Vorlesungen im Wintersemester 2022/23

Keramik Grundlagen (Ceramics Basics)

Das Verständnis keramischer Werkstoffe baut auf einem breiten Grundlagenwissen auf. Dieses beginnt bereits bei der chemischen Bindung und den Strukturen der Festkörper. Der Weg vom Rohstoff zum Endprodukt wird einerseits durch die möglichen Gleichgewichte, andererseits durch die Reaktionsgeschwindigkeiten, also die Kinetik bestimmt. Wichtige Aussagen dazu sind durch die Thermodynamik möglich. Damit ergibt sich zugleich die Anlage dieser Vorlesung. Erst nach Behandlung dieser physikalisch-chemischen Grundlagen und einiger Eigenschaften kann näher auf die Vorgänge bei der Herstellung keramischer Massen und deren Weiterverarbeitung eingegangen werden, um im einzelnen die verschiedenen Typen keramischer Werkstoffe zu vertiefen. 

Schwerpunkte bilden die folgenden Lehrinhalte:

  • Einführung, Strukturen keramischer Werkstoffe, Bindungsarten
  • Kristallformen, Gitterenergie, Systematik der Silikatkeramik und technischen Keramik
  • Oberflächen, Oberflächenspannung, Bestimmung der spezifischen Oberfläche und Korngröße
  • Thermodynamik und Kinetik keramischer Werkstoffe, Kristallisation, Gefüge keramischer Werkstoffe
  • Diffusion, Reaktionen, Sinterkinetik, Flüssigphasensintern, Drucksintern
  • Keramische Systeme: Ein-, Zwei- und Dreistoffsysteme (Komponenten, Phasendiagramme)
  • Aufbereitung, Rohstoffe, Kolloidchemie, Grundlagen der Rheologie, Organische Additive
  • Formgebung, Trocknung, Brennen, Phasenbildungen beim Brennen, Engoben und Glasuren
  • Herstellung und Eigenschaften: poröse und dichte Tonkeramik, Steinzeug und Porzellan (Transparenz, mechanische und thermische Eigenschaften)
  • Feuerfeste Werkstoffe, mechanische, thermische und chemische Eigenschaften
  • Strukturkeramiken, Herstellung und Eigenschaften, Überblick Oxid- und Nichtoxidkeramiken, Eigenschaften und Anwendungen
  • Gefüge-Eigenschaftskorrelationen keramischer Werkstoffe, Keramographie

Mit der Teilnahme an der Vorlesung ist die Selbstregistrierung in der Moodle-Plattform verpflichtend.  Link zu moodle

Glas Grundlagen (Glass Basics)

Das Verständnis der Grundlagen glasartiger Werkstoffe soll dazu befähigen, aus der Zusammensetzung eines Glases auf dessen Struktur und dessen Eigenschaften zu schließen. Aufbauend auf den materialwissenschaftlichen Grundlagen der Vorlesung wird der Glaszustand unter Berücksichtigung festkörperphysikalischer und thermodynamischer Gesetzmäßigkeiten beschrieben. Mit den technologischen Grundlagen der Glaserzeugung wird der Glaszustand als Funktion äußerer Prozessparameter erklärt. Die anwendungsbezogenen Eigenschaften der Gläser werden schließlich aus der Glaszusammensetzung, der Prozessparameter und der Glasstruktur abgeleitet. 

Schwerpunkte bilden die folgenden Lehrinhalte:

  • Geschichte des Glases, Glasbildung, Einteilung der Gläser, Glasstruktur, Modelle, Strukturbestimmung mit verschiedenen Methoden
  • Netzwerk- und Kristallittheorie, Nichtsilikatische Gläser, glasartiger Kohlenstoff und metallische Gläser, Glasbildungsbereiche, Reaktionen beim Einschmelzen, Entmischung
  • Kristallisation, Glaskeramik, Dichte und Viskosität: Einfluss von Glaszusammensetzung, Messverfahren
  • Überblick zur Hohl- und Flachglasherstellung, Fertigungstechnik, Nachbearbeitung, Qualitätsparameter
  • Mechanische Eigenschaften: Festigkeit, Härte, Temperaturwechselbeständigkeit, Elastizität, mech. Spannungen
  • Chemische Beständigkeit, Messverfahren, Charakterisierung der Glasoberfläche, Wechselwirkung Wasser-Glas, Gase im Glas, Reboil-Effekte
  • Thermochem. Eigenschaften: Wärmedehnung, spez. Wärme, Oberflächenspannung, Bedeutung für die Beschichtung von Glas
  • Thermische Leitfähigkeit, elektronische und ionische Leitfähigkeit, dielektrische Eigenschaften
  • Optische Eigenschaften: Reflexion, Absorption, Emission (opt. Konstanten), Brechungsindex, Dispersion, Fluoreszenz, Messverfahren
  • Färbungsmechanismen in Gläsern, spektroskopische Messmethoden
  • Optische Bauelemente, Lichtleitfasern, Wechselwirkung mit Strahlung, nichtlineare Effekte

Mit der Teilnahme an der Vorlesung ist die Selbstregistrierung in der Moodle-Plattform verpflichtend.    Link zu moodle

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