Materiaalkunde Budinski 9e druk
Hoofdstuk 1: Het belang van technische materialen
Doelstelling: belang van juiste materiaal
1.1 Wat is Materiaalkunde
Bijna alle materialen die we tegenwoordig gebruiken voor gereedschappen,
gebruiksvoorwerpen en recreatie zijn in de laatste circa 200 jaar ontwikkeld. Door de
ontwikkeling van een microscoop werd het mogelijk de ‘werking’ van een materiaal te zien.
In de metallografie gebruikt men een microscoop om de wijzigingen in de metalen te
bestuderen wanneer diverse metalen worden samengesmolten om legeringen te vormen.
De wetenschap van keramische materialen ontstond door microscopische studies van
minderalen en kunststoffen die ontstonden door studies van wisselwerkingen tussen grote
moleculen.
1.2 De taal van materialen
Materiaalkunde is de toegepaste wetenschap met scheikunde, natuurkunde en wiskunde als
basis.
Scheikunde: samenstelling van materie en de reacties wanneer stoffen worden
gevormd of zich met elkaar verbinden.
Natuurkunde: toestanden van materie en energie worden behandelt die behoren bij
materie, acties en reacties.
Wiskunde: gebruik van getallen, nauwgezette technieken en regels voor het
produceren van exacte oplossingen voor problemen.
Het correct gebruiken van termen binnen materiaalkunde is belangrijk aangezien het anders
kan resulteren in onderdelen die defect zijn of raken. Chemische samenstelling is een van de
belangrijkste eigenschappen van elk materiaal.
1.3 De rol van materialen in het succes van een product
Mensen en bedrijven kopen producten op basis van de kenmerken. Om deze kenmerken om
te zetten in meetbare materiaaleigenschappen, moeten de materiaaleigenschappen
begrepen worden. Een falend product heeft meestal te maken met een verkeerd ontwerp of
een verkeerde materiaalkeuze.
Materiaaleigenschappen zijn kenmerken die een materiaal onderscheiden van elk ander
materiaal en hebben hun oorsprong in de aard van het materiaal op atomair of moleculair
niveau.
Atoom: kleinste deel van een stof dat nog de eigenschap van de stof bezit.
Molecuul: Kleinste deel van een verbinding van atomen die nog bepaalde eigenschappen heeft.
,Eigenschappen van een materiaal beginnen op dit niveau en worden de ‘chemische eigenschappen’
genoemd.
Er zijn drie verschillende categorieën eigenschappen. Zie figuur 1-3.
Chemische eigenschappen: kenmerken die behoren bij de formule ervan en bij de reactiviteit
met andere stoffen en omgeving.
Mechanische eigenschappen: kenmerken die behoren bij het vermogen om bestand te zijn
tegen uitgeoefende fysieke krachten.
Fysische eigenschappen: kenmerken die kunnen veranderen zonder de chemische
samenstelling te veranderen of te vernietigen.
Levensduur is de schatting van de fabrikant hoelang het product moet werken zoals het deed toen
het gemaakt werd. Voor een indicator van de levensduur van een product worden
standaardeigenschapsproeven gedaan aangezien het de verantwoordelijkheid van de
ontwerpersingenieurs is om de invloeden van materiaaleigenschappen op de levensduur is uit te
zoeken.
1.4 Technische materialen zoals ze op jouw wereld van toepassing zijn
Elk ontwerp heeft bepaalde eisen waar een materiaal aan moet voldoen. Een wekker is bijv. o.a. van
metaal en kunststof gemaakt. Kleding is gemaakt van weefsel dat bestaat uit natuurlijke en
synthetische vezels. Polyester is bijv. gemaakt van chemische basismaterialen als petroleum. Het
wordt gemaakt van een organische alcohol en een organisch zuur. Voor het hanteren van deze
chemische stoffen heb je een corrosiebestendig materiaal nodig. De garenleiders worden dan ook
gecoat met keramische materialen zodat deze tegen de hitte en het zuur bestendigd is. In een
broodrooster wordt een nikkel en chroom legering gebruikt om snel warm te kunnen worden zonder
te oxideren. Magnetrons werken door het activeren van elektronische materialen die
elektromagnetische straling produceren. Om de straling in de magnetron te houden is metalen
bescherming in de behuizing belangrijk. Voor afvoerbuizen moeten materialen gekozen worden die
lang met corrosie en erosie kunnen bestaan. Fermentatievaten vereisen materialen die bestand zijn
tegen corrosieve omstandigheden, verhoogde temperaturen en de smaak niet beïnvloeden.
, Termenlijst H1
Corrosie: materiaalverlies of verlies van eigenschappen door chemische aantasting of
omgevingsaantasting.
Materiaalkunde: de wetenschap die behoort bij de studie en behandeling van de vaste stoffen die
worden gebruikt voor het maken van nuttige producten en constructies.
Natuurkunde: de wetenschap die de toestanden van materie en energie behandelt die behoren bij
materie, actie en reacties.
Scheikunde: de wetenschap van de samenstelling van materie en de reacties wanneer stoffen
worden gevormd of met elkaar verbonden.
Technische materialen: de vaste stoffen waarvan nuttige producten en constructies gemaakt
worden.
Wiskunde: de wetenschap van het gebruik van getallen en logische technieken en regels om exacte
oplossingen voor problemen te produceren.
Hoofdstuk 1: Het belang van technische materialen
Doelstelling: belang van juiste materiaal
1.1 Wat is Materiaalkunde
Bijna alle materialen die we tegenwoordig gebruiken voor gereedschappen,
gebruiksvoorwerpen en recreatie zijn in de laatste circa 200 jaar ontwikkeld. Door de
ontwikkeling van een microscoop werd het mogelijk de ‘werking’ van een materiaal te zien.
In de metallografie gebruikt men een microscoop om de wijzigingen in de metalen te
bestuderen wanneer diverse metalen worden samengesmolten om legeringen te vormen.
De wetenschap van keramische materialen ontstond door microscopische studies van
minderalen en kunststoffen die ontstonden door studies van wisselwerkingen tussen grote
moleculen.
1.2 De taal van materialen
Materiaalkunde is de toegepaste wetenschap met scheikunde, natuurkunde en wiskunde als
basis.
Scheikunde: samenstelling van materie en de reacties wanneer stoffen worden
gevormd of zich met elkaar verbinden.
Natuurkunde: toestanden van materie en energie worden behandelt die behoren bij
materie, acties en reacties.
Wiskunde: gebruik van getallen, nauwgezette technieken en regels voor het
produceren van exacte oplossingen voor problemen.
Het correct gebruiken van termen binnen materiaalkunde is belangrijk aangezien het anders
kan resulteren in onderdelen die defect zijn of raken. Chemische samenstelling is een van de
belangrijkste eigenschappen van elk materiaal.
1.3 De rol van materialen in het succes van een product
Mensen en bedrijven kopen producten op basis van de kenmerken. Om deze kenmerken om
te zetten in meetbare materiaaleigenschappen, moeten de materiaaleigenschappen
begrepen worden. Een falend product heeft meestal te maken met een verkeerd ontwerp of
een verkeerde materiaalkeuze.
Materiaaleigenschappen zijn kenmerken die een materiaal onderscheiden van elk ander
materiaal en hebben hun oorsprong in de aard van het materiaal op atomair of moleculair
niveau.
Atoom: kleinste deel van een stof dat nog de eigenschap van de stof bezit.
Molecuul: Kleinste deel van een verbinding van atomen die nog bepaalde eigenschappen heeft.
,Eigenschappen van een materiaal beginnen op dit niveau en worden de ‘chemische eigenschappen’
genoemd.
Er zijn drie verschillende categorieën eigenschappen. Zie figuur 1-3.
Chemische eigenschappen: kenmerken die behoren bij de formule ervan en bij de reactiviteit
met andere stoffen en omgeving.
Mechanische eigenschappen: kenmerken die behoren bij het vermogen om bestand te zijn
tegen uitgeoefende fysieke krachten.
Fysische eigenschappen: kenmerken die kunnen veranderen zonder de chemische
samenstelling te veranderen of te vernietigen.
Levensduur is de schatting van de fabrikant hoelang het product moet werken zoals het deed toen
het gemaakt werd. Voor een indicator van de levensduur van een product worden
standaardeigenschapsproeven gedaan aangezien het de verantwoordelijkheid van de
ontwerpersingenieurs is om de invloeden van materiaaleigenschappen op de levensduur is uit te
zoeken.
1.4 Technische materialen zoals ze op jouw wereld van toepassing zijn
Elk ontwerp heeft bepaalde eisen waar een materiaal aan moet voldoen. Een wekker is bijv. o.a. van
metaal en kunststof gemaakt. Kleding is gemaakt van weefsel dat bestaat uit natuurlijke en
synthetische vezels. Polyester is bijv. gemaakt van chemische basismaterialen als petroleum. Het
wordt gemaakt van een organische alcohol en een organisch zuur. Voor het hanteren van deze
chemische stoffen heb je een corrosiebestendig materiaal nodig. De garenleiders worden dan ook
gecoat met keramische materialen zodat deze tegen de hitte en het zuur bestendigd is. In een
broodrooster wordt een nikkel en chroom legering gebruikt om snel warm te kunnen worden zonder
te oxideren. Magnetrons werken door het activeren van elektronische materialen die
elektromagnetische straling produceren. Om de straling in de magnetron te houden is metalen
bescherming in de behuizing belangrijk. Voor afvoerbuizen moeten materialen gekozen worden die
lang met corrosie en erosie kunnen bestaan. Fermentatievaten vereisen materialen die bestand zijn
tegen corrosieve omstandigheden, verhoogde temperaturen en de smaak niet beïnvloeden.
, Termenlijst H1
Corrosie: materiaalverlies of verlies van eigenschappen door chemische aantasting of
omgevingsaantasting.
Materiaalkunde: de wetenschap die behoort bij de studie en behandeling van de vaste stoffen die
worden gebruikt voor het maken van nuttige producten en constructies.
Natuurkunde: de wetenschap die de toestanden van materie en energie behandelt die behoren bij
materie, actie en reacties.
Scheikunde: de wetenschap van de samenstelling van materie en de reacties wanneer stoffen
worden gevormd of met elkaar verbonden.
Technische materialen: de vaste stoffen waarvan nuttige producten en constructies gemaakt
worden.
Wiskunde: de wetenschap van het gebruik van getallen en logische technieken en regels om exacte
oplossingen voor problemen te produceren.
