Arne Wahlen: Katalogdaten im Herbstsemester 2022 |
| Name | Herr Dr. Arne Wahlen |
| wahlen@ivp.mavt.ethz.ch | |
| Departement | Materialwissenschaft |
| Beziehung | Dozent |
| Nummer | Titel | ECTS | Umfang | Dozierende | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 327-0513-00L | Mechanische Eigenschaften | 7 KP | 6G | R. Spolenak, F. J. Clemens, M. Schinhammer, A. Wahlen | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Kurzbeschreibung | Dieser Kurs vermittelt die Grundlagen für das Verständnis der mechanischen Eigenschaften von Materialien. Dabei wird untersucht, welche Rolle die Nano- und Mikrostruktur der Materialien spielt, wie die mechanischen Eigenschaften durch die Zusammensetzung oder die Verarbeitung beeinflusst sowie mit welchen Methoden materialspezifische mechanische Kenngrössen ermittelt werden. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Lernziel | Die Studierenden sind in der Lage, • das Wechselspiel von Struktur und Eigenschaften in der Auswahl und Enwicklung von Materialien anzuwenden. • Plastizität, Risswachstum, Hochtemperatureigenschaften, Korrosion, Diffusion, Umwelteinflüsse, Kornwachstum, Ermüdung, Bruchmechanik Materialklassen übergreifend zu verstehen. • mechanische Eigenschaften gezielt einzustellen. • durch Verständnis der temperaturabhängigen Materialeigenschaften, die optimalen Materialien für spezifische Anwendungsbereiche auszuwählen und zu entwickeln. • Massnahmen zu ergreifen, um die Lebensdauer von Materialien zu erhöhen. • die Gemeinsamkeiten und Unterschiede der verschiedenen Materialklassen zu verknüpfen. • Konzepte der Materialentwicklung zu verstehen und auf neue Werkstoffe anzuwenden. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Inhalt | Diese Vorlesung hat die irreversible mechanische Verformung von Materialien als Kernthema. Unabhängig von den Materialklassen werden folgende Phänomene im Detail erklärt und rigoros abgeleitet: Kristallplastizität bei niedrigen Temperaturen (Versetzungstheorie, Härtungsmechanismen, Verzwillingung, Spröd-Duktil-Übergänge), Plastizität in ungeordneten Strukturen (Scherbänder und Dehnungslokalisierung), Bruchmechanik (Griffith Kriterium, Weibullstatistik, Rissspitzenplastizität, J-Integral, R-Kurve), Ermüdung (Wöhlerkurven und Parisgesetz), Umwelteinflüsse, Tribologie, Hochtemperaturplastizität (Kriechen und Verformungsmechanismusdiagramme). Alle Phänomene werden durch aktuelle Fallbeispiele anhand von konkreten Materialien und Materialsystemen illustriert. Diese beinhalten Aluminiumlegierungen, Stähle, Hochtemperaturlegierungen, Hochleistungskeramiken, Strukturpolymere und Verbundwerkstoffe. Die Vorlesung wird durch Übungen und praktische Experimente unterstützt und verwendet Materialdatenbanken. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kompetenzen |
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 327-0612-00L | Metalle II  Nur für Studierende Materialwissenschaft Bachelor Reglement 2017. | 3 KP | 2V + 1U | R. Spolenak, M. Schinhammer, A. Wahlen | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Kurzbeschreibung | Einführung in die Prinzipien der Materialauswahl. Vermittlung des Basiswissens der wichtigsten metallischen Werkstoffe und derer Legierungen: Aluminium, Magnesium, Titan, Kupfer, Eisen und Stahl. Spezialitäten der Hochtemperaturwerkstoffe: Nickel und Eisenbasis Superlegierungen, intermetallische Phasen und Refraktärmetalle. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Lernziel | Einführung in die Prinzipien der Materialauswahl. Vermittlung des Basiswissens der wichtigsten metallischen Werkstoffe und derer Legierungen: Aluminium, Magnesium, Titan, Kupfer, Eisen und Stahl. Spezialitäten der Hochtemperaturwerkstoffe: Nickel und Eisenbasis Superlegierungen, intermetallische Phasen und Refraktärmetalle. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Inhalt | Diese Vorlesung ist in fünf Teile gegliedert: A. Grundlagen der Materialauswahl Erläuterung der Prinzipien von Eigenschaftskarten Vorstellung der 'Materials selector' software Abhandlung einfacher Fallbeispiele B. Leichtmetalle Metallurgie von Aluminium, Magnesium und Titan Spezielle Eigenschaften und Härtungsmechanismen Fallstudien zum Werkstoffeinsatz C. Kupferlegierungen D. Eisen und Stahl Die sieben Vorzüge des Eisens Feinkornbaustähle, Warmfeste Stähle Stahl und Korrosion Auswahl und Einsatz in der Technik E. Hochtemperaturwerkstoffe Metallurgie und Eigenschaften der Superlegierungen: Eisen, Nickel, Kobalt Eigenschaften und Einsatz von intermetallischen Phasen | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Literatur | Gottstein, Physikalische Grundlagen der Materialkunde, Springer Verlag Ashby/Jones, Engineering Materials 1 & 2, Pergamon Press Ashby, Materials Selection in Mechanical Design, Pergamon Press Porter/Easterling, Transformations in Metals and Alloys, Chapman & Hall Bürgel, Handbuch Hochtemperatur-Werkstofftechnik, Vieweg Verlag | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Voraussetzungen / Besonderes | Voraussetzungen: Metalle I | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||