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Grundlagen der Funktionswerkstoffe für Studium und Praxis


Grundlagen der Funktionswerkstoffe für Studium und Praxis


1. Aufl.

von: Janko Auerswald, Pius Portmann

49,99 €

Verlag: Wiley-VCH
Format: PDF
Veröffentl.: 10.09.2021
ISBN/EAN: 9783527835225
Sprache: deutsch
Anzahl Seiten: 352

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Beschreibungen

<p><b>Der anwendungsorientierte Einstieg in die Welt der Funktionswerkstoffe für Studierende der Ingenieurwissenschaften!</b></p> <p>Werkstoffkunde ist alles andere als trocken. Sicher, anfangs gilt es, sich über Bindungsarten und Richtungsabhängigkeiten von Eigenschaften den Kopf zu ­zerbrechen und sich in den verschiedenen Werkstoffklassen zurechtzufinden. Doch eröffnet die profunde Kenntnis von Struktur und Eigenschaften der Werkstoffe Türen zum Einstieg in High-Tech-Branchen wie Maschinenbau, Lasertechnik und Photonik, Medizintechnik, erneuerbare Energien, Präzisionsmechanik, Luft- und Raumfahrt oder Mikro- und Nanotechnologie. <p>Mit seinem Fokus auf Funktionswerkstoffen richtet sich dieses Lehrbuch an ­angehende Ingenieurinnen und Ingenieure der Fachrichtungen Elektrotechnik, Medizintechnik, Mikrotechnologie und Wirtschaftsingenieurwesen im ersten und zweiten Studienjahr sowie an Studierende des Maschinenbaus, die sich für die funktionellen Eigenschaften der Werkstoffe interessieren. Dabei werden die Grundlagen ausführlich dargestellt und gerade notorisch schwierige Themen wie Legierungen und Magnetismus mit Bezügen zu Praxisanwendungen flankiert. <ul><li>Mit mehr als 400 farbigen Abbildungen und Illustrationen</li> <li>Kapitelzusammenfassungen und zahlreiche Aufgaben mit Lösungen im Anhang helfen bei der Prüfungsvorbereitung</li> <li>Mit Praxisbezug zu modernen Anwendungen aus High-Tech-Industrien </li></ul>
<p>Vorwort ix</p> <p>Danksagung xiii</p> <p><b>1 Einf&uuml;hrung und Grundlagen 1</b></p> <p>1.1 Bindungsarten 1</p> <p>1.2 Werkstoffklassen und Strukturmodelle 3</p> <p>1.3 Nah- und Fernordnung 6</p> <p>1.4 Die Richtungsabhangigkeit der Eigenschaften 7</p> <p>1.5 Polymorphie: Die Vielgestalt vonWerkstoffen 10</p> <p>1.6 Phasen 11</p> <p>1.7 Werkstoffe, Rohstoffe und Nachhaltigkeit 12</p> <p>1.8 Aufgaben 16</p> <p>Zusammenfassung 18</p> <p><b>2 Struktur und Gitterfehler 19</b></p> <p>2.1 Gittertypen der wichtigsten Metalle 19</p> <p>2.2 Kristallbaudefekte 22</p> <p>2.3 Elastische Verformung 27</p> <p>2.4 Plastische Verformung der Metalle 32</p> <p>2.5 Vertiefende Betrachtung der plastischen Verformung 34</p> <p>2.6 Zusammenhang zwischen Gitterstruktur und plastischer Verformbarkeit 41</p> <p>2.7 Verfestigungsmechanismen in Metallen 41</p> <p>2.8 Rekristallisation 45</p> <p>2.9 Verformung von Keramiken und Kunststoffen 46</p> <p>2.10 Aufgaben 48</p> <p>Zusammenfassung 49</p> <p><b>3 Werkstoffpr&uuml;fung 51</b></p> <p>3.1 MechanischeWerkstoffprufung 52</p> <p>3.2 Verfahren der Rissprufung 66</p> <p>3.3 MikroskopischeMess- und Prufverfahren 68</p> <p>3.4 Analyse von Struktur und Gefuge 69</p> <p>3.5 Analyse der chemischen Zusammensetzung 74</p> <p>3.6 Aufgaben 79</p> <p>Zusammenfassung 81</p> <p><b>4 Legierungskunde 83</b></p> <p>4.1 Erstarrungsverhalten von Metallschmelzen 83</p> <p>4.2 Legierungen und Phasen 85</p> <p>4.3 Zweistoffsystemmit vollstandiger Loslichkeit 88</p> <p>4.4 Eutektisches Zweistoffsystem mit begrenzter Loslichkeit 91</p> <p>4.5 Eutektisches Zweistoffsystem mit vollkommener Unloslichkeit im festen Zustand 98</p> <p>4.6 Eutektisches Zweistoffsystem Al-Si 103</p> <p>4.7 Erklarung der Ausscheidungshartung 104</p> <p>4.8 Zweistoffsysteme mit intermetallischen Phasen 106</p> <p>4.9 Aufgaben 109</p> <p>Zusammenfassung 111</p> <p><b>5 Korrosion 113</b></p> <p>5.1 Standardpotentiale und galvanische Zelle 113</p> <p>5.2 Wasserstoff- und Sauerstoffkorrosion 118</p> <p>5.3 Sonderfall Passivierung 120</p> <p>5.4 Flachenregel 121</p> <p>5.5 Arten der Korrosion und Fallbeispiele 121</p> <p>5.6 Korrosionsschutz und Prufverfahren 135</p> <p>5.7 Aufgaben 142</p> <p>Zusammenfassung 144</p> <p><b>6 Metallische Leiter, Widerst&auml;nde und Kontakte 145</b></p> <p>6.1 Bandermodell 145</p> <p>6.2 Elektrische Leitfahigkeit 147</p> <p>6.3 Leiterwerkstoffe 151</p> <p>6.4 Widerstandswerkstoffe 157</p> <p>6.5 Elektrische Kontakte 160</p> <p>6.6 Aufgaben 166</p> <p>Zusammenfassung 168</p> <p><b>7 Halbleiter 169</b></p> <p>7.1 Eigenleitung und Storstellenleitung 170</p> <p>7.2 Der p-n-Ubergang und seine Anwendungen 172</p> <p>7.3 Halbleitertechnologie 179</p> <p>7.4 Graphen 181</p> <p>7.5 Einige Bemerkungen zur Nanotechnologie 184</p> <p>7.6 Aufgaben 184</p> <p>Zusammenfassung 185</p> <p><b>8 Polymere (Kunststoffe) 187</b></p> <p>8.1 Begriffe und Einteilung der Polymere 189</p> <p>8.2 Struktur und Eigenschaften der Polymere 190</p> <p>8.3 Polymere als Konstruktionswerkstoffe 195</p> <p>8.4 Polymere als Leiterwerkstoffe 196</p> <p>8.5 Biologisch abbaubare Polymere 201</p> <p>8.6 Aufgaben 203</p> <p>Zusammenfassung 204</p> <p><b>9 Magnetwerkstoffe 207</b></p> <p>9.1 Ursachen des Magnetismus 207</p> <p>9.2 Arten des Magnetismus 210</p> <p>9.3 Physikalische Grundlagen 211</p> <p>9.4 Kollektiver Magnetismus 212</p> <p>9.5 Weichmagnete und Hartmagnete 216</p> <p>9.6 Magnetspeicher 221</p> <p>9.7 Supraleiter und Magnetismus 223</p> <p>9.8 Aufgaben 226</p> <p>Zusammenfassung 227</p> <p><b>10 Dielektrika 229</b></p> <p>10.1 Polarisationsmechanismen 229</p> <p>10.2 Physikalische Grundlagen 233</p> <p>10.3 Materialien fur Isolierstoffe 236</p> <p>10.4 Materialien fur Kondensator-Dielektrika 240</p> <p>10.5 Ferroelektrika und Piezoelektrika 241</p> <p>10.6 Aufgaben 244</p> <p>Zusammenfassung 245</p> <p><b>11 Lichtleiter und Photonik 247</b></p> <p>11.1 Brechungsgesetz und Totalreflexion 248</p> <p>11.2 Lichtleiterfasern 249</p> <p>11.3 Weitere optische Komponenten (Auswahl) 251</p> <p>11.4 Laserbearbeitung von Funktionswerkstoffen 253</p> <p>11.5 Aufgaben 261</p> <p>Zusammenfassung 262</p> <p><b>12 Werkstoffe f&uuml;r Transducer 263</b></p> <p>12.1 Einfuhrung in die MEMS-Reinraumtechnologien 263</p> <p>12.2 Photolithographie 264</p> <p>12.3 Subtraktive Atzverfahren 265</p> <p>12.4 Additive Beschichtungsverfahren und Lift-off 266</p> <p>12.5 Electroforming, LIGA 269</p> <p>12.6 Wandlereffekte und typische Anwendungen 270</p> <p>12.7 Aufgaben 288</p> <p>Zusammenfassung 289</p> <p>Schlusswort 291</p> <p>L&ouml;sungen zu den Aufgaben 293</p> <p>Literatur 319</p> <p>Stichwortverzeichnis 323</p>
Das Alleinstellungsmerkmal dieses Lehrbuches ist die sehr gute Darstellung der Grundlagen von Werkstoffstrukturen, Gitterstörungen, Verfestigungsmechanismen, Werkstoffprüfung und Legierungslehre in Kombination mit der Anwendung dieser Grundlagen auf Funktionswerkstoffe, insbesondere in der Elektrotechnik.<br> Prof. Dr.-Ing. habil. Olaf Keßler, Universität Rostock (18.02.2022)<br> <br> Die Grundlagen werden ausführlich dargestellt und schwierige Themen wie Legierungen und Magnetismus mit Bezügen zu Praxisanwendungen flankiert. Das Buch enthält viele Abbildungen und Illustrationen sowie Kapitelzusammenfassungen und zahlreiche Aufgaben mit Lösungen im Anhang.<br> KONSTRUKTION (12.05.2022)<br>
<p><b><i>Janko Auerswald</b> ist seit 2006 Dozent für Werkstoffkunde an der Hochschule Luzern. Parallel dazu entwickelte er am CSEM, bei TRUMPF Schweiz und bei V-ZUG in leitenden Positionen neue Technologien und Produkte in den Bereichen Mikrofabrikation, Lasermaterialbearbeitung, Oberflächentechnik und nachhaltige Haushaltsgeräte. Er ist Autor von Publikationen in Fachbüchern, Fachzeitschriften und Tagungsbänden sowie diverser Patentanmeldungen.</i>,/p> <p><b><i>Pius Portmann</b> unterrichtete von 1997–2021 an der Hochschule Luzern Werkstoffkunde im Departement Technik & Architektur mit Schwerpunkt Leichtbauwerkstoffe und Oberflächentechnik. Er leitete das Werkstoffprüflabor für interne und externe Dienstleistungen. Vorher war er in leitenden Positionen in den Bereichen Werkstoffprüfung und Process Engineering beim Eidgenössischen Flugzeugwerk Emmen und den Pilatus Flugzeugwerken in Stans tätig.</i>
<p><b>Der anwendungsorientierte Einstieg in die Welt der Funktionswerkstoffe für Studierende der Ingenieurwissenschaften!</b></p> <p>Werkstoffkunde ist alles andere als trocken. Sicher, anfangs gilt es, sich über Bindungsarten und Richtungsabhängigkeiten von Eigenschaften den Kopf zu ­zerbrechen und sich in den verschiedenen Werkstoffklassen zurechtzufinden. Doch eröffnet die profunde Kenntnis von Struktur und Eigenschaften der Werkstoffe Türen zum Einstieg in High-Tech-Branchen wie Maschinenbau, Lasertechnik und Photonik, Medizintechnik, erneuerbare Energien, Präzisionsmechanik, Luft- und Raumfahrt oder Mikro- und Nanotechnologie. <p>Mit seinem Fokus auf Funktionswerkstoffen richtet sich dieses Lehrbuch an ­angehende Ingenieurinnen und Ingenieure der Fachrichtungen Elektrotechnik, Medizintechnik, Mikrotechnologie und Wirtschaftsingenieurwesen im ersten und zweiten Studienjahr sowie an Studierende des Maschinenbaus, die sich für die funktionellen Eigenschaften der Werkstoffe interessieren. Dabei werden die Grundlagen ausführlich dargestellt und gerade notorisch schwierige Themen wie Legierungen und Magnetismus mit Bezügen zu Praxisanwendungen flankiert. <ul><li>Mit mehr als 400 farbigen Abbildungen und Illustrationen</li> <li>Kapitelzusammenfassungen und zahlreiche Aufgaben mit Lösungen im Anhang helfen bei der Prüfungsvorbereitung</li> <li>Mit Praxisbezug zu modernen Anwendungen aus High-Tech-Industrien </li></ul>

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