Janko Auerswald - Grundlagen der Funktionswerkstoffe für Studium und Praxis

1 Cover

2 Titelblatt Janko Auerswald Pius Portmann

3 Urheberrechte Autoren Dr. Janko Auerswald Hochschule Luzern Institut für Maschinen- und Energietechnik Technikumstrasse 21 6048 Horw Schweiz Prof. Pius Portmann Hochschule Luzern Institut für Maschinen- und Energietechnik Technikumstrasse 21 6048 Horw Schweiz Titelbild © koto_feja, istock (1212064060, Abb. Hologram Data flow grid) Zusatzmaterial für Dozentinnen und Dozenten erhältlich unter www.wiley-vch.de/textbooks Alle Bücher von WILEY-VCH werden sorgfältig erarbeitet. Dennoch übernehmen Autoren, Herausgeber und Verlag in keinem Fall, einschließlich des vorliegenden Werkes, für die Richtigkeit von Angaben, Hinweisen und Ratschlägen sowie für eventuelle Druckfehler irgendeine Haftung. Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar. © 2022 WILEY-VCH GmbH, Boschstr. 12, 69469 Weinheim, Germany Alle Rechte, insbesondere die der Übersetzung in andere Sprachen, vorbehalten. Kein Teil dieses Buches darf ohne schriftliche Genehmigung des Verlages in irgendeiner Form – durch Photokopie, Mikroverfilmung oder irgendein anderes Verfahren – reproduziert oder in eine von Maschinen, insbesondere von Datenverarbeitungsmaschinen, verwendbare Sprache übertragen oder übersetzt werden. Die Wiedergabe von Warenbezeichnungen, Handelsnamen oder sonstigen Kennzeichen in diesem Buch berechtigt nicht zu der Annahme, dass diese von jedermann frei benutzt werden dürfen. Vielmehr kann es sich auch dann um eingetragene Warenzeichen oder sonstige gesetzlich geschützte Kennzeichen handeln, wenn sie nicht eigens als solche markiert sind. Print ISBN 978-3-527-34963-0 ePDF ISBN 978-3-527-83522-5 ePub ISBN 978-3-527-83521-8 Satz le-tex publishing services GmbH, Leipzig Gedruckt auf säurefreiem Papier. 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

4 Vorwort

5 Danksagung

6 1 Einführung und Grundlagen 1.1 Bindungsarten 1.2 Werkstoffklassen und Strukturmodelle 1.3 Nah- und Fernordnung 1.4 Die Richtungsabhängigkeit der Eigenschaften 1.5 Polymorphie: Die Vielgestalt von Werkstoffen 1.6 Phasen 1.7 Werkstoffe, Rohstoffe und Nachhaltigkeit 1.8 Aufgaben

7 2 Struktur und Gitterfehler 2.1 Gittertypen der wichtigsten Metalle 2.2 Kristallbaudefekte 2.3 Elastische Verformung 2.4 Plastische Verformung der Metalle 2.5 Vertiefende Betrachtung der plastischen Verformung 2.6 Zusammenhang zwischen Gitterstruktur und plastischer Verformbarkeit 2.7 Verfestigungsmechanismen in Metallen 2.8 Rekristallisation 2.9 Verformung von Keramiken und Kunststoffen 2.10 Aufgaben

8 3 Werkstoffprüfung 3.1 Mechanische Werkstoffprüfung 3.2 Verfahren der Rissprüfung 3.3 Mikroskopische Mess- und Prüfverfahren 3.4 Analyse von Struktur und Gefüge 3.5 Analyse der chemischen Zusammensetzung 3.6 Aufgaben

9 4 Legierungskunde 4.1 Erstarrungsverhalten von Metallschmelzen 4.2 Legierungen und Phasen 4.3 Zweistoffsystem mit vollständiger Löslichkeit 4.4 Eutektisches Zweistoffsystem mit begrenzter Löslichkeit 4.5 Eutektisches Zweistoffsystem mit vollkommener Unlöslichkeit im festen Zustand 4.6 Eutektisches Zweistoffsystem Al-Si 4.7 Erklärung der Ausscheidungshärtung 4.8 Zweistoffsysteme mit intermetallischen Phasen 4.9 Aufgaben

10 5 Korrosion 5.1 Standardpotentiale und galvanische Zelle 5.2 Wasserstoff- und Sauerstoffkorrosion 5.3 Sonderfall Passivierung 5.4 Flächenregel 5.5 Arten der Korrosion und Fallbeispiele 5.6 Korrosionsschutz und Prüfverfahren 5.7 Aufgaben

11 6 Metallische Leiter, Widerstände und Kontakte 6.1 Bändermodell 6.2 Elektrische Leitfähigkeit 6.3 Leiterwerkstoffe 6.4 Widerstandswerkstoffe 6.5 Elektrische Kontakte 6.6 Aufgaben

12 7 Halbleiter 7.1 Eigenleitung und Störstellenleitung 7.2 Der p-n-Übergang und seine Anwendungen 7.3 Halbleitertechnologie 7.4 Graphen 7.5 Einige Bemerkungen zur Nanotechnologie 7.6 Aufgaben

13 8 Polymere (Kunststoffe) 8.1 Begriffe und Einteilung der Polymere 8.2 Struktur und Eigenschaften der Polymere 8.3 Polymere als Konstruktionswerkstoffe 8.4 Polymere als Leiterwerkstoffe 8.5 Biologisch abbaubare Polymere 8.6 Aufgaben

14 9 Magnetwerkstoffe 9.1 Ursachen des Magnetismus 9.2 Arten des Magnetismus 9.3 Physikalische Grundlagen 9.4 Kollektiver Magnetismus 9.5 Weichmagnete und Hartmagnete 9.6 Magnetspeicher 9.7 Supraleiter und Magnetismus 9.8 Aufgaben

15 10 Dielektrika 10.1 Polarisationsmechanismen 10.2 Physikalische Grundlagen 10.3 Materialien für Isolierstoffe 10.4 Materialien für Kondensator-Dielektrika 10.5 Ferroelektrika und Piezoelektrika 10.6 Aufgaben

16 11 Lichtleiter und Photonik 11.1 Brechungsgesetz und Totalreflexion 11.2 Lichtleiterfasern 11.3 Weitere optische Komponenten (Auswahl) 11.4 Laserbearbeitung von Funktionswerkstoffen 11.5 Aufgaben

17 12 Werkstoffe für Transducer 12.1 Einführung in die MEMS-Reinraumtechnologien 12.2 Photolithographie 12.3 Subtraktive Ätzverfahren 12.4 Additive Beschichtungsverfahren und Lift-off 12.5 Electroforming, LIGA 12.6 Wandlereffekte und typische Anwendungen 12.7 Aufgaben

18 Schlusswort

19 Lösungen zu den Aufgaben

20 Literatur

21 Stichwortverzeichnis

22 End User License Agreement

1 Cover

2 Inhaltsverzeichnis

3 Titelblatt Janko Auerswald Pius Portmann

4 Urheberrechte Autoren Dr. Janko Auerswald Hochschule Luzern Institut für Maschinen- und Energietechnik Technikumstrasse 21 6048 Horw Schweiz Prof. Pius Portmann Hochschule Luzern Institut für Maschinen- und Energietechnik Technikumstrasse 21 6048 Horw Schweiz Titelbild © koto_feja, istock (1212064060, Abb. Hologram Data flow grid) Zusatzmaterial für Dozentinnen und Dozenten erhältlich unter www.wiley-vch.de/textbooks Alle Bücher von WILEY-VCH werden sorgfältig erarbeitet. Dennoch übernehmen Autoren, Herausgeber und Verlag in keinem Fall, einschließlich des vorliegenden Werkes, für die Richtigkeit von Angaben, Hinweisen und Ratschlägen sowie für eventuelle Druckfehler irgendeine Haftung. Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar. © 2022 WILEY-VCH GmbH, Boschstr. 12, 69469 Weinheim, Germany Alle Rechte, insbesondere die der Übersetzung in andere Sprachen, vorbehalten. Kein Teil dieses Buches darf ohne schriftliche Genehmigung des Verlages in irgendeiner Form – durch Photokopie, Mikroverfilmung oder irgendein anderes Verfahren – reproduziert oder in eine von Maschinen, insbesondere von Datenverarbeitungsmaschinen, verwendbare Sprache übertragen oder übersetzt werden. Die Wiedergabe von Warenbezeichnungen, Handelsnamen oder sonstigen Kennzeichen in diesem Buch berechtigt nicht zu der Annahme, dass diese von jedermann frei benutzt werden dürfen. Vielmehr kann es sich auch dann um eingetragene Warenzeichen oder sonstige gesetzlich geschützte Kennzeichen handeln, wenn sie nicht eigens als solche markiert sind. Print ISBN 978-3-527-34963-0 ePDF ISBN 978-3-527-83522-5 ePub ISBN 978-3-527-83521-8 Satz le-tex publishing services GmbH, Leipzig Gedruckt auf säurefreiem Papier. 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

5 Vorwort

6 Danksagung

7 Fangen Sie an zu lesen

8 Schlusswort

9 Lösungen zu den Aufgaben

10 Literatur

11 Stichwortverzeichnis

12 End User License Agreement

1 Vorwort Abb. 1 Funktionsweise und Herstellung des Magischen Zifferblatts (© revelationwa...