Aktuelles Lehrbuch zur Materialkunde der Nichteisenmetalle - kompakt, übersichtlich, verständlich
Die Werkstoffklasse der Nichteisenmetalle ist groß: man teilt sie ein in Leicht-, Bunt-, Alkali- und Erdalkalimetalle, hochschmelzende und Refraktärmetalle sowie Metalle der Platingruppe und Edelmetalle. Diese Vielfalt der (teilweise überlappenden) Klassifizierungen entspricht den unzähligen Anwendungsmöglichkeiten der Nichteisenmetalle, die im Blick auf die technische und wirtschaftliche Bedeutung den eisenbasierten Werkstoff en in nichts nachstehen. Daher spielen die Nichteisenmetalle auch in der Hochschullehre für Studierende der Material- und Werkstoffwissenschaften und des Maschinenbaus eine immer größere Rolle.
Materialkunde der Nichteisenmetalle und -legierungen gibt eine Einführung in die Materialphysik der Nichteisenmetalle und ihrer Legierungen mit dem Fokus auf Darstellung, Konstitution, Gefüge, mechanische und physikalische Eigenschaften, die den Einsatz in der Anwendung bestimmen. Kompakt und klar strukturiert erlangen die Leserinnen und Leser einen Überblick über die Leistungsfähigkeit der Nichteisenmetalle und deren Grenzen und erwerben die Kompetenz, die Einsatzmöglichkeiten anhand der jeweiligen Eigenschaften zu bewerten.
* Klar strukturiert: in einheitlich aufgebauten Kapiteln werden die wichtigsten Nichteisenmetalle und ihre Legierungen dargestellt, stets im Zusammenhang mit ihren Anwendungen
* Top Team: die Autoren verfügen über langjährige Lehrerfahrung und gehören zu den bekanntesten Werkstoffwissenschaftlern Deutschlands
Materialkunde der Nichteisenmetalle und -legierungen richtet sich an Bachelor- und Master-Studenten der Materialwissenschaften, Master-Studenten der Physik und Chemie, Ingenieurstudenten, sowie an Materialwissenschaftler und Metallurgen.
Vorwort zu Materialkunde der Nichteisenmetalle und -legierungen ix
Uber die Autoren xi
Einordnung der Metalle1
Eigenschaftsschaubilder 5
Werkstoffauswahl mithilfe eines Eigenschaftsschaubildes 7
Bezeichnung der Nichteisenmetalle 11
1 Aluminium und Aluminiumlegierungen15
1.1 Darstellung von Aluminium 19
1.1.1 Das Bayer-Verfahren 19
1.1.2 Das Hall-Héroult-Verfahren 20
1.2 Physikalische Eigenschaften von Aluminium 23
1.3 Legierungssysteme des Aluminiums 26
1.3.1 Klassifikation der Aluminiumlegierungen 26
1.3.2 Das System AluminiumKupfer 29
1.3.3 Aushartung 31
1.4 Aluminiumknetlegierungen 37
1.4.1 Die 2000er-Aluminiumlegierungen 37
1.4.2 Das System AluminiumSilizium 37
1.4.3 Die 4000er-Aluminiumlegierungen 38
1.4.4 Das System AluminiumMagnesium 38
1.4.5 Die 5000er-Aluminiumlegierungen 39
1.4.6 Das System AluminiumMagnesiumSilizium 40
1.4.7 Die 6000er-Aluminiumlegierungen 42
1.4.8 Das System AluminiumZink 44
1.4.9 Die 7000er-Aluminiumlegierungen 45
1.4.10 Die 8000er-Aluminiumlegierungen 46
1.4.11 Vergleich der Aluminiumknetlegierungen 47
1.5 Aluminiumgusslegierungen 48
1.5.1 Die 400er-Aluminiumlegierungen 48
1.5.2 Die anderen Aluminiumgusslegierungen 51
1.6 Festigkeitseigenschaften von Aluminiumlegierungen bei erhohter/tiefer Temperatur 52
1.6.1 Hohe Temperatur 52
1.6.2 Tiefe Temperatur 57
1.7 Werkstoffverhalten von Aluminiumlegierungen unter wechselnder Beanspruchung 60
2 Titan und Titanlegierungen65
2.1 Darstellung von Titan 67
2.1.1 Der Kroll-Prozess 68
2.1.2 Das van Arkel-de Boer-Verfahren 70
2.2 Physikalische Eigenschaften von Titan 71
2.2.1 Die Kristallstruktur 71
2.2.2 Loslichkeit von Sauerstoff 72
2.2.3 Reaktionsaktivitat von Titan 74
2.2.4 Klassifikation von reinem Titan 75
2.3 Titanlegierungen 76
2.3.1 Klassifikation von Titanlegierungen 76
2.3.2 Einfluss von Legierungselementen 81
2.3.3 Das Gefuge der Titanlegierungen 81
2.3.4 -Titanlegierungen 86
2.3.5 Nah--Titanlegierungen 87
2.3.6 -Titanlegierungen 89
2.3.7 ( + )-Titanlegierungen 94
2.3.8 Uberblick uber die technisch relevanten Titanlegierungen 97
2.3.9 -Titanlegierungen 99
2.3.10 Eigenschaften der Titanlegierungen im Vergleich 101
3 Magnesium und Magnesiumlegierungen109
3.1 Darstellung von Magnesium 111
3.1.1 Die Schmelzflusselektrolyse von Magnesium 112
3.1.2 Thermische Reduktion 114
3.1.3 Raffination von Magnesium 116
3.2 Physikalische Eigenschaften 117
3.2.1 Die Kristallstruktur von Magnesium 117
Mechanische Zwillingsbildung 119
3.2.2 Temperaturabhangigkeit der Dichte 121
3.2.3 Dampfungsverhalten von Magnesium 123
3.3 Klassifikation vonMagnesiumlegierungen 128
3.3.1 Metallurgie derMagnesiumlegierungen 129
3.3.2 Mechanische Eigenschaften von Magnesiumlegierungen 131
3.3.3 Das System MagnesiumAluminium 133
3.3.4 Magnesium-Dreistoffsysteme 135
3.3.5 Mechanische Eigenschaften der Magnesiumlegierungen 137
3.3.6 MgLi-Legierungen 139
4 Nickel und Nickellegierungen143
4.1 Darstellung von Nickel 145
4.1.1 Flotation des Erzes 146
4.1.2 Rosten des aufkonzentrierten Erzes 146
4.1.3 Gewinnung von Rohnickel 147
4.1.4 Gewinnung von Rein- und Reinstnickel 148
4.2 Physikalische Eigenschaften von Nickel 149
4.2.1 Korrosionsverhalten von Nickel 150
4.3 Nickellegierungen 152
4.3.1 Korrosionsbestandige Nickellegierungen 152
4.3.2 Hochtemperaturbestandige Nickellegierungen 156
4.3.3 Nickelbasissuperlegierungen 161
4.4 Nickel als Basis weichmagnetischerWerkstoffe 179
5 Kupfer und Kupferlegierungen185
5.1 Darstellung von Kupfer 187
5.2 Einteilung der Kupfersorten 192
5.3 Physikalische Eigenschaften 194
5.4 Mechanische Eigenschaften 200
5.5 Legierungssysteme des Kupfers 202
5.5.1 Messing 206
5.5.2 Bronze 220
5.5.3 KupferAluminium-Legierungen 229
5.5.4 KupferNickel-Legierungen 233
5.5.5 KupferSilber-Legierungen 234
5.5.6 Zwillingsbildung zur Festigkeitssteigerung 237
5.5.7 Niedriglegierte Kupferwerkstoffe 238
6 Silber und Silberlegierungen247
6.1 Darstellung von Silber 249
6.1.1 Silbersorten und ihre Reinheit 250
6.2 Physikalische Eigenschaften von Silber 251
6.3 Mechanische Eigenschaften 253
6.4 Legierungssysteme auf Silberbasis 257
6.4.1 SilberNickel-Legierungen 260
6.4.2 SilberKupfer-Legierungen 262
6.4.3 Silber-Metalloxid-Verbundwerkstoffe 266
6.4.4 SilberQuecksilber-Legierungen 270
7 Gold und Goldlegierungen275
7.1 Darstellung von Gold 277
7.1.1 Goldsorten und ihre Reinheit 280
7.2 Physikalische Eigenschaften von Gold 281
7.3 Mechanische Eigenschaften von Goldlegierungen 289
Verbinden von Goldbonddrahten 291
7.4 Legierungssysteme des Goldes 292
7.4.1 GoldSilber-Legierungen 294
7.4.2 GoldNickel-Legierungen 295
7.4.3 GoldSilberKupfer-Legierungen 296
7.5 Kontaktwerkstoffe auf Goldbasis 299
8 Platinmetalle und ihre Legierungen303
8.1 Darstellung der Platinmetalle 307
8.2 Physikalische Eigenschaften der Platinmetalle 308
8.2.1 Wasserstoffatmosphare 310
8.2.2 Katalytische Eigenschaften 312
8.2.3 Einsatz bei hohen Temperaturen 313
8.3 Mechanische Eigenschaften 314
8.4 Elektrische Eigenschaften 322
8.5 Thermoelektrische Kennwerte 323
Seebeck- und Peltier-Effekt 324
9 Refraktarmetalle und ihre Legierungen329
9.1 Darstellung der Refraktarmetalle 334
9.2 Pulvermetallurgie der Refraktarmetalle 337
9.3 Ausgewahlte physikalische und chemische Eigenschaften der Refraktarmetalle 338
9.3.1 Die Oxidationsbestandigkeit der Refraktarmetalle 338
9.3.2 Mechanische Eigenschaften 339
9.3.3 Legierungsentfestigung 345
9.3.4 Die thermische Ausdehnung 347
9.4 Molybdan und Molybdanlegierungen 348
9.5 Oxidationsbestandige Molybdanlegierungen 353
9.5.1 Das Legierungssystem MoSiB 354
9.6 Wolfram undWolframlegierungen 360
9.7 Tantal und Tantallegierungen 366
Stichwortverzeichnis 369
