Materialwissenschaften und Werkstofftechnik

Der 'Callister' bietet den gesamten Stoff der Materialwissenschaften und Werkstofftechnik für Studium und Prüfungsvorbereitung. Hervorragend aufbereitet und in klarer, prägnanter Sprache wird das gesamte Fachgebiet anschaulich dargestellt. Das erprobte didaktische Konzept zielt ab auf 'Verständnis vor Formalismus' und unterstützt den Lernprozess der Studierenden: ausformulierte Lernziele regelmäßig eingestreute Verständnisfragen zum gerade vermittelten Stoff Kapitelzusammenfassungen mit Lernstoff, Gleichungen, Schlüsselwörtern und Querverweisen auf andere Kapitel durchgerechnete Beispiele, Fragen und Antworten sowie Aufgaben und Lösungen Exkurse in die industrielle Anwendung an den deutschen Sprachraum angepasste Einheiten und Werkstoffbezeichnungen durchgehend vierfarbig illustriert Verweise auf elektronisches Zusatzmaterial Der 'Callister' ist ein Muss für angehende Materialwissenschaftler und Werkstofftechniker an Universitäten und Fachhochschulen - und ideal geeignet für Studierende aus Physik, Chemie, Maschinenbau und Bauingenieurwesen, die sich mit den Grundlagen des Fachs vertraut machen möchten.

Autorentext
Michael Scheffler ist Inhaber des Lehrstuhls für Materialwissenschaften an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg. Er lehrt Materialwissenschaften für Hauptfachstudenten sowie für Nebenfachstudenten. Darüber hinaus organisiert er regelmäßige Karriereworkshops für Nachwuchswissenschaftler.

Inhalt
EINFÜHRUNG Historische Aspekte Materialwissenschaft und Werkstofftechnik Warum beschäftigen wir uns mit Materialwissenschaft und Werkstofftechnik? Klassifizierung von Werkstoffen Hochleistungswerkstoffe/innovative Werkstoffe Der Bedarf an neuen Werkstoffen Die Beziehung zwischen Herstellung, Struktur, Eigenschaften und Anwendung ATOMBAU UND CHEMISCHE BINDUNG Einführung Grundlagen Elektronen im Atom Das Periodensystem der Elemente Bindungskräfte und Energie Hauptvalenzbindungen Nebenvalenzbindungen, Van-der-Waals-Bindungen Moleküle DIE STRUKTUR KRISTALLINER FESTKÖRPER Einführung Grundlagen Elementarzellen Kristallstrukturen von Metallen Berechnung der Dichte Polymorphie und Allotropie Kristallsysteme Punktkoordinaten Kristallografische Richtungen Kristallografische Ebenen Lineare und planare Dichte Dichtest gepackte Kristallstrukturen Einkristalle Polykristalline Werkstoffe Anisotropie Die Bestimmung von Kristallstrukturen mit Röntgenstrahlung Nichtkristalline Festkörper FEHLSTELLEN IN FESTKÖRPERN Einleitung Leerstellen und Zwischengitteratome Fremdatome in Feststoffen Angabe der Zusammensetzung Versetzungen - Liniendefekte Flächendefekte Volumendefekte Atomschwingungen Grundlagen der Mikroskopie Mikroskopische Untersuchungsmethoden Korngrößenbestimmung DIFFUSION Einführung Diffusionsmechanismen Stationäre Diffusion Nichtstationäre Diffusion Faktoren, die den Diffusionsprozess beeinflussen Diffusion in Halbleiterwerkstoffen Andere Diffusionswege MECHANISCHE EIGENSCHAFTEN METALLISCHER WERKSTOFFE Einleitung Spannung und Dehnung Spannungs-Dehnungs-Verhalten Anelastizität Elastische Eigenschaften von Werkstoffen Verhalten unter Zugbelastung Wahre Spannung und wahre Dehnung Elastische Erholung nach plastischer Verformung Druck-, Scher- und Torsionsverformungen Härte Streuung von Werkstoffeigenschaften Auslegungs- und Sicherheitsaspekte VERSETZUNGEN UND VERFESTIGUNGSMECHANISMEN Einleitung Grundlagen Eigenschaften von Versetzungen Gleitsysteme Gleiten in Einkristallen Plastische Verformung von polykristallinen Werkstoffen Verformung durch Zwillingsbildung Verfestigung durch Verringerung der Korngröße Mischkristallverfestigung Kaltverfestigung Erholung Rekristallisation Kornwachstum WERKSTOFFVERSAGEN Einführung Grundlagen Duktiler Bruch Sprödbruch Grundzüge der Bruchmechanik Prüfung der Bruchzähigkeit Zyklische Beanspruchung Die Wöhler-(S-N-)Kurve Risseinleitung und -ausbreitung Ermüdungsbeständigkeit - Einflussfaktoren Umgebungseinflüsse Allgemeine Beschreibung des Kriechverhaltens Auswirkungen von Spannung und Temperatur Extrapolationsverfahren für Daten zur Beschreibung des Kriechverhaltens Legierungen für den Einsatz bei hohen Temperaturen PHASENDIAGRAMME Einleitung Löslichkeitsgrenze Phasen Mikrostruktur Phasengleichgewicht Einkomponenten-Phasendiagramme Binäre isomorphe Systeme Interpretation von Phasendiagrammen Entstehung der Mikrostruktur in isomorphen Legierungen Mechanische Eigenschaften isomorpher Legierungen Binäre eutektische Systeme Entstehung der Mikrostruktur in eutektischen Legierungen Gleichgewichtsdiagramme mit intermediären Phasen oder Verbindungen Eutektoide und peritektische Reaktionen Kongruente Phasenumwandlungen Phasendiagramme für Keramiken, ternäre Phasendiagramme Die Gibbs'sche Phasenregel Das Eisen-Kohlenstoff-Phasendiagramm Enstehung der Mikrostruktur von Stählen Der Einfluss weiterer Legierungselemente PHASENÜBERGÄNGE: BILDUNG VON MIKROSTRUKTUREN UND DIE ÄNDERUNG MECHANISCHER EIGENSCHAFTEN Einführung Grundlagen Kinetik der Phasenumwandlungen Metastabile Zustände - Gleichgewichtszustände Isotherme Zeit-Temperatur-Umwandlungsdiagramme (ZTU-Diagramme) ZTU-Diagramme für kontinuierliche Abkühlung Mechanische Eigenschaften von Stählen Anlassgefüge Überblick über die Phasenumwandlungen und mechanischen Eigenschaften von unlegierten Stählen VERARBEITUNG UND VERWENDUNG VON METALLISCHEN WERKSTOFFEN Einleitung Eisenwerkstoffe Nichteisenlegierungen Formgebung durch Gießverfahren Formgebung durch Umformverfahren Weitere Fertigungsmethoden Glühverfahren Härten von Stählen Ausscheidungshärtung STRUKTUR UND EIGENSCHAFTEN VON KERAMIKEN Einführung Kristallstrukturen Silikatkeramiken Kohlenstoff Fehlordnungen in Keramiken Diffusion in ionischen Werkstoffen Phasendiagramme keramischer Systeme Sprödbruch Spannungs-Dehnungs-Verhalten Mechanismus der plastischen Verformung Sonstige mechanische Aspekte HERSTELLUNG, VERARBEITUNG UND VERWENDUNG VON KERAMIKEN UND VON GLÄSERN Einführung Gläser Glaskeramiken Tonwerkstoffe Feuerfestwerkstoffe Schleifmittel Zemente und Betone Technische Keramiken (Hochleistungskeramiken) Herstellung und Verarbeitung von Gläsern und Glaskeramiken Herstellung und Verarbeitung von Tonprodukten Pulverpressen Foliengießen Sonstiges POLYMERSTRUKTUREN Einführung Kohlenwasserstoffe Polymermoleküle Die Chemie der Polymermoleküle Die Molmasse Die Molekülform Die Molekülstruktur Die Molekülkonfiguration Thermoplaste und Duroplaste Copolymere Kristallinität von Polymeren Polymerkristalle Fehlstellen in Polymeren Diffusion in Polymeren POLYMERE: EIGENSCHAFTEN, VERARBEITUNG UND VERWENDUNG Einführung Spannungs-Dehnungs-Verhalten Makroskopische Deformation Viskoelastische Deformation Bruchverhalten von Polymeren Weitere mechanische Eigenschaften Deformation teilkristalliner Polymere Faktoren, die die mechanischen Eigenschaften teilkristalliner Polymere beeinflussen Deformation von Elastomeren Kristallisation Schmelzen Der Glasübergang Schmelz- und Glasübergangstemperatur Schmelz- und Glasübergangstemperatur beeinflussende Faktoren Plaste (Plastomere und Duromere) Elaste (Elastomere) Fasern Sonstige Anwendungen Besondere Polymerwerkstoffe Polymerisation Polymeradditive Formgebungstechnologien für Polymere Verarbeitung von Elastomeren Herstellung von Fasern und Folien VERBUNDWERKSTOFFE Einführung Verbundwerkstoffe mit großen Partikeln (Teilchenverbunde) Dispersionsverstärkte Komposite Einfluss der Faserlänge Einfluss der Orientierung und des Volumenanteils der Fasern Fasern - Die Verstärkungsphase Die Matrixphase Verbundwerkstoffe mit Polymermatrix Metallmatrix-Verbundwerkstoffe Verbundwerkstoffe mit keramischer Matrix Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verbundwerkstoffe Hybride Verbundwerkstoffe Verarbeitung von faserverstärkten Verbundwerkstoffen Schichtverbundwerkstoffe Sandwich-Strukturen KORROSION UND DEGRADATION VON WERKSTOFFEN Einführung Elektrochemische Betrachtungen Korrosionsgeschwindigkeiten Vorhersage von Korrosionsraten Passivierung Umgebungseinflüsse Formen…