Technische Universität Ilmenau

Methoden der Werkstoffcharakterisierung - Modultafeln der TU Ilmenau

Die Modultafeln sind ein Informationsangebot zu den Studiengängen der TU Ilmenau.

Die rechtsverbindlichen Studienpläne entnehmen Sie bitte den jeweiligen Studien- und Prüfungsordnungen (Anlage Studienplan).

Alle Angaben zu geplanten Lehrveranstaltungen finden Sie im elektronischen Vorlesungsverzeichnis.

Informationen und Handreichungen zur Pflege von Modulbeschreibungen durch die Modulverantwortlichen finden Sie unter Modulpflege.

Hinweise zu fehlenden oder fehlerhaften Modulbeschreibungen senden Sie bitte direkt an modulkatalog@tu-ilmenau.de.

Modulinformationen zu Modulnummer 200600 - allgemeine Informationen
Modulnummer200600
FakultätFakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik
Fachgebietsnummer2172 (Werkstoffe der Elektrotechnik)
Modulverantwortliche(r)Prof. Dr. Peter Schaaf
SpracheDeutsch
TurnusWintersemester
Vorkenntnisse

Grundlagen der Werkstoffwissenschaft, Kenntnisse der Physik, Chemie, Mathematik

Lernergebnisse und erworbene Kompetenzen

Nach der Veranstaltung können Studierende folgende Kompetenzen anwenden:

Studierende können Methoden der Werkstoffcharakterisierung aufzählen, beschreiben und erläutern.

Die Studierenden sind in der Lage, Grundkenntnisse über werkstoffanalytische Verfahren zu verstehen und auf ingenieurwissenschaftliche Anwendungen zu übertragen.

Die Studierenden können Werkstoffe mit ihren mikroskopischen und submikroskopischen Aufbauprinzipien beschreiben.

Die Studierenden können Werkstoffe charakterisieren und bewerten, dies vom technischem Bereich bis zur atomaren Auflösung.

Die Studierenden können danach selbständig das passende Verfahren für ihre Anwendungen auswählen und anwenden.

Nach dem Seminar besitzen die Studierenden die Fähigkeit, das Erlernte eigenständig zu vertiefen und einer Gruppe vorzustellen, sowie die werkstoffwissenschaftlichen Fragestellungen in der Gruppe zu diskutieren.

Die Studierenden haben im Praktikum Grundfertigkeiten in der Anwendung, der Eigenschaften, der Untersuchung/Analyse und der Modifikation von Werkstoffen erworben. Sie sind in die Lage versetzt, werkstoffwissenschaftliche Experimente durchzuführen und auf verschiedene Werkstoffe anzuwenden. Sie sind praktisch in der Lage, Werkstoffeigenschaften zu erproben und anzuwenden, sowie Eigenschaftsmodifikationen vorzunehmen. Die werkstoffwissenschaftlichen Experimente können Sie diskutieren, entwerfen, auswerten, grafisch darzustellen und bewerten.

Inhalt

Dozenten: apl. Prof. Dr.-Ing. Lothar Spieß und Dr. THomas Kups

Fachkompetenz

Inhalt:

1. Einführung, Grundlagen Analytik und Einteilung der bildgebenden und analytischen Verfahren innerhalb der Werkstoffcharakterisierung
2. Materialographie und Lichtmikroskopie
2.1. Auflösungsvermögen des Auges, scharfes Sehen, Abbildungsfehler, Abbe'sche Gleichung, Förderliche Vergrößerungen, Beugung
2.1. Gefügeelemente
2.2. Präparation
2.3. Lichtmikroskopie Mikroskopiearten (Hellfeld, Dunkelfeld, Phasenkontrast, Polarisation, Differentialinterferenz, Reflexionskontrast, Kathodolumineszenz, Ultramikroskopie, Fluoreszenz, Konfokalmikroskopie)
2.4. Quantitative Gefügeanalyse, Verfahren zur Bestimmung der Kornverteilung, Bildbearbeitung (HDR, Linienschnittverfahren)
3. Röntgenfeinstrukturanalyse 3.1. Erzeugung und Nachweis von Röntgenstrahlung 3.2. Beugung von Röntgenstrahlung an Kristallen 3.3. Vielkristalluntersuchungen / Pulveraufnahmeverfahren 4. Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) 4.1. Präparation 4.2. Abbildung nach Durchstrahlung 4.3. Elektronenbeugung
5. Rasterelektronenmikroskopie (REM) 5.1. Wechselwirkungskette (SE, BSE, AE, .), Topographiekontrast 5.2. Bildaufbau im REM, Materialkontrast
5.3. Analytische Elektronenmikroskopie (EDX und WDX) 5.4. Focus-Ion-Beam 5.4. Vergleich REM mit TEM und Lichtmikroskopie
6. Rastersondenmethoden 6.1. Rastertunnelmikroskopie 6.2. Rasterkraftmikroskopie (AFM)
7. Weitere Bildgebende und analytische Verfahren: Ultraschallmikroskopie; Röntgenmikroskopie; Computertomographie
8. Spektroskopische Methoden 8.1 Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) 8.2 Glimmentladungsspektroskopie (GDOES) 8.3 Auger-Elektronen-Spektroskopie 8.4 Weitere Verfahren (SIMS, RBS, XPS, UPS)
9. Zusammenfassung

Praktikum

Das Modul umfasst etwa 4 Praktikumsversuche mit adressatenspezifischen Inhalten zu Werkstoffen, ihren Eigenschaften und deren Messung. Durchführung von eigenen Messungen.

Methodenkompetenz

Diskussion von Aufgaben und Problemstellungen in der Gruppe und Vorstellung von Lösungen.

Selbstkompetenz

Einschätzen der Eigenen Fähigkeiten und des eigenen Kenntnisstandes im Bereich der Werkstoffe.

Sozialkompetenz

Fähigkeit zur Diskussion und Lösung von Fragestellungen in der Gruppe. Einschätzen von Lösungsstrategien und Problemen

Medienformen und technische Anforderungen bei Lehr- und Abschlussleistungen in elektronischer Form

Powerpoint, Skript, Animationen, Videos, Übungen,

Literatur

Literatur aktuell über moodle und als folgende Vorschlagsliste:

  1. Werkstoffwissenschaft, 10. Aufl., (Herausg.: W.Schatt, H. Worch), Wiley-VCH, 2011
  2. Hornbogen, E.; Skrotzky, B.: Mikro- und Nanoskopie der Werkstoffe, 3. Auflage, Springer, 2009
  3. Werkstoffprüfung /Herausg.: H. Blumenauer.- 6., stark überarb. und erw. Aufl.- Leipzig; Stuttgart: Dt. Verlag für Grundstoffindustrie, 1994
  4. Werkstoffanalytische Verfahren /Herausg.: H.-J. Hunger.- 1. Aufl.- Leipzig; Stuttgart: Dt. Verlag für Grundstoffindustrie, 1995
  5. Spieß, L.; Teichert, G.; Schwarzer, R.; Behnken, H.; Genzel, Ch. Moderne Röntgenbeugung, 4. Aufl. Springer, 2019;
  6. Schumann, H.; Oettel, H.: Metallographie, 15. neubearb. Aufl., Wiley-VCH, 2011
  7. Colliex, C. Elektronenmikroskopie: Eine anwendungsbezogene Einführung, Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft; 1. Auflage 2007
  8. Seidel, W.W.; Hahn, F.: Werkstofftechnik - Werkstoffe-Eigenschaften-Prüfung-Anwendung, Hanser-Verlag 2012
Lehrevaluation
Spezifik Referenzmodul
ModulnameMethoden der Werkstoffcharakterisierung
Prüfungsnummer210501
Leistungspunkte5
SWS4 (2 V, 1 Ü, 1 P)
Präsenzstudium (h)45
Selbststudium (h)105
VerpflichtungPflichtmodul
AbschlussPrüfungsleistung mit mehreren Teilleistungen
Details zum AbschlussDas Modul Methoden der Werkstoffcharakterisierung mit der Prüfungsnummer 210501 schließt mit folgenden Leistungen ab:
  • schriftliche Prüfungsleistung über 90 Minuten mit einer Wichtung von 75% (Prüfungsnummer: 2100948)
  • Studienleistung mit einer Wichtung von 25% (Prüfungsnummer: 2100949)

Details zum Abschluss Teilleistung 1:

Klausur


Details zum Abschluss Teilleistung 2:

Praktikumstestat, erfolgreicher Abschluss der etwa 4 Praktikumsversuche

Alternative Abschlussform aufgrund verordneter Corona-Maßnahmen inkl. technischer Voraussetzungen

Schriftliche Abschlussarbeit (Klausur) in Distanz nach §6a PStO-AB (Take-Home-Exam)

Dauer: 120 Minuten

Technische Voraussetzung: exam-moodle https://intranet.tu-ilmenau.de/site/vpsl-pand/SitePages/Handreichungen_Arbeitshilfen.aspx

 

oder

 

Prüfungsgespräch (mündliche Abschlussleistung) in Distanz nach §6a PStO-AB

Dauer: 30 Minuten

Technische Voraussetzung: webex https://intranet.tu-ilmenau.de/site/vpsl-pand/SitePages/Handreichungen_Arbeitshilfen.aspx

 

Anmeldemodalitäten für alternative PL oder SL
max. Teilnehmerzahl
Spezifik im Studiengang Bachelor Werkstoffwissenschaft 2021
ModulnameMethoden der Werkstoffcharakterisierung
Prüfungsnummer210501
Leistungspunkte5
Präsenzstudium (h)45
Selbststudium (h)105
VerpflichtungPflichtmodul
AbschlussPrüfungsleistung mit mehreren Teilleistungen
Details zum AbschlussDas Modul Methoden der Werkstoffcharakterisierung mit der Prüfungsnummer 210501 schließt mit folgenden Leistungen ab:
  • schriftliche Prüfungsleistung über 90 Minuten mit einer Wichtung von 75% (Prüfungsnummer: 2100948)
  • Studienleistung mit einer Wichtung von 25% (Prüfungsnummer: 2100949)

Details zum Abschluss Teilleistung 1:

Klausur


Details zum Abschluss Teilleistung 2:

Praktikumstestat, erfolgreicher Abschluss der etwa 4 Praktikumsversuche

Alternative Abschlussform aufgrund verordneter Corona-Maßnahmen inkl. technischer Voraussetzungen

Schriftliche Abschlussarbeit (Klausur) in Distanz nach §6a PStO-AB (Take-Home-Exam)

Dauer: 120 Minuten

Technische Voraussetzung: exam-moodle https://intranet.tu-ilmenau.de/site/vpsl-pand/SitePages/Handreichungen_Arbeitshilfen.aspx

 

oder

 

Prüfungsgespräch (mündliche Abschlussleistung) in Distanz nach §6a PStO-AB

Dauer: 30 Minuten

Technische Voraussetzung: webex https://intranet.tu-ilmenau.de/site/vpsl-pand/SitePages/Handreichungen_Arbeitshilfen.aspx

 

Anmeldemodalitäten für alternative PL oder SL
max. Teilnehmerzahl