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Materialwissenschaften und Werkstofftechnik

Eine Einführung

William D. Callister, David G. Rethwisch

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Beschreibung

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.

"Das Werk bietet eine sehr gute Einführung in die Werkstoffkunde. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf der Vermittlung übertragbaren Wissens und nicht auf der reinen Abhandlung verschiedener Werkstoffe. Unterstützt wird dieser Lernprozess durch viele und vielfältige Übungsaufgaben. Das Wissen wird m.E. aufgrund der klaren Sprache unterstützt durch ein reduziertes Layout sehr verständlich vermittelt. Detaillierte Anhänge zu Werkstoffkennwerten runden das Gesamtbild dieses Werks sehr gut ab."
Prof. Dr.-Ing. Jörg Kolbe, Fachhochschule Südwestfalen Standort Meschede
"Das Buch bietet eine sehr anschauliche Einführung in die Thematik und ist hervorragend illustriert. Sehr hilfreich für untere Semester sind auch die zahlreichen Beispiele und Übungsaufgaben, die Lernen und Verständnis unterstützen. Hilfreich sind auch die Lernziele am Anfang der Kapitel und die abschließenden Zusammenfassungen."
Prof. Dr. Jörg Meyer, Hochschule Hamm-Lippstadt (10/2013)
"Hervorragend aufbereitet und in klarer, prägnanter Sprache."
GIESSEREI Rundschau (3-4/2013, 04.04.2013)
"ein Lehrbuch auf der Höhe der Zeit [...], das den Spagat zwischen wissenschaftlicher Präzision und rasch fortschreitendem Praxiswissen gut bewältigt."
chemiereport.at (Nr. 1/2013, 04.02.2013)
"Zu diesem Werk kann man nur gratulieren."
Der Wärmebehandlungsmarkt (Nr. 1/2013)
"übersichtlich gestaltet[...] und gut illustriert"
ekz bibliotheksservice (Nr. 13/2013)
"Der dargebotene Stoff ist hervorragend aufbereitet"
F&S (Nr. 1/2013)
"ein Muss für angehende Materialwissenschaftler und Werkstofftechniker"
Journal of Heat Treatment and Materials (Nr. 1/2013)
"didaktisch ausgezeichnet[...]"
METALL (Nr. 1-2/2013, 10.01.2013)
"Die Vorzüge dieses Lehrbuchs: Es beschränkt sich nicht auf Teilaspekte, sondern bietet den Blick auf das große Ganze."
stahl und eisen (1/2013, 17.01.2013)
"das einzige deutschsprachige Buch, das den vereinheitlichten Lehrstoff nach der Umstellung auf Bachelor- und Masterabschlüsse vollständig abdeckt."
MaterialsViews.com (22.11.2012)
"Der 'Callister' schafft es, ein Themengebiet so verständlich und detailliert zu erklären, dass zusätzliche begleitende Literatur nicht nötig ist."
GIT-labor.de (13.11.2012)

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.

Produktdetails

Einband gebundene Ausgabe
Herausgeber Michael Scheffler
Seitenzahl 881
Erscheinungsdatum 21.11.2012
Sprache Deutsch
ISBN 978-3-527-33007-2
Verlag Wiley-VCH
Maße (L/B/H) 28,8/22,2/4,8 cm
Gewicht 2622 g
Abbildungen 400 schwarzweisse Abbilmit 800 FarbabbildungenFarbabb.
Auflage 1. Auflage
Übersetzer Franziska Scheffler, Manja Krüger, Hans-Jörg Möhring

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  • 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 der Korrosion
    Korrosive Umgebungen
    Korrosionsschutz
    Oxidation
    Quellen und Auflösen von Polymeren
    Bindungsbruch
    Verwitterung

    ELEKTRISCHE EIGENSCHAFTEN
    Einführung
    Das Ohm'sche Gesetz
    Die elektrische Leitfähigkeit
    Elektronen- und Ionenleitung
    Die Bänderstruktur der Energieniveaus in Festkörpern
    Leitungsvorgänge aus der Sicht des Bändermodells und der Atombindung
    Elektronenmobilität
    Der spezifische Widerstand von Metallen
    Elektrische Eigenschaften von Legierungen für den industriellen Einsatz
    Eigenhalbleitung
    Störstellenhalbleitung
    Temperaturabhängigkeit der Ladungsträgerdichte
    Beeinflussung der Ladungsträgermobilität
    Der Hall-Effekt
    Halbleiterbauelemente
    Leitungsvorgänge in ionischen Werkstoffen
    Elektrische Eigenschaften von Polymeren
    Die Kapazität
    Feldvektoren und Polarisation
    Arten der Polarisation
    Die Frequenzabhängigkeit der Dielektrizitätszahl
    Dielektrische Festigkeit
    Dielektrische Werkstoffe
    Ferroelektrizität
    Piezoelektrizität

    THERMISCHE EIGENSCHAFTEN
    Einführung
    Wärmekapazität
    Thermische Ausdehnung
    Wärmeleitfähigkeit
    Thermische Spannungen

    MAGNETISCHE EIGENSCHAFTEN
    Einführung
    Grundlagen des Magnetismus
    Diamagnetismus und Paramagnetismus
    Ferromagnetismus
    Antiferromagnetismus und Ferrimagnetismus
    Einfluss der Temperatur auf das magnetische Verhalten
    Domänen und Hysterese
    Magnetische Anisotropie
    Weichmagnetische Werkstoffe
    Hartmagnetische Werkstoffe
    Magnetspeicher
    Supraleitung

    OPTISCHE EIGENSCHAFTEN
    Einführung
    Elektromagnetische Strahlung
    Die Wechselwirkung von Licht mit Festkörpern
    Wechselwirkungen mit Atomen und Elektronen
    Brechung
    Reflexion
    Absorption
    Transmission
    Farbe
    Opazität und Transluzenz von Isolatoren
    Lumineszenz
    Fotoleitung
    Laser
    Lichtwellenleiter in der Kommunikationstechnik

    ÖKONOMISCHE, ÖKOLOGISCHE- UND GESELLSCHAFTLICHE ASPEKTE VON MATERIALWISSENSCHAFT
    UND WERKSTOFFTECHNIK
    Einführung
    Bauteilauslegung
    Werkstoffe
    Herstellungsverfahren
    Überlegungen zum Recycling in Materialwissenschaft und Werkstofftechnik