Werkstoffkunde Für Die Elektrotechnik: Für Studenten Der Elektrotechnik Und Der Werkstoffwissenschaften AB 1. Semester

ISBN-13: 9783528535087 / Niemiecki / Miękka / 1983 / 250 str.

Paul Guillery; Rudolf Hezel; Bernd Reppich

Spis treści

I. Grundlagen. Ausgewählte Kapitel aus der allgemeinen Werkstoffkunde.- 1 Aufbau kristalliner Werkstoffe.- 1.1 Amorphe und kristalline Werkstoffe.- 1.2 Kristallstrukturen.- 1.3 Gitterbaufehler.- 1.3.1 Punktdefekte.- 1.3.2 Versetzungen.- 1.3.3 Korngrenzen.- 1.4 Phasen, Legierungen, Zustandsdiagramme.- 1.4.1 Verbundstoffe.- 1.4.2 Systeme mit lückenloser Mischkristallreihe.- 1.4.3 Systeme mit Eutektikum.- 1.4.4 Systeme mit Mischungslücke.- 1.4.5 Intermetallische Verbindungen.- 1.4.6 Phasengrenzen.- 2 Diffusion und Umwandlung.- 2.1 Diffusion.- 2.1.1 Die Fickschen Diffusionsgesetze.- 2.1.2 Diffusionsmechanismen.- 2.2 Sintern.- 2.3 Ausscheidungsvorgänge.- 2.3.1 Ausscheidung aus übersättigter Lösung.- 2.3.2 Keimbildung und Wachstum.- 2.3.3 ZTU-Schaubilder.- 3 Mechanische Eigenschaften.- 3.1 Festigkeit und Verformbarkeit.- 3.1.1 Statische, einachsige Verformung.- 3.1.1.1 Spannungs-Dehnungs-Diagramme.- 3.1.1.2 Kriechversuch, Zeitstandversuch.- 3.1.2 Härte.- 3.1.3 Schlagbeanspruchung.- 3.1.4 Dynamische Beanspruchung, Ermüdung.- 3.1.5 Beeinflussung der mechanischen Kennwerte durch mechanische und thermische Vorbehandlung, Zusammensetzung sowie Temperatur.- 3.2 Kristallplastizität.- 3.2.1 Geometrie und Kristallografie der plastischen Verformung.- 3.2.2 Der Mechanismus der plastischen Verformung.- 3.2.2.1 Die theoretische Schubfestigkeit.- 3.2.2.2 Versetzungen als Träger der plastischen Verformung.- 3.2.3 Verfestigung und Härtung im Versetzungsbild.- 3.3 Erholung und Rekristallisation.- 4 Eisenwerkstoffe.- 4.1 Das Eisen-Kohlenstoff-Diagramm.- 4.2 Stähle.- 4.2.1 Härten, Vergüten.- 4.2.2 Legierte Stähle.- 5 Nichteisenmetalle.- 5.1 Kupfer und seine Legierungen.- 5.1.1 Gewinnung und Eigenschaften des reinen Kupfers (Leitfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit und Verformbarkeit).- 5.1.2 Kupferlegierungen.- 5.1.2.1 Hochleitfähige Kupferlegierungen.- 5.1.2.2 Kupferlegierungen als Konstruktionswerkstoffe.- 5.1.2.2.1 Kupferlegierungen mit kleinen Zusätzen von Arsen, Mangan, Silicium, Aluminium.- 5.1.2.2.2 Kupferlegierungen mit Zusätzen von Zinn, Zink, Nickel (Zinnbronzen, Rotmetall, Messing, Neusilber) und Blei..- 5.1.2.3 Legierungen für elektrische Widerstände und Kontaktwerkstoffe auf der Basis von Kupfer.- 5.2 Leichtmetalle.- 5.2.1 Magnesium, Titan, Beryllium.- 5.2.2 Reines Aluminium.- 5.2.3 Aluminiumlegierungen.- 5.3 Zusammenfassender Überblick über Werkstoffeigenschaften und Zusammensetzung von Kupfer- und Aluminiumlegierungen.- 6 Nichtmetallische Werkstoffe.- 6.1 Anorganische Werkstoffe.- 6.2 Organische Werkstoffe.- 7 Korrosion und Korrosionsschutz.- 7.1 Normale Witterungseinflüsse.- 7.2 Korrosion durch wäßrige Lösung, elektrochemische Prozesse.- 7.3 Sonstige Korrosionserscheinungen (Industrie-Atmosphäre und Meerwasser).- 7.4 Korrosionsschutz.- 8 Verbindungstechnik metallischer Werkstoffe.- 8.1 Löten.- 8.2 Schweißen.- 9 Untersuchungsmethoden und Prüfverfahren.- II. Die meist verwendeten Werkstoffgruppen der Elektrotechnik nach ihren Haupteigenschaften geordnet.- 10 Einleitende Übersicht über Zusammenhänge zwischen der Art der interatomaren Bindungen, den mechanischen Eigenschaften und der Elektrizitätsleitung bei festen Körpern.- 10.1 Positive und negative Ladungen als Bestandteile der Materie.- 10.2 Metallische Bindung und metallische Leitung.- 10.3 Die „Valenzkristalle“ des Kohlenstoffs und der halbleitenden Elemente Silicium und Germanium. Die kovalente Bindung.- 10.4 Chemische Verbindungen mit elektronischer Halbleitung und mit Ionenleitung. Die Ionenbindung.- 10.5 Zusammenfassung von Abschnitt 10.2 bis 10.4.- 10.6 Aufbau der Atome aus Kern und Elektronenhülle.- 10.7 Das Bändermodell.- 10.8 Metall, Halbleiter und Isolator im Bändermodell.- 11 Der Halleffekt und seine Bedeutung zum Studium der Leitungsvorgänge in Metallen, Halbleitern und festen Ionenleitern.- 12 Metallische Leiter- und Widerstandswerkstoffe.- 12.1 Reine Metalle.- 12.1.1 Einige Zahlenwerte für die Leitfähigkeit.- 12.1.2 Konzentration und Beweglichkeit der Leitungselektronen in reinen Metallen.- 12.1.3 Einfluß von Verunreinigungen und anderen Gitterdefekten im Kristallgefüge auf das Leitvermögen von Metallen.- 12.1.4 Einfluß der Temperatur auf die metallische Leitfähigkeit, Widerstandsthermometer.- 12.1.5 Einfluß gerichteter mechanischer Spannungen, Dehnungsmeßstreifen.- 12.2 Legierungen als Werkstoffe für elektrische Widerstände.- 12.2.1 Die Leitfähigkeit von Legierungen.- 12.2.2 Werkstoffe für Präzisions-, Regel- und Heizwiderstände.- 12.3 Metallische Thermoelemente.- 12.4 Zusammenfassung von Abschnitt 12.1 bis 12.3.- 13 Supraleiter.- 14 Kontaktwerkstoffe.- 15 Elektronische Halbleiter.- 15.1 Eigenleitung.- 15.1.1 Valenzelektronen, Leitungselektronen, Leitungsmechanismus, Defektelektronen.- 15.1.2 Leitfähigkeit von Eigenhalbleitern — Konzentration und Beweglichkeit der Ladungsträger.- 15.1.3 Temperaturabhängigkeit der Leitfähigkeit und einige Anwendungen.- 15.2 Störstellenleitung.- 15.2.1 Leitungsmechanismus — n-Leitung, p-Leitung, Donatoren, Akzeptoren.- 15.2.2 Leitfähigkeit von dotierten Halbleitern.- 15.2.3 Temperaturabhängigkeit der Leitfähigkeit von dotierten Halbleitern.- 15.3 Verbindungshalbleiter.- 15.4 Das Fermi-Niveau und seine Lage im Bänderschema der Halbleiter.- 15.5 Der pn-Übergang.- 15.5.1 Der pn-Übergang im Gleichgewicht, das Kontaktpotential.- 15.5.2 Der pn-Übergang in Sperr- und Flußrichtung.- 15.6 Einige Anwendungen des pn-Überganges.- 15.6.1 Gleichrichterdioden.- 15.6.2 Zenerdioden und spannungsabhängige Kondensatoren.- 15.6.3 Der bipolare Transistor.- 15.6.4 Der Thyristor.- 15.6.5 Der MOS-Feldeffekt-Transistor.- 15.6.6 Fotodioden, Fototransistoren, Fotoelemente.- 15.6.7 Lumineszenz- und Laser-Dioden.- 15.6.8 Piezo-Widerstände.- 15.7 Zusammenfassung von Abschnitt 15.1 bis 15.6.- 15.8 Halbleitertechnologie.- 15.8.1 Höchstreinigung von Halbleiterwerkstoffen, das Zonenschmelzverfahren.- 15.8.2 Herstellung von Einkristallen — Tiegeiziehen, Zonenziehen, Epitaxie.- 15.8.3 Herstellung von pn-Übergängen, die Planartechnologie.- 16 Der Kohlenstoff und seine Verbindungen als Werkstoffe der Elektrotechnik.- 16.1 Graphit und „amorpher“ Kohlenstoff.- 16.2 Carbide.- 17 Isolierstoffe.- 17.1 Überblick über die spezifischen Widerstände aller elektrotechnischen Werkstoffe.- 17.2 Die Luft als Isolierstoff.- 17.3 Die Durchschlagfestigkeit von Gasen.- 17.4 Die Qualitätsmerkmale fester und flüssiger Isolierstoffe.- 17.4.1 Die Durchschlagfestigkeit.- 17.4.2 Die elektrische Polarisation und die Dielektrizitätszahl.- 17.4.2.1 Stoffe aus unpolaren Molekülen.- 17.4.2.2 Stoffe aus polaren Molekülen (Dipolen).- 17.4.2.3 Ferroelektrische Stoffe, auch in ihrer Anwendung als Kaltleiter.- 17.4.2.4 Elektrostriktion und Piezoelektrizität.- 17.4.3 Entstehung und Definition der dielektrischen Verluste, der Verlustfaktor tan ?.- 17.4.4 Die Messung des Verlustfaktors und der Dielektrizitätszahl.- 17.4.5 Abhängigkeit der Dielektrizitätszahl ?r und des Verlustfaktors tan? von Frequenz und Temperatur.- 17.4.6 Die Spannungsabhängigkeit des Verlustfaktors.- 17.4.7 Die komplexe Dielektrizitätszahl.- 17.4.8 Oberflächenwiderstand, Kriechstromfestigkeit.- 17.5 Zusammenfassender Auszug aus Abschnitt 17.1 bis 17.4 — Sonstige Forderungen an Isolierstoffe.- 17.6 Gebräuchliche Isolierstoffe / ihre wichtigsten Eigenschaften, Isolierverfahren.- 17.7 Die Wärmebeständigkeit technischer Isolierstoffe. Die Einteilung in Wärmeklassen.- 18 Flüssigkristalle.- 18.1 Struktur und Eigenschaften.- 18.2 Einige Anwendungen der Flüssigkristalle.- 18.2.1 Thermooptische Effekte.- 18.2.2 Elektrooptische Effekte.- 19 Die Wärmeleitfähigkeit gebräuchlicher Werkstoffe.- 20 Magnetische Werkstoffe.- 20.1 Begriffe und Definitionen.- 20.2 Diamagnetismus und Paramagnetismus.- 20.3 Der Ferromagnetismus und Ferrimagnetismus.- 20.3.1 Grundsätzliches über Aufbau und Eigenschaften ferromagnetischer Werkstoffe.- 20.3.1.1 Weiss’sche Bezirke und Blochwände.- 20.3.1.2 Die Vorgänge bei der Auf- und Abmagnetisierung (Wandverschiebungen, Drehprozesse, Magnetostriktion).- 20.3.2 Antiferromagnetismus und Ferrimagnetismus.- 20.4 Definition und meßtechnische Erfassung der Eigenschaften magnetischer Werkstoffe.- 20.4.1 Die Magnetisierungskurve.- 20.4.2 Die Hystereseschleife und die Hystereseverluste.- 20.4.3 Die Wirbelstromverluste.- 20.4.4 Die Nachwirkungsverluste.- 20.4.5 Die Ummagnetisierungsverluste in ihrer Gesamtheit.- 20.4.6 Abhängigkeit der Gesamtverluste und der Permeabilitätszahl von der Frequenz.- 20.4.7 Die komplexe Permeabilitätszahl.- 20.5 Eigenschaften gebräuchlicher Magnetwerkstoffe.- 20.5.1 Allgemeiner Überblick.- 20.5.1.1 Sättigungspolarisationen und Curie-Temperaturen.- 20.5.1.2 Hystereseschleifen von isotropen Werkstoffen.- 20.5.1.3 Hystereseschleifen von anisotropen Werkstoffen.- 20.5.2 Hartmagnetische Werkstoffe.- 20.5.3 Weichmagnetische Werkstoffe.- 20.6 Zusammenfassung von Abschnitt 20.2 bis 20.5.- Anhang: Normung.- Bildnachweis.- Literatur.- Sachwortverzeichnis.