Technische Universität Ilmenau

Methods for Materials Characterization - Modultafeln of TU Ilmenau

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module properties module number 200600 - common information
module number200600
departmentDepartment of Electrical Engineering and Information Technology
ID of group2172 (Materials for Electrical Engineering and Electronics)
module leaderProf. Dr. Peter Schaaf
languageDeutsch
term Wintersemester
previous knowledge and experience

Grundlagen der Werkstoffwissenschaft, Kenntnisse der Physik, Chemie, Mathematik

learning outcome

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.

content

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

media of instruction and technical requirements for education and examination in case of online participation

Powerpoint, Skript, Animationen, Videos, Übungen,

literature / references

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
evaluation of teaching
Details reference subject
module nameMethods for Materials Characterization
examination number210501
credit points5
SWS4 (2 V, 1 Ü, 1 P)
on-campus program (h)45
self-study (h)105
obligationobligatory module
examexamination performance with multiple performances
details of the certificateDas 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 examination performance due to COVID-19 regulations incl. technical requirements
signup details for alternative examinations
maximum number of participants
Details in degree program Bachelor Werkstoffwissenschaft 2021
module nameMethods for Materials Characterization
examination number210501
credit points5
on-campus program (h)45
self-study (h)105
obligationobligatory module
examexamination performance with multiple performances
details of the certificateDas 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 examination performance due to COVID-19 regulations incl. technical requirements
signup details for alternative examinations
maximum number of participants