MATERIALEN
2. Bespreking van de materiaalklassen
2.1 Metalen
Indeling van de materialen
FERRO METALEN : algemene benaming voor metaallegeringen waarvan basismateriaal
ijzer is. Belangrijke ferro materialen zijn staal en gietijzer: zijn legeringen van ijzer en een
klein maar zeer belangrijk procent koolstof ( C )
NON- FERRO MATERIALEN : alle metalen die niet gebaseerd zijn op ijzer
- lichte metalen : metalen en hun legering met een dichtheid lager dan 4500 kg/m3
Bv. aluminium (Al) en zijn legeringen
magnesium (Mg) en zijn legeringen
titaan (Ti) en zijn legeringen
- zware metalen : metalen en hun legering met een dichtheid hoger dan 4500 kg/m3
Bv. koper (Cu) en zijn legeringen
zink (Zn)
nikkel (Ni)
wolfram (W)
EDELE METALEN : (zware non-ferro metalen) ⇒ metalen die in zuivere toestand niet
worden aangetast door zuivere lucht of door zuren
LEGERINGEN : een combinatie van 2 of meer metalen (of een metaal met een ander
materiaal). Het is de bedoeling om de eigenschappen van het basismetaal te verbeteren
- de atoomsoort waarbij de concentratie het hoogst is ⇒ basismetaal
- overige atoomsoorten of molecuul soorten ⇒ legeringselementen
Bv. > staal is een legering van ijzer en koolstof met een laag C-gehalte (lager dan
1.7%)
> gietijzer is een legering van ijzer en koolstof met een hoog C-gehalte
(tussen 1.7% en 6.7%)
> brons is een legering van koper en tin (Sn)
> messing is een legering van koper en zink (Zn)
,Kenmerken en eigenschappen van de metalen
1.Chemisch gezien worden metalen gekenmerkt doordat ze 1-, 2- of 3- waardig zijn
2.goede geleiders voor warmte en elektriciteit
3.plastisch vervormbaar
4.ondoorzichtig
5.worden harder bij koude vervorming
6.bezitten een glans (vooral na polijsten),
vele metalen krijgen een oxidelaag door aanraking met lucht waardoor ze dof
schijnen
edele metalen behouden hun glans (goud, zilver)
7.meestal onbrandbaar
8.voelen meestal koud aan
9.corrosiegevoelig, die van non-ferro metalen beter dan de ferro-metalen
10. hoge stijfheid en hoge sterkte
stijfheid ≠ sterkte
⇒ stijf = er is een grote kracht nodig om te vervormen, rekken of buigen
⇒ sterk = er is een grote kracht nodig om te breken
, 11. zwaar ⇒ relatief lage specifieke sterkte en lage specifieke stijfheid
⇒ specifieke stijfheid = stijfheid (elasticiteitsmodulus) / dichtheid
specifieke stijfheid is een goede maat voor de gewichtseeficiëntie van
constructiemateriaal
⇒ specifieke sterkte = sterkte (trekspanning) / dichtheid
hoe hoger de 2 hoe lichter men een product of constructie kan maken (terwijl het
toch nog aan bepaalde sterkte en stijfheid vereisten voldoet)
ontwerper gebruikt deze afgeleide grootheden wanneer een materiaal gezocht
wordt voor een onderdeel dat een bepaalde sterkte/stijheid moet hebben en zo
licht mogelijk moet zijn
12. hoge smelttemperatuur
MATERIALEN
2. Bespreking van de materiaalklassen
2.2 Macromoleculaire materialen of polymeren
- NATUURLIJKE MACROMOLECULAIRE MATERIALEN / NATUURLIJKE
POLYMEREN
- SYNTHETISCHE POLYMEREN
Polymeer ⇒ zijn stoffen opgebouwd uit
Macromoleculen ontstaan door een aaneenrijging van
een groot aantal kleinere eenheden, monomeren
genoemd, tot lange ketens of tot een ruimtelijk
kenmerk
, Natuurlijke macromoleculaire materialen
> afkomstig uit de levende natuur (alle levende organismen bestaan uit macromoleculaire
elementen) (bv. hout, bamboe, riet, vlas, leer, hoorn, stro, linnen, jute, katoen, wol,...)
> zijn hernieuwbare materialen ⇒ onuitputtelijk
> invloed op onze leefomgeving en ecologisch evenwicht is wel bijzonder groot ⇒ een
gekapt bos staat er niet op 1 2 3 terug
⇒ onderscheid maken tussen natuurlijke materialen met een lange en korte groeicyclus
( tropisch hout = lange groeicyclus = spaarzaam mee omgaan) (vlas, hennep = eenjarige
groeicyclus
⇒ leggen CO2 vast in hun groeiproces, hetzelfde CO2 dat eventueel uitgestoten wordt
tijdens hun verwerking en gebruik ⇒ CO2- neutrale materialen
Synthetische macromoleculaire materialen of kunststoffen
> opgebouwd met behulp van chemische processen
> industriële producten
> meeste vol synthetische kunststoffen van petroleum afgeleid ⇒ geen onuitputtelijke
grondstof ( overgrote deel wordt gebruikt voor brandstof voor vervoer, verwarming,
elektriciteit)
> met koolstofverbindingen elementen gaan manipuleren zodat ze macromoleculair worden
> toepassing kunststof voor ontwerpers van groot belang ⇒ na de bespreking van
verschillend materiaalklassen een nadere begripsomschrijving van kunststoffen en een
indeling van de vol synthetische kunststoffen in thermoharders, thermoplasten en
elastomeren.
2. Bespreking van de materiaalklassen
2.1 Metalen
Indeling van de materialen
FERRO METALEN : algemene benaming voor metaallegeringen waarvan basismateriaal
ijzer is. Belangrijke ferro materialen zijn staal en gietijzer: zijn legeringen van ijzer en een
klein maar zeer belangrijk procent koolstof ( C )
NON- FERRO MATERIALEN : alle metalen die niet gebaseerd zijn op ijzer
- lichte metalen : metalen en hun legering met een dichtheid lager dan 4500 kg/m3
Bv. aluminium (Al) en zijn legeringen
magnesium (Mg) en zijn legeringen
titaan (Ti) en zijn legeringen
- zware metalen : metalen en hun legering met een dichtheid hoger dan 4500 kg/m3
Bv. koper (Cu) en zijn legeringen
zink (Zn)
nikkel (Ni)
wolfram (W)
EDELE METALEN : (zware non-ferro metalen) ⇒ metalen die in zuivere toestand niet
worden aangetast door zuivere lucht of door zuren
LEGERINGEN : een combinatie van 2 of meer metalen (of een metaal met een ander
materiaal). Het is de bedoeling om de eigenschappen van het basismetaal te verbeteren
- de atoomsoort waarbij de concentratie het hoogst is ⇒ basismetaal
- overige atoomsoorten of molecuul soorten ⇒ legeringselementen
Bv. > staal is een legering van ijzer en koolstof met een laag C-gehalte (lager dan
1.7%)
> gietijzer is een legering van ijzer en koolstof met een hoog C-gehalte
(tussen 1.7% en 6.7%)
> brons is een legering van koper en tin (Sn)
> messing is een legering van koper en zink (Zn)
,Kenmerken en eigenschappen van de metalen
1.Chemisch gezien worden metalen gekenmerkt doordat ze 1-, 2- of 3- waardig zijn
2.goede geleiders voor warmte en elektriciteit
3.plastisch vervormbaar
4.ondoorzichtig
5.worden harder bij koude vervorming
6.bezitten een glans (vooral na polijsten),
vele metalen krijgen een oxidelaag door aanraking met lucht waardoor ze dof
schijnen
edele metalen behouden hun glans (goud, zilver)
7.meestal onbrandbaar
8.voelen meestal koud aan
9.corrosiegevoelig, die van non-ferro metalen beter dan de ferro-metalen
10. hoge stijfheid en hoge sterkte
stijfheid ≠ sterkte
⇒ stijf = er is een grote kracht nodig om te vervormen, rekken of buigen
⇒ sterk = er is een grote kracht nodig om te breken
, 11. zwaar ⇒ relatief lage specifieke sterkte en lage specifieke stijfheid
⇒ specifieke stijfheid = stijfheid (elasticiteitsmodulus) / dichtheid
specifieke stijfheid is een goede maat voor de gewichtseeficiëntie van
constructiemateriaal
⇒ specifieke sterkte = sterkte (trekspanning) / dichtheid
hoe hoger de 2 hoe lichter men een product of constructie kan maken (terwijl het
toch nog aan bepaalde sterkte en stijfheid vereisten voldoet)
ontwerper gebruikt deze afgeleide grootheden wanneer een materiaal gezocht
wordt voor een onderdeel dat een bepaalde sterkte/stijheid moet hebben en zo
licht mogelijk moet zijn
12. hoge smelttemperatuur
MATERIALEN
2. Bespreking van de materiaalklassen
2.2 Macromoleculaire materialen of polymeren
- NATUURLIJKE MACROMOLECULAIRE MATERIALEN / NATUURLIJKE
POLYMEREN
- SYNTHETISCHE POLYMEREN
Polymeer ⇒ zijn stoffen opgebouwd uit
Macromoleculen ontstaan door een aaneenrijging van
een groot aantal kleinere eenheden, monomeren
genoemd, tot lange ketens of tot een ruimtelijk
kenmerk
, Natuurlijke macromoleculaire materialen
> afkomstig uit de levende natuur (alle levende organismen bestaan uit macromoleculaire
elementen) (bv. hout, bamboe, riet, vlas, leer, hoorn, stro, linnen, jute, katoen, wol,...)
> zijn hernieuwbare materialen ⇒ onuitputtelijk
> invloed op onze leefomgeving en ecologisch evenwicht is wel bijzonder groot ⇒ een
gekapt bos staat er niet op 1 2 3 terug
⇒ onderscheid maken tussen natuurlijke materialen met een lange en korte groeicyclus
( tropisch hout = lange groeicyclus = spaarzaam mee omgaan) (vlas, hennep = eenjarige
groeicyclus
⇒ leggen CO2 vast in hun groeiproces, hetzelfde CO2 dat eventueel uitgestoten wordt
tijdens hun verwerking en gebruik ⇒ CO2- neutrale materialen
Synthetische macromoleculaire materialen of kunststoffen
> opgebouwd met behulp van chemische processen
> industriële producten
> meeste vol synthetische kunststoffen van petroleum afgeleid ⇒ geen onuitputtelijke
grondstof ( overgrote deel wordt gebruikt voor brandstof voor vervoer, verwarming,
elektriciteit)
> met koolstofverbindingen elementen gaan manipuleren zodat ze macromoleculair worden
> toepassing kunststof voor ontwerpers van groot belang ⇒ na de bespreking van
verschillend materiaalklassen een nadere begripsomschrijving van kunststoffen en een
indeling van de vol synthetische kunststoffen in thermoharders, thermoplasten en
elastomeren.
