Inhalt

Abstract:

In dieser Onlinevorlesung werden neben einem umfangreichen Grundlagenkapitel zu dem Aufbau von Materie verschiedene Konstruktionswerkstoffe, sowie elektrotechnische, optische und magnetische Werkstoffe behandelt. Dabei soll das erlernte Wissen aus der Festkörperphysik und der Materialwissenschaft an Beispielen aus dem umfangreichen Portfolio der Werkstoffkunde angewendet werden, um die Materialeigenschaften zu verstehen.

Der Lernende ...
... versteht den Aufbau von Materie (Atomaufbau, Kristallstruktur, Bindungsarten).
... kann erlerntes Wissen auf andere Werkstoffe und deren Eigenschaften anwenden.
... lernt wichtige Konstruktionswerkstoffe kennen.
... kann den Nutzen von unterschiedlichen Materialien anhand einer spezifischen Anwendung vergleichen und einordnen.
... versteht Struktur-Eigenschaftsbeziehungen von ausgewählten Werkstoffen.
... lernt elektrotechnische, optische und magnetische Werkstoffe kennen.
... kann Phänomene der Festkörperphysik erklären und Anwendungsgebiet hierfür erschließen.

Diese Kompetenzen sollen die Studierenden durch den Studientext, Podcasts, interaktive Aufgaben, Übungen, Gruppenaufgaben und Fallbeispielen lernen.

Gliederung:

1. Grundlagen
    - Überblick, Atomaufbau, Periodensystem & Bindungsarten
    - Kristallstruktur, Phasendiagramme & Legierungen
2. Konstruktionswerkstoffe
    - Eisenwerkstoffe
    - Nichteisenmetalle
    - Keramiken
    - Einführung in die Glasphysik
    - Technische Gläser und Polymere
    - Verbundwerkstoffe
3. Elektrotechnische, optische und magnetische Werkstoffe
    - Polarisation & Dielektrika
    - Piezo-, Pyro- und Ferroelektrizität
    - Optische Werkstoffe
    - Halbleitende Werkstoffe
    - Magnetische Werkstoffe
    - Supraleiter

Detaillierter Inhalt:

Im Kapitel "Grundlagen" werden die notwendigen Grundlagen aus dem Bereich der Materialwissenschaft und Festkörperphysik vermittelt, um allen Lernenden das Hintergrundwissen zum Verständnis der folgenden Inhalte zu vermitteln. Es werden an dieser Stelle auch weiterführende Literaturangaben gemacht, um Studierende ohne einschlägiges Vorwissen einen Einstieg zu ermöglichen.

Im zweiten Kapitel werden aus dem großen Bereich der Konstruktionswerkstoffe exemplarisch einige herausgegriffen und deren Eigenschaften sowie mögliche Anwendungsgebiete aufgezeigt. Zunächst werden in einer Lerneinheit anhand eines umfangreichen Fallbeispiels Eisenwerkstoffe - der Fokus liegt auf Stahl für die Automobilbranche - behandelt. Dabei sind die möglichen Verarbeitungsmethoden und das fundamentale Eisen-Kohlenstoffdiagramm von zentraler Bedeutung. Nichteisenmetalle werden an den Beispielen Kupfer, Titan und Aluminium auch in Form von kurzen Fallbeispielen aus der Praxis (z.B. Automobilbau, Stromnetz und Medizintechnik) thematisiert. Glas als Werkstoff hat eine lange Technik-Geschichte und ist aus unserem heutigen technischen Alltag nicht mehr wegzudenken. Nach einer breiten Einführung in Probleme der Glasphysik (u.a. Dynamik, strukturelle Aspekte), werden konkrete Anwendung technischen Gläser (z.B. metallische Gläser, Oxidgläser) erläutert. Die letzte Lerneinheit der Konstruktionswerkstoffe wird den Verbundwerkstoffen, genauer gesagt, den Kohlenstoff-verstärkten Kunststoffen und Hybrid-Werkstoffen wie z. B. Si/SiC gewidmet. Neben Aluminium und Stahl sind diese Werkstoffe prägend für den Fortschritt in Luft- und Raumfahrt sowie der Elektromobilität.

Das dritte Kapitel ist den elektrotechnischen, optischen und magnetischen Werkstoffen gewidmet. Hier liegt der Fokus wieder mehr auf der zugrundeliegenden Festkörperphysik, welche essentiell für das Verständnis der Phänomene, wie z.B. Piezo-, Pyro- und Ferroelektrizität, Supraleitung und Magnetismus ist. Viele dieser Materialien sind wesentliche Komponenten der modernen Elektronik. Für einen weiteren Fortschritt in der Materialentwicklung ist das Wissen um die grundlegenden Effekte zwingend notwendig. Daher werden in den unterschiedlichen Lerneinheiten (u.a. Dielektrika, Ferroelektrika, Magnetische Werkstoffe, Halbleiter, Supraleiter und optische Werkstoffe) auch die Forschungsfelder der Werkstoffwissenschaften aufgezeigt, damit neue Materialien hergestellt, kritische Materialien substituiert und Materialeigenschaften gezielt modifiziert werden können.

Lern-/Qualifikationsziele:

-

Lehrveranstaltungstyp:

Virtuelle Vorlesung

Interaktionsformen mit Betreuer/in:

E-Mail, Chat, Kooperation Lerner/Betreuer bei der Aufgabenbearbeitung, Übungsaufgaben, Übungsaufgaben für Selbstlernbetrieb

Interaktionsformen mit Mitlernenden:

E-Mail, Chat, Foren, Gemeinsame Aufgabenbearbeitung

Kursdemo:

zur Kursdemo

Nutzung

Kurs ist konzipiert für:

Wirtschaftsingenieur (BSc/MSc), Materialwissenschaften (BSc), Elektro- und Informationstechnik (MSc)

Formale Voraussetzungen:

-

Erforderliche Vorkenntnisse:

Grundlagen in Werkstoffkunde (z.B. Konstruktionswerkstoffe) und Festkörperphysik (z.B. Atomaufbau, Kristallstruktur)

Hinweise zur Nutzung:

-

Kursumsetzung (verwendete Medien):

-

Erforderliche Technik:

-

Nutzungsentgelte:

für andere Personen als (reguläre) Studenten der vhb Trägerhochschulen nach Maßgabe der Benutzungs- und Entgeltordnung der vhb

Rechte hinsichtlich des Kursmaterials:

-

Verantwortlich

Anbieterhochschule:

Uni Augsburg

Anbieter:

Prof. Dr. Alois Loidl

Autoren:

Alois Loidl

Stephan Krohns

Eugen Ruff

Betreuer:

Lehrstuhl Prof. Loidl Kursbetreuer

Prüfung

Prüfungsangebot zur Lehrveranstaltung

Art der Prüfung:

schriftlicher Leistungsnachweis (Klausur)

Bemerkung:

–

Prüfer:

Prof. Dr. Alois Loidl

Prüfungsanmeldung erforderlich:

ja

Anmeldeverfahren:

Die Anmeldung zur Prüfung erfolgt über das vhb-Portal.

Prüfungsanmeldefrist:

15.03.2015 00:00 Uhr bis 31.07.2015 23:59 Uhr

Prüfungsabmeldefrist:

15.03.2015 00:00 Uhr bis 31.07.2015 23:59 Uhr

Kapazität:

–

Prüfungsdatum:

Nach Absprache mit dem Prüfer

Prüfungsdauer:

90 Minuten

Prüfungsort:

Augsburg oder nach Absprache

Zuständiges Prüfungsamt:

Heimathochschule

Zugelassene Hilfsmittel:

–

Formale Voraussetzungen für die Prüfungsteilnahme:

–

Inhaltliche Voraussetzungen für die Prüfungsteilnahme:

Kursinhalte

Zertifikat:

Ja (Benoteter Schein)

Anerkennung:

–