Lehrinhalte
I Einführung: Zielsetzung, atomare Struktur und Bindung, Festkörperstruktur, Werkstoffgruppen.
II Werkstoffauswahl und -anwendung: Grundlegende Methoden der Werkstoffauswahl. Wirkung in ausgewählten Bauelementen/teilen aus Elektrotechnik, Elektronik, Optik, Biotechnik, Medizintechnik, Energietechnik und anderen fachübergreifenden Anwendungsgebieten. Weitere Themengebiete: Temperatur und Zeitverhalten, Biokompatibilität, Umweltverträglichkeit, Oberflächenreaktionen, elektrochemische Korrosion, Korrosionsschutz, Oxidation, Oxidationsschutz.
III Metallische Werkstoffe: Struktureller Aufbau: Gitterstrukturen, Gitterfehler. Legierungssysteme im Gleichgewicht: Komponente/Phase/Gefüge, Zweistoffsysteme, Zustandsdiagramme, Phasenregel, Hebelgesetz. Physikalische und chemische Grundlagen für die thermischen, elektrischen, optischen, magnetischen, chemischen und biotechnologischen Eigenschaften der Materialien (Metalle, Halbleiter, Isolatoren, magnetische Werkstoffe). Elektrische, magnetische und thermische Eigenschaften. (Bändermodell, Wärmedehnung, Wärmeleitung, Phononen), chemische Eigenschaften. Streuung.
IV Polymerwerkstoffe: Strukturaufbau und Morphologie: Monomere – Polymere. Thermoplastische, duroplastische und elastomere Kunststoffe. Konstitution, Konformation, Konfiguration. Mechanische Eigenschaften: Verformungsverhalten, Viskoelastizität, Entropie-Elastizität, Kennwerte, Temperatur- und Frequenzabhängigkeit. Wichtige Polymer-werkstoffe.
V Verbundwerkstoffe: Strukturaufbau. Mechanische Eigenschaften: Steifigkeit, Festigkeit, Versagens-verhalten, Pseudoduktilität, Rissfortschritt. Wichtige Verbundwerkstoffsysteme.
VI Mechanische Eigenschaften: Verformung: Elastizität, Plastizität, Verformungsmechanismen, Verfestigungsmechanismen, Ver-/Entfestigungsvorgänge. Bruchverhalten: Duktil-, Sprödbruch, Ermüdungsbruch. Prüfverfahren: Zugversuch, Härteprüfung, Kerbschlagbiegeversuch, Ermüdungs-versuch, Zeitstandversuch, Bruchmechanik. Mechanische Konstruktionskennwerte.