AufgabenAltklausuren

Question 1

Gründe, warum Keramiken sich nicht verformen lassen

bei Raumtemperatur nicht umformbar

Answer 1

• hohe Bindungsstärken
• lokalisierte Elektronen
• große Verschiebungsdistanzen (Burgers-Vektoren)
• niedrige Kristallsymmetrien

Question 2

Eigenarten von Keramik, die sie definiert und von anderen Materialien abgrenzt

Answer 2

• anorganisch
• ≥ 30% kristallin ≠ Glas
• schwer Wasserlöslich ≠ Salze etc.
• nichtmetallisch
• Formgebung bei Raumtemperatur und keramische Eigenschaften nach Temperaturbehandlung (>800°C) ≠ Gips,Kalk,Zement etc

Question 3

3 Gründe, warum kaum noch Chemie und Elektrotechnik-Keramiken

Answer 3

-Kunststoffe sind:

leichter, dünnwandiger, billigerm zuverlässiger in der Herstellung

Question 4

Ausnahmen davon:

Gründe, warum kaum noch Chemie und Elektrotechnik-Keramiken

Answer 4

Hochspannungsbereiche (Glas mit Multilayersubstraten als Konkurrenz)

Question 5

4 Mischer für die Feuchtaufbereitung

Answer 5

• Eirich-Mischer
• Tonraspler
• Siebkneter
• Kollergang

Question 6

2 Zerkleinerer für Trockenaufbereitung

Answer 6

• Walzenschüsselmühle

- Gegenstrom Jetmühle

Question 7

teierster Schritt bei der Herstellung

Answer 7

Endbearbeitung (Schleifen) mit fast 50% der Prozesskosten

Question 8

4 Triebkräfte beim Sintern

Answer 8

• chemische Energie (Abbau/Ausgleich von Gradienten)
• elastische Energie (Abbau/Ausgleich mechanischer Spannungen)
• Oberflächenenergie
• Korngrenzenenergie

Question 9

Stadien und Mechanismen des Sinterns

Answer 9

-Anfangsstadium:
Korngrenzenbildung
Sinterhalswachstum

-Schwindungsstadium
Kornwachstum und Porenschwund
Polygonalisierung

-Endstadium
Kornwachstum
Porenschluss

Question 10

trägt Sinterhalsbildung zur Schwindung bei?

welche Materialtransportmechanismen sind beteiligt?

Answer 10

Nein,
führen zur Teilchenverschlankung und Kettenbildung

erste Verfestigung über:
Verdampfung/Kondensation bzw Oberflächendiffusion

Question 11

wichtige Vertreter von:

Oxidkeramik

Nitridkeramik

Carbidkeramik

Answer 11

Oxid:
Al2O3 und ZrO2

Nitrid:
Si3N4 und AlN

Carbid:
B4C und SiC

Question 12

Pulveraufbereitungsklassen mit zunehmender Feuchte und die jeweilige Formgebungsmethode

Answer 12

Nassaufbereitung: Schlickerguss
>25% Feuchte (Suspensionen)

Feuchteaufbereitung: Strangpresse
5 - 25% Feuchte (plastische Massen)

Trockenaufbereitung: Axiales Trockenpressen
<5% Feuchte (Schüttgüter)

Question 13

zwei typische Mahlaggregate bei der Aufbereitung

Answer 13

• Trommelmühle mit Feuerfestknollen
• Attritor mit Polyamidstiften

oder Quarz, Tonerdcalcinate

Question 14

keramische Produkte, die mit großer Stückzahl hergestellt werden

Answer 14

Fadenführer
Bausteine
Kondensatoren

Question 15

keramische Produkte, die in geringer Stückzahl hergestellt werden

Answer 15

KunsthandwerksStücke

Hüftprothesen

Question 16

Warum brauchen Feurfestmaterialien ein geringen E-Modul?

Answer 16

Bei einem Brand enstehen Druck- und Zugspannungen. Diese sind desto kleiner, je kleiner das E-Modul ist

Question 17

Wie erniedrigt man das E-Modul

Answer 17

• über die Temperatur
• über Porenvolumen
• in Zweite Phase einlagern

Question 18

mathematischer Zusammenhang von Spannungen an Rissspitze mit Radius

Answer 18

σyy = 2σex Wurzel(a/phi)

Question 19

Griffith Gleichung

für kritischem Lastfall

Answer 19

Kc = σc * Wurzel(pi*ac)

–> σc = Kc / (Wurzel(pi*ac))

Question 20

ac

Kc

σc

Answer 20

Defektgröße

Bruchwiderstand

Festigkeit

Question 21

Unterschied von Vickers-Eindrücken in keramischen Werkstoffen zu den von metallischen Eindrücken

Answer 21

Im Gegensatz zu Metallen treten hier Median- und Lateralrisse auf

Question 22

warum entstehen bei spröden Materialien bleibende Eindrücke?

Answer 22

hohes E-Modul und Bruchzähigkeit

->keine elastische Verformung, die ‘zurückspringt’

Question 23

Vier Verstärkungsmechanismen von Kurzfasern

Answer 23

• Rissablenkung
• Rissüberbrückung
• Rissflankenreibung
• Rissverzweigung

Question 24

warum fallen E-Modul und Festigkeit bei einer kritischen hohen Temperatur

Answer 24

wegen geringer Wärmeleitfähigkeit, bleiben Keramiken innen kälter als außen beim Aufheizen:

• > Außen: therm. Ausdehnung, immer weniger
• > innere Spannungen

-> lassen Werte bei krit. Temperatur abfallen

Question 25

zwei bioaktive werkstoffe

Answer 25

Calciumphosphatkeramik | Glaskeramik

Question 26

Grenzflächenphänomenne (Biokompatibilität)

Answer 26

biotolerant: - Distanzosteogenese - Biowerkstoffe eingekapselt mit Bindegewebe bioaktiv: - Verbundosteogenese - Biowerkstoff verwächst bioinert: - Kontaktosteogene - Biowerkstoff getrennt durch Proteinschicht

Question 27

optimieren der Themoschockbeständigkeit

Answer 27

α und E ↓ Mischkristallbildung, Phasenbestand, Porosität, Texturen λ ↑ Korngrenzen, Verunreinigungen, Porosität Kc ↑ Gefüge, innere Spannungen σc ↑ Korngröße, Gefügedefekte

Question 28

bioinerte Werkstoffe

Answer 28

Al2O3 | Titanlegierung

Question 29

biotolerante Werkstoffe

Answer 29

Knochenzement | Edelstahl

Question 30

Komponenten eines Hüftgelenks und deren MAterialien

Answer 30

Kugel: Al2O3/Titanlegierung Distanzstück: Titanlegierung Schaft: Titanlegierung mit Hydroxylapatitkeramik Pfanne: Al2O3/Titanlegierung/Polyethylen

Question 31

Größe der Poren, damit einwachsen möglich

Answer 31

70-400 μm optimum: 200μm

Question 32

3 Möglichkeiten für erhöhung der Wärmeleitfähigkeit

Answer 32

- Poren (Größe, Menge, Verteilung, Orientierung) - Fasern (Durchmesser, Anzahl, Lage) --Gaszusammensetzung in Poren

Question 33

warum mahlen

Answer 33

-zunahme der spez. Oberfläche und erhöhung der Tiebkräfte Bildung vieler Korngrenzen

Question 34

Hauptphänomene des Sinterns

Answer 34

- Kornwachstum - Porenschwund - Porenwachstum - Teilchenumorientierung