Magnetische Eigenschaften
a) Wie entsteht Magnetismus?
b) Erklären Sie die Begriffe: „Kristallanisotropieenergie“, „Austauschenergie“
c) Erklären Sie das Verhalten von dauermagnetischen Werkstoffen anhand den 2. Quadraten der Hysteresiskurve!
Thermische Eigenschaften
a) Definieren Sie die thermische Ausdehnung (Formel)!
b) Skizzieren Sie ein Potential, das zur thermischen Ausdehnung führt und erklären Sie, wie sie zustande kommt!
c) Wie hängt die thermische Ausdehnung mit der Schmelztemperatur zusammen? (Kurve skizzieren)
d) Warum gibt es bei manchen Stoffen in einigen Temperaturbereichen keine thermische Ausdehnung? Nennen Sie einen Stoff, wo das eintritt!
Zeichnen Sie ein peritektisches Phasendiagramm! Geben Sie für 4 essentiall unterschiedliche Konzentrationen den Phasenverlauf an! Geben Sie die peritektische Reaktion an! Unter welchen Voraussetzungen gibt es eine solche?
Oberflächen und Grenzflächen
a) Welche Möglichkeiten gibt es, wenn ein Flüssigkeitstropfen auf einen Festkörper trifft?
b) Wie bestimmt man die Grenzflächenenergie eines Festkörpers?
c) Wie heißt der Graph, der Grenzflächenergie an Abhängigkeit des Winkels darstellt?
Mechanische Eigenschaften
a) Skizzieren Sie den idealen Zugversuch! Welche beiden Größen können daraus bestimmt werden?
b) In welche Gruppen kann man Stoffe anhand der Elastizität einteilen? Wie sieht die Spannungs/Dehnungskurve bei ihnen aus? Nennen Sie zumindest 2 Vertreter aus jeder Gruppe!
c) Nennen Sie außer dem idealen Zuversuch noch zwei Methoden zur Messung mechanischer Eigenschaften und beschreiben Sie den prizipiellen Aufbau.
Ich hoff, ich hab mich richtig erinnern können…die ersten beiden Fragen fand ich ziemlich ungut, die anderen drei sind glaub ich eher Standardfragen
ich hab mal eine aktuelle Sammlung der Fragen aus dem Thread gemacht. Die roten Fragen kommen eher häufiger vor als die anderen. Fragensammlung Materialwissenschaften.doc (48 KB)
August 2012 (bin aber nicht sicher, ob nicht bei 3) noch ein Unterpunkt fehlt )
a) Beschreibe die verschiedenen Bindungsarten im Festkörper
b) Beschreibe die EZ (Kristallstruktur) von NaCl, CsCl, ZnS + Skizze
c) Was sind Quasikristalle
a) Was ist der Unterschied zwischen realem Gitter und reiprokem Gitter? Von der Formulierung der Bragg Bedingung im realen Gitter die im reziproken herleiten
b) Eigenschaften von Dauermagnetwerkstoffen anhand des 2. Quadranten der Hysteresekurve erklären
a) Im Phasendiagramm Freie Enthalpie-Konzentration zeigen, wann eutektisch, peritektisch oder intermetallische Phase.
b) typisches eutektisches Phasendiagramm mit begrenzter Löslichkeit im Festen und Benennung der Teilphasen
c) eutektische Reaktion + Erklärung
d) Was sind Messing und Bronze
a) Definition der thermischen Leitfähigkeit und Erklärung der auftretenden Terme
b) Beiträge der Leitfähigkeit und deren Grenzen (Streuprozesse)
c) Vergleich elektrische und thermische Leitfähigkeit
d) Temperaturabhängigkeit der thermischen Leitfähigkeit zeichnen
e) Wofür braucht man Materialien mit hoher bzw niedriger Wärmeleitfähigkeit
a) Skizze des idealen Zugversuchs und welche 2 elastischen Grundgrößen daraus zu berechnen sind
b) Welche 3 Klassen von Materialien gibt es + Spannungs-Dehnungsdiagramm dazu, jeweils 2 Beispiele nennen
c) Wie kann man über atomare Potentiale den E-Modul abschätzen mittels Lennard Jones Potential
Bei der Prüfung am 11.01.2013 waren folgende Fragen (ohne anspruch auch Vollstängikeit):
1)Magnetismus
a)Zusammenhänge von magnetische Suszeptibilität, magnetischer Polarisation und Magnetisierung erklären
b)Verschiedene Dauermagnetische Stoffe über den 2. Quadranten der Hysteresekurve beschreiben
c)Entmagnetisierungsfaktor von Kugel/unendlich langem Stab/unendlich ausgedehnter Platte
d)Aus welchen Materialien werden weichmagnetische Stoffe hergestellt und warum?
2)Diffusion
a)Was versteht man unter Aktivierungsenergie?
b)Random Walk erklären
c)Was ist ein Diffusionspaar? Geben Sie den Verlauf der Konzentrationen ca und cb mit der Zeit an
3)Phasendiagramme
a)Anhand der freien Energiekurve erklären wann es zu einem eutektischen/peritektischen/inermetallischen Pahsendiagramm kommt.
b)Eutektisches Phasendiagramm zeichnen und diskutieren
c)Hebelgesetz und Konoden
4)Mechanische Eigenschaften
a)Materialien nach E-Modul ordnen: Keramik, Metalle, Gummi
b)zu jeder Materialklasse ein Spannungs-Dehnungsdiagramm zeichnen und 2 Beispiele für Materialien
c)E-Modul aus Lenard-Jones-Potential ableiten (Vorgang skizzieren)
5)Bändermodell
a)Metalle, Halbleiter und Isolatoren über Bändermodell erklären
b)Temperaturabhängigkeit der Leitfähgikeit
c)p-n Übergang beschreiben, wie sind dabei die Potentialverhältnisse?
Vergleich reales und reziprokes Gitter. Definitionen beider.
Bragg im reziproken Gitter. Netzebenenabstand im bcc Kristall mit Miller Indizes berechnen.
Fick’ schen Gesetz herleiten. Mit Kontgl. daraus Diffusionsgln. herleiten. Graphische Lösung für punktförmiges Potential der Stärke Q.
Dauermagnete im 2ten Quadranten beschreiben (also Erklärung von H_c, M_r), was sind hartmagnetische Werkstoffe? 2 Beispiele dazu angeben und deren
Verwendung.
Idealer Zugversuch skizzieren und die zwei abgeleiteden mechanischen Grundgrößen anschreiben (Spannung, E-Modul)
Einteilung der Materialien und dafür die simgs/epsilon Diagramme + je zwei Beispiele. Sowie E- Modul aus L.J.Pot.
Eutektisches Phasendiagramm für Legierung die im festen Zustand unmischbar ist skizzieren und beschreiben. Eutektisches/ Peritektisches/ und Inter…phase mit ein Diagramm pro Schlüsselwort, als Enthalpie/Konzentrationsdiagramm + Erklärungen dazu. Und zwei Beispiele für eutektische Materialien und deren Anwendung.
Hebelgesetz, Kond. …
==> Beispiele für Materialien gut lernen, damit man weiß zu welchen man diese zuordnen kann. Folien unbedingt ansehen, da vieles nur vage im Skriptum steht.
Für die Prüfung ist der Besuch der Vorlesung nicht unbedingt notwendig…
Zudem vorteilhaft bereits in den Vorlesungen die aktuellen Fragen auszuarbeiten- erspart viel Zeit später und man kann sich nützliche Notizen machen…
mfg. Hofi
ps.: Wie immer keine Gewähr auf obige Fragen, habe vieles wohl schon wieder vergessen, hoffe ihr könnts ergänzen wenn euch was fehlt… Und- viel Glück noch bei der Prüfung!
War bei der Prüfung letzten Freitag (1.3.) auch dabei. War recht easy find ich, nicht wirklich was neues dabei.
Im Anhang die 5 Fragen mit Handy abgelichtet (verwackelt aber gut lesbar) und die Fragensammlung erweitert um die jeweiligen Kapitel und Seiten im neuen Skriptum. matwis.1.3.2013.zip (1.31 MB) Fragensammlung Materialwissenschaften.pdf (54.3 KB) Fragensammlung Materialwissenschaften.doc (52.4 KB)
Dann bin ich mal so nett Materialwissenschaften-Ausarbeitung.pdf.zip (8.25 MB)
Eigentlich wollte ich iwann die Ausarbeitung nochmal durchschaun auf Fehler und Format, aber es hat sich nicht ergeben bzw. ich bin zu faul.
Ich hoffe es ist trotzdem ausführlich genug.
Was die Antwortlänge angeht:
Da müsstest du eigentlich einen Prüfer fragen, nach Gefühl und Platz auf den Prüfungsblättern ca. 1/4 A4-Seite pro Unterfrage (wenn ich’s richtig im Kopf hab) ist Platz.
Wenn du die Info besser komprimieren kannst auch gut
Bei der Prüfung heute (19.04.2013) waren keine neuen Fragen dabei.
Ich zähle sie mal auf:
1.) Unterschied reales und reziprokes Gitter. Ausgehend von Bragg im realen Raum die Bragg-Bedingung (Laue-Bedingung) im reziproken herleiten. Erklären Sie den Begriff „Ewaldskugel“ und wofür wird er verwendet?
2.) Ausgehend von den freien Enthalpiekurven (fr. Enthalpie vs. Konzentration) erklären, wie eutektische, peritektische und intermediäre Phasen zustande kommen. (Je ein Diagramm)
Zeichnen Sie das Phasendiagramm für eutekt. Legierung mit vollständiger Unmischbarkeit im Festen. Zwei eutektische Materialien und Anwendung. Erklären Sie das Hebelgesetz und Konoden.
3.) Grenzflächenphysik: Welche Fälle der Benetzung kann man unterscheiden? Was ist heterogene Nukleation und welche Rolle spielen Bindungsenergie dabei? Wie kann man die Grenzflächenenergie eines Festkörpers bestimmen und wie heißt die grafische Veranschaulichung dieser?
4.) Erklären Sie, wie es zur Magnetisierung von Materie kommt. Erklären: Austauschenergie und Anisotropieenergie. Erkläre anhand des 2. Quadranten der Hystereseschleif, wie Dauermagnete funktionieren. Nenne zwei Dauermagnete.
5.) Therm. Ausdehnung:
x)Wie lautet die Definitionsgleichung der therm. Ausdehnung?
x)Skizzieren sie ein Potential, das Anlass zur therm. Ausdehnung gibt & beschreiben sie daraus die Ursache der therm. Ausdehnung
x) Gesucht: Graph. Zusammenhang zw. Schmelztemp. und Ausdehnung
x) Warum haben einige Materialien keine therm. Ausdehnung? → ein Beispiel aus dieser Gruppe nennen
lg und alles Gute an alle, die die Prüfung noch brauchen!
ich hab hier nochmal alle fragen aus der prüfungssammlung und dem Forum, die ich finden konnte, aufgeschrieben, vielleicht hilfts ja wem. Fragen.pdf (184 KB)
Auf seite 19:
Erkläre anhand eines Phasendiagramms (freie Enthalpie vs. Konzentration), wann es zur
Ausbildung eines eutektischen, peritektischen und intermetallischen Phase kommt. (Es genügt 1
Diagramm)
Hier hat sich ein kleiner Fehler eingeschlichen. Die rote Kurve sollte unserer Meinung nach die intermetallische, und die schwarze die peritektische Liquiduslinie sein.
auf seite 22:
3x Man skizziere die experimentelle Anordnung des idealen Zugversuches und definiere jene
beiden Module, die sich aus dem Zugversuch bestimmen lassen.
Hier ist das E-Modul und die Querkontraktionszahl gefragt und nicht das E-Modul und das Kompressionsmodul.
Danke euch allen mal für die Fragensammlungen und besonders für die Ausarbeitung, das ist wirklich hilfreich!
Reicht es eigentlich, wenn man die lernt, oder kommen doch auch eher neue Fragen dazu jedes mal?
Durchkommen sollte man mit der Fragen-Ausarbeitung auf jeden Fall, wenn du sie 1:1 auswendig kannst ist wsl ein 2er drin, aber es sind schon jedes Mal neue Fragen auch dabei.
Also für einen 1er muss man sich auch noch die Folien genau anschaun, vllt sogar das Skript…
Hi!
Ich hab alle Prüfungen zwischen 2005 und 2013 durchgeschaut, die ich finden konnte, und probiert, die in diesem Zeitraum gestellten Fragen zusammenzukopieren und mit den entsprechenden Jahren zu versehen.
Finden manche vielleicht unübersichtlich, andere vielleicht praktisch. Ich muss selbst noch herausfinden, ob ich damit arbeiten mag
Prüfungsfragen von heute 30.09.2013 (soweit ich mich erinnern kann):
Missfitversetzung, Kleinwinkelkorngrenze; Aus Bragg Bedingung im realen Gitter diesige im reziproken Gitter herleiten; Beschreibung der Strukturanalyse mittels Transmissions Elektronenmikroskop
Austauschenergie, magnetische Kristallanisotropie und Formanisotropie in ferromagnetischen Materialien; Beispiele für Weich- & Hartmagnetische Substanzen; Herstellungsschritte gesinteter Hartmagnete mittels Pulvermethode
Diffusionsglg. durch 1. Ficksche Gesetzt und Kontinuitätsglg herleiten; örtlicher/zeitlicher Verlauf der Diffusion einer Punktquelle der Stärke Q skizzieren
Phasendiagramme (ΔG auf Konzentration) von eutektischen, peritektischen und intermetallischen Substanzen; W_{ij} der Komponenten zu allen drein
Dulong-Petit Gesetz aus E=\frac{1}{2}k_BT pro Freiheitsgrad herleiten; Einsteinmodell T Abhängigkeit; Debey Modell Dispersionsrelation (kurze Formel); T Abhängigkeit der spezifischen Wärmen
Habe leider kein Foto aber hier die Prüfungsfragen vom 19.11.2013:
Frage 1:
-Zeichnen sie ein fcc, hcp, NaCl, CsCl, und ZnS Gitter.
-Diskutieren sie mögliche Gleitebenen und Burger Vektoren im fcc und hcp Gitter.
-Zeigen Sie „Kristall = Gitter + Basis“
Frage 2:
-Was versteht man unter „Aktivierungsenergie“ ? Wie kann, bei Kenntnis der
Aktivierungsenergie der Temperatur und der Phononenfrequenz v0, die Diffusionsgrenze vDiff
eines einzelnen Teilchens bestimmt werden ?
-Random Walk?
-Was versteht man unter einem „Diffusionspaar“ ? Für ein Diffusionspaar zweier vollständig
mischbarer Materialien A und B skizziere man die Konzentrationsprofile cA und cB in
Abhängikeit von der Zeit (Der Diffusionskoeffizient D kann als gegeben angenommen werden)
Frage 3:
-Man skizziere die experimentelle Anordnung des idealen Zugversuches und definiere jene
beiden Module, die sich aus dem Zugversuch bestimmen lassen.
-Welche drei Materialklassen lassen sich hier unterscheiden? Geben sie deren jeweilige Spannungs-Dehnungsdiagramme an und benennen sie jeweils zwei Beispiele.
-Nennen Sie (abgesehen vom Zugversuch) noch mindestens zwei Methoden zur experimentellen
Bestimmung mechanischer Eigenschaften und beschreiben Sie deren prinzipiellen Aufbau.
Frage 4:
Erkläre anhand eines Phasendiagramms (freie Enthalpie vs. Konzentration), wann es zur
Ausbildung eines eutektischen, peritektischen und intermetallischen Phase kommt. (Es genügt bei einer Temperatur)
Zeichnen sie ein eutektischen Diagramm, erklären Sie die einzelnen Phasen, schreiben Sie die Reaktionsgleichung und geben sie Anwendungen an!
Was sind Messing und Bronze und wo wird es angewendet?
Frage 5:
Beschreiben Sie die thermische Leitfähigkeit und geben Sie die Definitionsgleichung dafür an.
Aus welchen Komponenten setzt sie sich zusammen und welche Dämpfer(Stoßprozesse) gibt es?
Welchen Zusammenhang gibt es zwischen der elektrischen und der thermischen Leitfähigkeit, benennen Sie das Gesetz!
Zeichnen Sie eine typische Temperaturabhängigkeit der thermischen Leitfähigkeit
Wozu braucht man Materialien mit großer bzw. kleiner thermischer Leitfähigkeit?
Bei der Prüfung vom 24.06.14 war eine neue Frage dabei. Ich weiß leider den Wortlaut nicht mehr, aber man sollte zeigen/begründen, warum die maximale Querkontraktionszahl 0,5 ist (geht über das Volumen, der Ansatz findet sich in den Folien).
Ansonsten nur bereits bekannte Fragen. Danke dafür!
)
