Materialen
MATERIALEN DEEL 1
INLEIDING
4 materiaalfamilies:
- Metalen
- Macromoleculaire metalen of polymeren
- Keramische metalen
- Composieten
MATERIAALKLASSEN
METALEN
INDELING METALEN (op ijzer gebaseerde metalen)
Ferro
metalen Zware Edele
Metalen
metalen metalen
Non-ferro
metalen Lichte
metalen
Ferro metalen = algemene benaming voor metaallegeringen waarvan basismateriaal ijzer is.
Non-ferro metalen = alle metalen en hun legeringen die niet gebaseerd zijn op ijzer.
- Lichte metalen = alle metalen en hun legeringen met een dichtheid lager dan 4500kg/m3.
Aluminium, magnesium, titaan en hun legeringen
- Zware metalen = alle metalen en hun legeringen met een dichtheid groter dan 4500kg/m3.
Koper, zink, nikkel, wolfarm en hun legeringen
Edele metalen = metalen die in zuivere toestand niet worden aangetast door zuivere
lucht of door zuren.
LEGERINGEN
= Een combinatie van 2 of meer metalen of van één of meer metalen met een niet metaal.
Met de bedoeling om op die manier de eigenschappen van het basismetaal te
verbeteren.
BASISMETAAL Atoomsoort in de legering, waarvan de concentratie het hoogst is.
LEGERINGELEMENTEN Overige atoom soorten of molecuul soorten.
Bv. Staal: legering van ijzer & koolstof met een laag C-gehalte
Bv. Gietijzer: legering van ijzer & koolstof met een hoog C-
gehalte Bv. Brons: legering van koper & tin
1
, Materialen
KENMERKEN EN EIGENSCHAPPEN VAN METALEN
- Chemisch gezien worden metalen gekenmerkt doordat ze meestal 1-, 2- of 3-waardig zijn.
- Metalen zijn goede geleiders voor warmte en elektriciteit.
- Metalen zijn plastisch vervormbaar.
- Ondoorzichtig: geen enkel metaal laat licht door.
- Metalen worden harder bij vervorming.
- Metalen bezitten glans, vooral na polijsten, maar vele metalen bedekken zich in aanraking
met lucht met een oxide laag waardoor ze dof schijnen (edele metalen behouden glans).
- Meestal onbrandbaar.
- Metalen voelen meestal koud aan.
- Metalen hebben een hoge smelttemperatuur.
- Metalen zijn corrosiegevoelig. Over het algemeen is de corrosievastheid beter van non-
ferro metalen dan van die van ferro metalen.
- Metalen bezitten een hogen stijfheid en een hoge sterkte.
Stijf = indien een grote kracht nodig is om het te vervormen.
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 (elasticiteitsmodulus) gedeeld door de dichtheid, dit is een
goede maat voor de gewichtsefficiëntie van een constructiemateriaal.
Specifieke sterkte = sterkte (treksterkte) gedeeld door de dichtheid.
MACROMOLECULAIRE MATERIALEN of POLYMEREN
Natuurlijke
polymeren
Polymeren
Kunststoffen
- De natuurlijke macromoleculaire materialen of natuurlijke polymeren
- De synthetische polymeren of kunststoffen
POLYMEER
= Een samenvoeging van de Griekse woorden “poly” dat “veel” betekent, en “meros” dat “deel”
betekent.
= 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.
2
, Materialen
NATUURLIJKE MACROMOLECULAIRE MATERIALEN of NATUURLIJKE
POLYMEREN
- Afkomstig uit de levende natuur
- Hernieuwbare materialen en in principe onuitputtelijk
Hout (cellulose), bamboe, riet, leer, wol, zijde, rubber, kurk…
Zeer lange groeicyclus: spaarzaam gebruik van maken
Hout, tropisch hout…
Korte, eenjarige groeicyclus: CO2-neutrale materialen = leggen CO2 vast tijdens het
groeiproces, hetzelfde koolstofdioxide dat eventueel uitgestoten werd tijdens hun
verwerking tot en/of gebruik als natuurlijke plastics
Vlas, hennep…
SYNTHETISCHE MACROMOLECULAIRE MATERIALEN of KUNSTSTOFFEN
= Synthetische materialen opgebouwd met behulp van chemische processen, geen
natuurproducten, maar industriële producten afkomstig uit de chemische industrie.
KERAMISCHE MATERIALEN (inclusief glasachtige materialen)
ALGEMEEN
Keramische materialen zijn samengesteld uit metalen en niet metalen. Ze zijn van anorganische
oorsprong.
Klassieke keramische materialen hebben meestal een duidelijk herkenbare geologische
afkomst. Het zijn de van de aardkorst onttrokken anorganische verbindingen.
Zand, klei, kalk…
⇝ Deze worden verwerkt tot bouwstenen, baksteen, porseleinen, beton…
KENMERKEN EN EIGENSCHAPPEN
- Druksterkte en stabiele verbindingen
- Bestand tegen hoge temperaturen
- Corrosiebestendig
- Slechte geleiding, zowel voor warmte als voor elektriciteit
- Breekbaar en broos
- Niet bestand tegen schokken
- Helemaal niet bruikbaar onder trek- of buigspanning
3
, Materialen
WAT IS GLAS?
GLAS
- Een anorganisch materiaal dat vanuit de gesmolten toestand door afkoelen in vaste
toestand overgaat zonder te kristalliseren
- Is een vloeistof, waarvan de viscositeit zo hoog is dat het bij gewone temperatuur de
stijfheid en de mechanische weerstand bezit van een vaste stof.
= onderkoelde vloeistof
- Een niet-kristallijn of amorf materiaal
- Heeft geen smeltpunt, maar bezit een smelttraject
COMPOSIETEN
COMPOSIETEN
Composieten bestaan uit een matrix en een wapeningsmateriaal
= Een combinatie van een matrix (polymeren, metalen, keramieken) met versterkende vezels
(jute, vlas, glas, koolstof…) of andere materialen
Een combinatie van 1 of meer materialen, met de bedoeling
interessante eigenschappen van de samenstellende materialen te
COMPOSIETMATERIAAL verenigen in 1 materiaal. Het geheel is dan de optelsom van de
goede eigenschappen van de componenten.
Bv. Gewapend beton
Bestaat uit 2 of meerdere componenten waarvan de eigenschappen
meer presteren dan de som van de eigenschappen van de
MODERN COMPOSIET
afzonderlijke componenten ⇝ synergetisch effect.
Bv. Koolstofvezel versterkt epoxy
Het gebruik van natuurlijke vezels als wapeningen, zij combineren
goede mechanische eigenschappen met interessante ecologische
voordelen (zijn biodegradeerbaar en CO2-neutraal).
BIO-COMPOSIETEN Pas als ze gecombineerd worden met een biopolymeer als matrix,
bekomt men een volledige bio-composiet.
Bv. Theekopjes: vezelige theeblaadjes als versterking ingebracht
werden in een matrix van rijstlijm (zetmeel)
4
MATERIALEN DEEL 1
INLEIDING
4 materiaalfamilies:
- Metalen
- Macromoleculaire metalen of polymeren
- Keramische metalen
- Composieten
MATERIAALKLASSEN
METALEN
INDELING METALEN (op ijzer gebaseerde metalen)
Ferro
metalen Zware Edele
Metalen
metalen metalen
Non-ferro
metalen Lichte
metalen
Ferro metalen = algemene benaming voor metaallegeringen waarvan basismateriaal ijzer is.
Non-ferro metalen = alle metalen en hun legeringen die niet gebaseerd zijn op ijzer.
- Lichte metalen = alle metalen en hun legeringen met een dichtheid lager dan 4500kg/m3.
Aluminium, magnesium, titaan en hun legeringen
- Zware metalen = alle metalen en hun legeringen met een dichtheid groter dan 4500kg/m3.
Koper, zink, nikkel, wolfarm en hun legeringen
Edele metalen = metalen die in zuivere toestand niet worden aangetast door zuivere
lucht of door zuren.
LEGERINGEN
= Een combinatie van 2 of meer metalen of van één of meer metalen met een niet metaal.
Met de bedoeling om op die manier de eigenschappen van het basismetaal te
verbeteren.
BASISMETAAL Atoomsoort in de legering, waarvan de concentratie het hoogst is.
LEGERINGELEMENTEN Overige atoom soorten of molecuul soorten.
Bv. Staal: legering van ijzer & koolstof met een laag C-gehalte
Bv. Gietijzer: legering van ijzer & koolstof met een hoog C-
gehalte Bv. Brons: legering van koper & tin
1
, Materialen
KENMERKEN EN EIGENSCHAPPEN VAN METALEN
- Chemisch gezien worden metalen gekenmerkt doordat ze meestal 1-, 2- of 3-waardig zijn.
- Metalen zijn goede geleiders voor warmte en elektriciteit.
- Metalen zijn plastisch vervormbaar.
- Ondoorzichtig: geen enkel metaal laat licht door.
- Metalen worden harder bij vervorming.
- Metalen bezitten glans, vooral na polijsten, maar vele metalen bedekken zich in aanraking
met lucht met een oxide laag waardoor ze dof schijnen (edele metalen behouden glans).
- Meestal onbrandbaar.
- Metalen voelen meestal koud aan.
- Metalen hebben een hoge smelttemperatuur.
- Metalen zijn corrosiegevoelig. Over het algemeen is de corrosievastheid beter van non-
ferro metalen dan van die van ferro metalen.
- Metalen bezitten een hogen stijfheid en een hoge sterkte.
Stijf = indien een grote kracht nodig is om het te vervormen.
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 (elasticiteitsmodulus) gedeeld door de dichtheid, dit is een
goede maat voor de gewichtsefficiëntie van een constructiemateriaal.
Specifieke sterkte = sterkte (treksterkte) gedeeld door de dichtheid.
MACROMOLECULAIRE MATERIALEN of POLYMEREN
Natuurlijke
polymeren
Polymeren
Kunststoffen
- De natuurlijke macromoleculaire materialen of natuurlijke polymeren
- De synthetische polymeren of kunststoffen
POLYMEER
= Een samenvoeging van de Griekse woorden “poly” dat “veel” betekent, en “meros” dat “deel”
betekent.
= 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.
2
, Materialen
NATUURLIJKE MACROMOLECULAIRE MATERIALEN of NATUURLIJKE
POLYMEREN
- Afkomstig uit de levende natuur
- Hernieuwbare materialen en in principe onuitputtelijk
Hout (cellulose), bamboe, riet, leer, wol, zijde, rubber, kurk…
Zeer lange groeicyclus: spaarzaam gebruik van maken
Hout, tropisch hout…
Korte, eenjarige groeicyclus: CO2-neutrale materialen = leggen CO2 vast tijdens het
groeiproces, hetzelfde koolstofdioxide dat eventueel uitgestoten werd tijdens hun
verwerking tot en/of gebruik als natuurlijke plastics
Vlas, hennep…
SYNTHETISCHE MACROMOLECULAIRE MATERIALEN of KUNSTSTOFFEN
= Synthetische materialen opgebouwd met behulp van chemische processen, geen
natuurproducten, maar industriële producten afkomstig uit de chemische industrie.
KERAMISCHE MATERIALEN (inclusief glasachtige materialen)
ALGEMEEN
Keramische materialen zijn samengesteld uit metalen en niet metalen. Ze zijn van anorganische
oorsprong.
Klassieke keramische materialen hebben meestal een duidelijk herkenbare geologische
afkomst. Het zijn de van de aardkorst onttrokken anorganische verbindingen.
Zand, klei, kalk…
⇝ Deze worden verwerkt tot bouwstenen, baksteen, porseleinen, beton…
KENMERKEN EN EIGENSCHAPPEN
- Druksterkte en stabiele verbindingen
- Bestand tegen hoge temperaturen
- Corrosiebestendig
- Slechte geleiding, zowel voor warmte als voor elektriciteit
- Breekbaar en broos
- Niet bestand tegen schokken
- Helemaal niet bruikbaar onder trek- of buigspanning
3
, Materialen
WAT IS GLAS?
GLAS
- Een anorganisch materiaal dat vanuit de gesmolten toestand door afkoelen in vaste
toestand overgaat zonder te kristalliseren
- Is een vloeistof, waarvan de viscositeit zo hoog is dat het bij gewone temperatuur de
stijfheid en de mechanische weerstand bezit van een vaste stof.
= onderkoelde vloeistof
- Een niet-kristallijn of amorf materiaal
- Heeft geen smeltpunt, maar bezit een smelttraject
COMPOSIETEN
COMPOSIETEN
Composieten bestaan uit een matrix en een wapeningsmateriaal
= Een combinatie van een matrix (polymeren, metalen, keramieken) met versterkende vezels
(jute, vlas, glas, koolstof…) of andere materialen
Een combinatie van 1 of meer materialen, met de bedoeling
interessante eigenschappen van de samenstellende materialen te
COMPOSIETMATERIAAL verenigen in 1 materiaal. Het geheel is dan de optelsom van de
goede eigenschappen van de componenten.
Bv. Gewapend beton
Bestaat uit 2 of meerdere componenten waarvan de eigenschappen
meer presteren dan de som van de eigenschappen van de
MODERN COMPOSIET
afzonderlijke componenten ⇝ synergetisch effect.
Bv. Koolstofvezel versterkt epoxy
Het gebruik van natuurlijke vezels als wapeningen, zij combineren
goede mechanische eigenschappen met interessante ecologische
voordelen (zijn biodegradeerbaar en CO2-neutraal).
BIO-COMPOSIETEN Pas als ze gecombineerd worden met een biopolymeer als matrix,
bekomt men een volledige bio-composiet.
Bv. Theekopjes: vezelige theeblaadjes als versterking ingebracht
werden in een matrix van rijstlijm (zetmeel)
4
