mi.14:00 - 16:0014.12.2022GM 3 Vortmann Hörsaal - VT Ersatztermin
Di.10:00 - 12:0024.01.2023GM 8/9 - Hörsaal des Internationalen Wiener Motorensymposiums Tutorium
Werkstoffkunde metallischer Werkstoffe - Einzeltermine
TagDatumZeitOrtBeschreibung
Mo.03.10.202214:00 - 16:00FH Hörsaal 1 - MWB Vorlesung
Di.04.10.202212:00 - 14:00GM 3 Vortmann Hörsaal - VT Vorlesung - Englisch
Mo.10.10.202214:00 - 16:00FH Hörsaal 1 - MWB Vorlesung
Di.11.10.202212:00 - 14:00GM 3 Vortmann Hörsaal - VT Vorlesung - Englisch
Mo.17.10.202214:00 - 16:00FH Hörsaal 1 - MWB Vorlesung
Di.18.10.202212:00 - 14:00GM 3 Vortmann Hörsaal - VT Vorlesung - Englisch
Mo.24.10.202214:00 - 16:00FH Hörsaal 1 - MWB Vorlesung
Di.25.10.202212:00 - 14:00GM 3 Vortmann Hörsaal - VT Vorlesung - Englisch
Mo.31.10.202214:00 - 16:00FH Hörsaal 1 - MWB Vorlesung
Mo.07.11.202214:00 - 16:00FH Hörsaal 1 - MWB Vorlesung
Di.08.11.202212:00 - 14:00GM 3 Vortmann Hörsaal - VT Vorlesung - Englisch
Mo.14.11.202214:00 - 16:00FH Hörsaal 1 - MWB Vorlesung
Di.15.11.202212:00 - 14:00GM 3 Vortmann Hörsaal - VT Vorlesung - Englisch
Mo.21.11.202214:00 - 16:00FH Hörsaal 1 - MWB Vorlesung
Di.22.11.202212:00 - 14:00GM 3 Vortmann Hörsaal - VT Vorlesung - Englisch
Mo.28.11.202214:00 - 16:00FH Hörsaal 1 - MWB Vorlesung
Di.29.11.202212:00 - 14:00GM 3 Vortmann Hörsaal - VT Vorlesung - Englisch
Mo.05.12.202214:00 - 16:00FH Hörsaal 1 - MWB Vorlesung
Di.06.12.202212:00 - 14:00GM 3 Vortmann Hörsaal - VT Vorlesung - Englisch
Mo.12.12.202214:00 - 16:00FH Hörsaal 1 - MWB Vorlesung

Leistungsnachweis

Schriftliche und mündliche Prüfung!

Für eine positive Gesamtbeurteilung müssen beide Prüfungsteile (schriftlich und mündlich) positiv sein (> 50%).

Während der Vorlesung ist es möglich an den vorlesungsbegleitenden Teilprüfungen teilzunehmen (ca. 15 min, diese finden direkt vor vier Vorlesungsterminen statt). Diese werden während der Vorlesung, jeweils eine Woche vorher angekündigt. Die Punkteanzahl der Teilprüfungen fließt in die Gesamtnote ein, sofern die Prüfung innerhalb des Studienjahres absolviert wird und beim schriftlichen Teil min. 50% erreicht wurden. Eine Verschlechterung der Prüfungsnote ist durch Teilnahme an den vorlesungsbegleitenden Teilprüfungen nicht möglich.

Die Prüfungen, schriftlich oder mündlich, basieren auf den Vorlesungsunterlagen.

Schriftlicher Teil: Verpflichtend für alle Studierenden. Typischerweise besteht die schriftliche Prüfung aus 7 Untergruppen (die sich über den gesamten Vorlesungsstoff strecken). Teil einer jeden schriftlichen Prüfung ist das Eisen-Kohlenstoffdiagramm, dazugehörende Abkühlungskurven, und Anwendung des Hebelgesetzes.

Mündlicher Teil: Die mündliche Prüfung ist verpflichtend, wenn auf die schriftliche Prüfung zw. 50 und 55 % erreicht wurden, oder wenn einzelne grosse Unterpunkte mit weniger als 50% beantwortet wurden. Ab dem 3. Antritt ist für eine positive Beurteilung immer eine mündliche Prüfung erforderlich. Der mündliche Teil findet typischerweise 1-3 Wochen nach der schriftlichen Prüfung statt. Ablauf: 1h je Gruppe zu 4-5 Studierenden (online oder BE Gebäude 4. Stock).

COVID-Regelung: Schriftliche Prüfungen finden, falls erlaubt, als Präsenzprüfung statt. Falls nicht erlaubt, finden zu den angegebenen Terminen, online Prüfungen (via zoom) statt. Details hierzu folgen ein paar Tage vor den jeweiligen Prüfungsterminen. Bitte melden sie sich in jedem Fall rechtzeitig für die gewünschten Termine an und beachten sie die für onine Prüfungen geltenden Bedingungen, siehe TUWEL.

Prüfungen

TagZeitDatumOrtPrüfungsmodusAnmeldefristAnmeldungPrüfung
Fr.10:00 - 13:0008.03.2024GM 1 Audi. Max.- ARCH-INF schriftlich02.02.2024 09:00 - 08.03.2024 07:00in TISSAnfang SS
Fr.08:00 - 11:0026.04.2024GM 1 Audi. Max.- ARCH-INF schriftlich17.04.2024 09:00 - 26.04.2024 07:00in TISSMitte SS
Do.13:00 - 15:0027.06.2024GM 1 Audi. Max.- ARCH-INF schriftlich28.05.2024 09:00 - 24.06.2024 17:00in TISSEnde SS

LVA-Anmeldung

Von Bis Abmeldung bis
01.09.2022 12:00 17.12.2022 12:00 17.12.2022 12:00

Gruppen-Anmeldung

GruppeAnmeldung VonBis
KW0416.10.2022 00:00

Curricula

StudienkennzahlVerbindlichkeitSemesterAnm.Bed.Info
033 245 Maschinenbau Pflichtfach3. Semester
033 273 Verfahrenstechnik Keine Angabe3. Semester
033 282 Wirtschaftsingenieurwesen - Maschinenbau Pflichtfach3. Semester
066 434 Materialwissenschaften Keine Angabe

Literatur

Die Vorlesung lehnt sich an spezielle Kapitel aus dem Lehrbuch G. Gottstein "Materialwissenschaft und Werkstofftechnik" - Physikalische Grundlagen an. Dieses Buch wird für die Vorlesung und zur Vorbereitung zur Prüfung empfohlen.

Die Vorlesungsunterlagen (in Farbe) sind bei der ersten Vorlesung und danach im Sekretariat des Institutes erhältlich (9-12 und 13-17 Uhr), Getreidemarkt 9 (Bauteil BE, 4. Stock).

Sprache

Deutsch