Samenvatting Materialen 1

Materialen 1

1. Indeling van de materialen in materiaalklassen of
materiaalfamilies.
4 materiaalfamilies:
- De metalen
- De macromoleculaire materialen of polymeren
- De keramische materialen
- De composieten
Ieder van deze groepen heeft specifieke eigenschappen;
Tussen de kenmerken van elk van die groepen zijn er overlappingen en
binnen elke groep zijn er materialen met schitterende eigenschappen die
echter (nog)niet bruikbaar zijn of die (nog) niet te verwerken zijn tot bruikbare
vormen.
Ze gaan steeds op zoek naar nieuwe materialen en nieuwe
materiaalcombinaties die zouden moeten voldoen aan de steeds hogere
eisen en de veranderende behoeftepatronen.

2. Bespreking van de materiaalklassen
2.1 De metalen
Indeling van de metalen
Metalen kunnen worden opgedeeld in ferro metalen en non-ferro metalen.
Ferro metalen  metaallegeringen waarvan basismateriaal ijzer is
- Belangrijke ferro metalen: gietijzer en staal  legeringen van ijzer en
een klein
procent koolstof.
Non-ferro metalen  alle metalen en hun legeringen die niet gebaseerd zijn
op ijzer.
- Non-ferro metalen opgedeeld: lichte en zware metalen
- Lichte metalen: metalen en hun legeringen met een dichtheid lager
dan
4500 kg/m^3
- Zware metalen: metalen en hun legeringen met een dichtheid hoger
dan
4500 kg/m^3
Edele metalen behoren tot de zware non-ferro metalen
- Edele metalen: metalen die in zuivere toestand niet worden aangetast
door
lucht of door zuren bv. palladium, platina, goud, zilver..
Een legering is een combinatie van twee of meer metalen of van een of meer
metalen met een niet-metaal. Doel  eigenschappen van het basismetaal

,verbeteren.
- De atoomsoort in de legering, waarvan de concentratie het hoogst is,
heet het
basismetaal. Overige atoomsoorten of molecuulsoorten
legeringelementen.


- Staal is een legering van ijzer en koolstof met een laag C-gehalte
- Gietijzer is een legering van ijzer en koolstof met een hoog C-gehalte
- Brons is een legering van koper en tin
- Messing is een legering van koper en zink
Kenmerken en eigenschappen van metalen
- Chemisch gezien worden materialen gekenmerkt doordat ze meestal 1-, 2-
of 3-
waardig zijn.
- Metalen zijn goede geleiders voor warmte en elektriciteit
- Metalen zijn plastisch vervormbaar
- Metalen zijn ondoorzichtig
- Metalen worden harder (verstevigen) bij koude vervorming
- Metalen bezitten een glans, maar vele metalen bedekken zich met een
oxidelaag als
ze in aanraking komen met lucht waardoor ze dof schijnen. Edele metalen
behouden
hun glans.
- Metalen zijn meestal onbrandbaar
- Metalen voelen meestal koud aan
- Metalen hebben een hoge smettemperatuur
- Metalen zijn corrosiegevoelig. Over het algemeen is de corrosievastheid van
de non-
ferro metalen beter dan die van de ferro metalen.
- Metalen bezitten een hoge stijfheid en een hoge sterkte
- Stijfheid is niet gelijk aan sterkte
- Materiaal is stijf indien een grote kracht nodig is om het te vervormen
- Materiaal is sterk indien er een grote kracht nodig is om het te breken
- Metalen zijn zwaar, daardoor hebben ze een relatief lage specifieke sterkte
en lage
specifieke stijfheid.
- Specifieke stijfheid = stijfheid gedeeld door de dichtheid
- goede maat voor de gewichtsefficiëntie van een constructiemateriaal
- Specifieke sterkte = sterkte gedeeld door dichtheid
- Hoe hoger specifieke stijfheid en sterkte, hoe lichter men een product
of
constructie kan maken, terwijl het toch aan bepaalde sterkte en
stijfheid
vereisten voldoet.
2.2 De macromoleculaire materialen of polymeren

,Grote groep macromoleculaire materialen in te delen in:
- Natuurlijke macromoleculaire materialen of natuurlijke polymeren
- De synthetische polymeren of kunststoffen
Polymeren zijn stoffen opgebouwd uit macromoleculen. Deze macromoleculen
ontstaan door een aaneenrijging van een groot aantal kleinere eenheden,
monomeren genoemd, tot lange ketens, of tot een ruimtelijk netwerk.

, De natuurlijke macromoleculaire materialen
De natuurlijke polymeren zijn afkomstig uit de levende natuur. Vb. Hout,
bamboe, riet, vlas, hennep, leer, hoorn, stro, linnen, jute, katoen, rubber,...
- Hernieuwbare materialen, en dus in principe onuitputtelijk
- Invloed op onze leefomgeving en ecologisch evenwicht bijzonder groot
- Belangrijk onderscheid tussen natuurlijke materialen met lange of
korte
groeicyclus.
- Tropisch hout  lange groeicyclus  spaarzaam zijn in gebruik
- Vlas, hennep,..  korte groeicyclus  minder kritisch en leggen co2
vast
tijdens hun groeiproces, hetzelfde koolstofdioxide dat eventueel
uitgestoten
werd tijdens hun verwerking tot en/of gebruik als natuurlijke plastics
 Co2-
neutrale materialen
De synthetische macromoleculaire materialen of kunststoffen
- Zijn synthetische materialen opgebouwd met behulp van chemische
processen.
- Geen natuurproducten, maar industriële producten afkomstig uit de
industrie
- Indelen in hal synthetische en vol synthetische kunststoffen
- Meeste vol synthetische kunststoffen worden van petroleum afgeleid.


2.3 De keramische materialen inclusief de glasachtige materialen
Algemeenheden
De keramische materialen vormen in de hier gebruikte indeling een soort
restcategorie. Keramische materialen zijn samengesteld uit metalen en niet
metalen. Ze zijn van anorganische oorsprong.
Klassieke materialen  meestal duidelijk herkenbare geologische afkomst.
Het zijn aan de aardkorst onttrokken anorganische verbindingen zoals zand,
klei,.. Ze worden verwerkt tot bouwstenen, baksteen, porselein,..
Kenmerken en eigenschappen van keramische materialen
- Druksterke en stabiele verbindingen
- Bestand tegen hoge temperaturen
- Corrosiebestendig
- Slecht geleidend, zowel voor warmte als voor elektriciteit
- Breekbaar en broos
- Niet bestand tegen schokken
- helemaal niet bruikbaar onder trek- of buigspanning