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 didaktischeKonzept 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 ZusatzmaterialDer '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.

EINFÜHRUNGHistorische AspekteMaterialwissenschaft und WerkstofftechnikWarum beschäftigen wir uns mit Materialwissenschaft und Werkstofftechnik?Klassifizierung von WerkstoffenHochleistungswerkstoffe/innovative WerkstoffeDer Bedarf an neuen WerkstoffenDie Beziehung zwischen Herstellung, Struktur, Eigenschaften und AnwendungATOMBAU UND CHEMISCHE BINDUNGEinführungGrundlagenElektronen im AtomDas Periodensystem der ElementeBindungskräfte und EnergieHauptvalenzbindungenNebenvalenzbindungen, Van-der-Waals-BindungenMoleküleDIE STRUKTUR KRISTALLINER FESTKÖRPEREinführungGrundlagenElementarzellenKristallstrukturen von MetallenBerechnung der DichtePolymorphie und AllotropieKristallsystemePunktkoordinatenKristallografische RichtungenKristallografische EbenenLineare und planare DichteDichtest gepackte KristallstrukturenEinkristallePolykristalline WerkstoffeAnisotropieDie Bestimmung von Kristallstrukturen mit RöntgenstrahlungNichtkristalline FestkörperFEHLSTELLEN IN FESTKÖRPERNEinleitungLeerstellen und ZwischengitteratomeFremdatome in FeststoffenAngabe der ZusammensetzungVersetzungen - LiniendefekteFlächendefekteVolumendefekteAtomschwingungenGrundlagen der MikroskopieMikroskopische UntersuchungsmethodenKorngrößenbestimmungDIFFUSIONEinführungDiffusionsmechanismenStationäre DiffusionNichtstationäre DiffusionFaktoren, die den Diffusionsprozess beeinflussenDiffusion in HalbleiterwerkstoffenAndere DiffusionswegeMECHANISCHE EIGENSCHAFTEN METALLISCHER WERKSTOFFEEinleitungSpannung und DehnungSpannungs-Dehnungs-VerhaltenAnelastizitätElastische Eigenschaften von WerkstoffenVerhalten unter ZugbelastungWahre Spannung und wahre DehnungElastische Erholung nach plastischer VerformungDruck-, Scher- und TorsionsverformungenHärteStreuung von WerkstoffeigenschaftenAuslegungs- und SicherheitsaspekteVERSETZUNGEN UND VERFESTIGUNGSMECHANISMENEinleitungGrundlagenEigenschaften von VersetzungenGleitsystemeGleiten in EinkristallenPlastische Verformung von polykristallinen WerkstoffenVerformung durch ZwillingsbildungVerfestigung durch Verringerung der KorngrößeMischkristallverfestigungKaltverfestigungErholungRekristallisationKornwachstumWERKSTOFFVERSAGENEinführungGrundlagenDuktiler BruchSprödbruchGrundzüge der BruchmechanikPrüfung der BruchzähigkeitZyklische BeanspruchungDie Wöhler-(S-N-)KurveRisseinleitung und -ausbreitungErmüdungsbeständigkeit - EinflussfaktorenUmgebungseinflüsseAllgemeine Beschreibung des KriechverhaltensAuswirkungen von Spannung und TemperaturExtrapolationsverfahren für Daten zur Beschreibung des KriechverhaltensLegierungen für den Einsatz bei hohen TemperaturenPHASENDIAGRAMMEEinleitungLöslichkeitsgrenzePhasenMikrostrukturPhasengleichgewichtEinkomponenten-PhasendiagrammeBinäre isomorphe SystemeInterpretation von PhasendiagrammenEntstehung der Mikrostruktur in isomorphen LegierungenMechanische Eigenschaften isomorpher LegierungenBinäre eutektische SystemeEntstehung der Mikrostruktur in eutektischen LegierungenGleichgewichtsdiagramme mit intermediären Phasen oder VerbindungenEutektoide und peritektische ReaktionenKongruente PhasenumwandlungenPhasendiagramme für Keramiken, ternäre PhasendiagrammeDie Gibbs'sche PhasenregelDas Eisen-Kohlenstoff-PhasendiagrammEnstehung der Mikrostruktur von StählenDer Einfluss weiterer LegierungselementePHASENÜBERGÄNGE: BILDUNG VON MIKROSTRUKTUREN UND DIE ÄNDERUNG MECHANISCHER EIGENSCHAFTENEinführungGrundlagenKinetik der PhasenumwandlungenMetastabile Zustände - GleichgewichtszuständeIsotherme Zeit-Temperatur-Umwandlungsdiagramme (ZTU-Diagramme)ZTU-Diagramme für kontinuierliche AbkühlungMechanische Eigenschaften von StählenAnlassgefügeÜberblick über die Phasenumwandlungen und mechanischen Eigenschaften von unlegierten StählenVERARBEITUNG UND VERWENDUNG VON METALLISCHEN WERKSTOFFENEinleitungEisenwerkstoffeNichteisenlegierungenFormgebung durch GießverfahrenFormgebung durch UmformverfahrenWeitere FertigungsmethodenGlühverfahrenHärten von StählenAusscheidungshärtungSTRUKTUR UND EIGENSCHAFTEN VON KERAMIKENEinführungKristallstrukturenSilikatkeramikenKohlenstoffFehlordnungen in KeramikenDiffusion in ionischen WerkstoffenPhasendiagramme keramischer SystemeSprödbruchSpannungs-Dehnungs-VerhaltenMechanismus der plastischen VerformungSonstige mechanische AspekteHERSTELLUNG, VERARBEITUNG UND VERWENDUNG VON KERAMIKEN UND VON GLÄSERNEinführungGläserGlaskeramikenTonwerkstoffeFeuerfestwerkstoffeSchleifmittelZemente und BetoneTechnische Keramiken (Hochleistungskeramiken)Herstellung und Verarbeitung von Gläsern und GlaskeramikenHerstellung und Verarbeitung von TonproduktenPulverpressenFoliengießenSonstigesPOLYMERSTRUKTURENEinführungKohlenwasserstoffePolymermoleküleDie Chemie der PolymermoleküleDie MolmasseDie MolekülformDie MolekülstrukturDie MolekülkonfigurationThermoplaste und DuroplasteCopolymereKristallinität von PolymerenPolymerkristalleFehlstellen in PolymerenDiffusion in PolymerenPOLYMERE: EIGENSCHAFTEN, VERARBEITUNG UND VERWENDUNGEinführungSpannungs-Dehnungs-VerhaltenMakroskopische DeformationViskoelastische DeformationBruchverhalten von PolymerenWeitere mechanische EigenschaftenDeformation teilkristalliner PolymereFaktoren, die die mechanischen Eigenschaften teilkristalliner Polymere beeinflussenDeformation von ElastomerenKristallisationSchmelzenDer GlasübergangSchmelz- und GlasübergangstemperaturSchmelz- und Glasübergangstemperatur beeinflussende FaktorenPlaste (Plastomere und Duromere)Elaste (Elastomere)FasernSonstige AnwendungenBesondere PolymerwerkstoffePolymerisationPolymeradditiveFormgebungstechnologien für PolymereVerarbeitung von ElastomerenHerstellung von Fasern und FolienVERBUNDWERKSTOFFEEinführungVerbundwerkstoffe mit großen Partikeln (Teilchenverbunde)Dispersionsverstärkte KompositeEinfluss der FaserlängeEinfluss der Orientierung und des Volumenanteils der FasernFasern - Die VerstärkungsphaseDie MatrixphaseVerbundwerkstoffe mit PolymermatrixMetallmatrix-VerbundwerkstoffeVerbundwerkstoffe mit keramischer MatrixKohlenstoff-Kohlenstoff-VerbundwerkstoffeHybride VerbundwerkstoffeVerarbeitung von faserverstärkten VerbundwerkstoffenSchichtverbundwerkstoffeSandwich-StrukturenKORROSION UND DEGRADATION VON WERKSTOFFENEinführungElektrochemische BetrachtungenKorrosionsgeschwindigkeitenVorhersage von KorrosionsratenPassivierungUmgebungseinflüsseFormen der KorrosionKorrosive UmgebungenKorrosionsschutzOxidationQuellen und Auflösen von PolymerenBindungsbruchVerwitterungELEKTRISCHE EIGENSCHAFTENEinführungDas Ohm'sche GesetzDie elektrische LeitfähigkeitElektronen- und IonenleitungDie Bänderstruktur der Energieniveaus in FestkörpernLeitungsvorgänge aus der Sicht des Bändermodells und der AtombindungElektronenmobilitätDer spezifische Widerstand von MetallenElektrische Eigenschaften von Legierungen für den industriellen EinsatzEigenhalbleitungStörstellenhalbleitungTemperaturabhängigkeit der LadungsträgerdichteBeeinflussung der LadungsträgermobilitätDer Hall-EffektHalbleiterbauelementeLeitungsvorgänge in ionischen WerkstoffenElektrische Eigenschaften von PolymerenDie KapazitätFeldvektoren und PolarisationArten der PolarisationDie Frequenzabhängigkeit der DielektrizitätszahlDielektrische FestigkeitDielektrische WerkstoffeFerroelektrizitätPiezoelektrizitätTHERMISCHE EIGENSCHAFTENEinführungWärmekapazitätThermische AusdehnungWärmeleitfähigkeitThermische SpannungenMAGNETISCHE EIGENSCHAFTENEinführungGrundlagen des MagnetismusDiamagnetismus und ParamagnetismusFerromagnetismusAntiferromagnetismus und FerrimagnetismusEinfluss der Temperatur auf das magnetische VerhaltenDomänen und HystereseMagnetische AnisotropieWeichmagnetische WerkstoffeHartmagnetische WerkstoffeMagnetspeicherSupraleitungOPTISCHE EIGENSCHAFTENEinführungElektromagnetische StrahlungDie Wechselwirkung von Licht mit FestkörpernWechselwirkungen mit Atomen und ElektronenBrechungReflexionAbsorptionTransmissionFarbeOpazität und Transluzenz von IsolatorenLumineszenzFotoleitungLaserLichtwellenleiter in der KommunikationstechnikÖKONOMISCHE, ÖKOLOGISCHE- UND GESELLSCHAFTLICHE ASPEKTE VON MATERIALWISSENSCHAFTUND WERKSTOFFTECHNIKEinführungBauteilauslegungWerkstoffeHerstellungsverfahrenÜberlegungen zum Recycling in Materialwissenschaft und Werkstofftechnik