Grundlagen der Funktionswerkstoffe für Studium und Praxis (eBook)

Janko Auerswald 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. Pius Portmann 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.

VORWORT

1. EINFÜHRUNG UND GRUNDLAGEN
Bindungsarten
Werkstoffklassen und Strukturmodelle
Nah- und Fernordnung
Die Richtungsabhängigkeit der Eigenschaften
Polymorphie: Die Vielgestalt von Werkstoffen
Phasen
Werkstoffe, Rohstoffe und Nachhaltigkeit
Zusammenfassung Einführung und Grundlagen

2. STRUKTUR UND GITTERFEHLER
Gittertypen der wichtigsten Metalle
Gitterfehler
Elastische Verformung
Plastische Verformung der Metalle
Vertiefende Betrachtung der plastischen Verformung
Zusammenhang zwischen Gitterstruktur und plastischer Verformbarkeit
Verfestigungsmechanismen in Metallen
Rekristallisation
Verformung von Keramiken und Kunststoffen
Zusammenfassung Struktur und Gitterfehler

3. WERKSTOFFPRÜFUNG
Zugversuch
Ein Zugversuch der ganz besonderen Art
Verfahren der Rissprüfung
Mikroskopische Mess- und Prüfverfahren
Analyse von Struktur und Gefüge
Analyse der chemischen Zusammensetzung
Zusammenfassung Werkstoffprüfung

4. LEGIERUNGSKUNDE
Erstarrungsverhalten von Metallschmelzen
Legierungen und Phasen
Mischkristalle und Kristallgemische
Zweistoffsystem mit vollständiger Löslichkeit
Eutektisches Zweistoffsystem mit begrenzter Löslichkeit
Eutektisches Zweistoffsystem mit vollkommener Unlöslichkeit im festen Zustand
Eutektisches Zweistoffsystem Al-Si
Erklärung der Ausscheidungshärtung
Zweistoffsysteme mit intermetallischen Phasen
Zusammenfassung Legierungskunde

5. KORROSION
Standardpotentiale und galvanische Zelle
Wasserstoff- und Sauerstoffkorrosion
Sonderfall Passivierung
Flächenregel
Arten der Korrosion und Fallbeispiele
Korrosionsschutz und Prüfverfahren
Zusammenfassung Korrosion

6. METALLISCHE LEITER, WIDERSTÄNDE UND KONTAKTE
Bändermodell
Elektrische Leitfähigkeit
Leiterwerkstoffe
Widerstandswerkstoffe
Elektrische Kontakte
Zusammenfassung Leiter, Widerstand, Kontakt

7. HALBLEITER
Eigenleitung und Störstellenleitung
Der p-n-Übergang und seine Anwendungen
Halbleitertechnologie
Graphen
Einige Bemerkungen zur Nanotechnologie
Zusammenfassung Halbleiter

8. POLYMERE (KUNSTSTOFFE)
Begriffe und Einteilung der Polymere
Struktur und Eigenschaften der Polymere
Polymere als Konstruktionswerkstoffe
Polymere als Leiterwerkstoffe
Biologisch abbaubare Polymere
Zusammenfassung Polymere

9. MAGNETWERKSTOFFE
Ursachen des Magnetismus
Arten des Magnetismus
Physikalische Grundlagen
Kollektiver Magnetismus (Ferromagnetismus)
Weichmagnete und Hartmagnete
Magnetspeicher
Supraleiter und Magnetismus
Zusammenfassung Magnetwerkstoffe

10. DIELEKTRIKA
Polarisationsmechanismen
Ferroelektrika und Piezoelektrika
Physikalische Grundlagen
Materialien für Isolierstoffe
Materialien für Kondensator-Dielektrika
Zusammenfassung Dielektrika

11. LICHTWELLENLEITER UND LASER
Brechungsgesetz und Totalreflexion
Lichtleiterfasern
Weitere optische Komponenten (Auswahl)
Zusammenfassung Lichtwellenleiter
Photonik: Faszination Ultrakurzpulslaser

12. TRANSDUCER
Einführung in die MEMS Reinraumtechnologien
Photolithographie
Subtraktive Ätzverfahren
Additive Beschichtungsverfahren und Lift-off
Electroforming, LIGA
Wandlereffekte und typische Anwendungen
Zusammenfassung Transducer
Schlusswort

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.
Prof. Dr.-Ing. habil. Olaf Keßler, Universität Rostock (18.02.2022)

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.
KONSTRUKTION (12.05.2022)