Werkstoffwissenschaft

Werkstoffwissenschaft,

 

Materialwissenschaft, interdisziplinäres Fachgebiet der Ingenieurwissenschaften; umfasst das Studium der Grundlagen, Anwendung und Weiterentwicklung von Werkstoffen im Hinblick auf Herstellbarkeit, Formgebung, Verhalten und Versagen unter spezifischen Bedingungen. Der Begriff Werkstoffwissenschaft wird oft gleichbedeutend mit Werkstoffkunde gebraucht; eine Unterscheidung ist im Allgemeinen sinnvoll, wenn die Erforschung elementarer Zusammenhänge und gemeinsamer Strukturelemente (Kristallgitter, Elektronenbandstruktur, polykristalliner Gefügeaufbau) der Werkstoffe stärker betont werden soll. Ein Hauptschwerpunkt der Werkstoffwissenschaft ist die Erforschung der Wechselbeziehungen zwischen Struktur und Eigenschaften eines Werkstoffs.

 

Durch den Bedarf an hochleistungsfähigen und für spezielle Anwendungen geeigneten Werkstoffen ist die Entwicklungstätigkeit auf dem Gebiet der Werkstoffwissenschaft seit Mitte der 1980er-Jahre stark intensiviert worden. Insbesondere das zunehmende Verständnis für die innere Struktur von Werkstoffen und die damit verbundenen Möglichkeiten einer gezielten Beeinflussung der Eigenschaften haben vielen Werkstoffen neue Anwendungsmöglichkeiten erschlossen. Gleichzeitig entstanden neue Werkstoffe als Grundlagen neuer Technologien. Dazu gehören metallische Legierungen (z. B. die Memory-Legierungen) und Verbundwerkstoffe für die Luft- und Raumfahrt (z. B. für den Triebwerksbau und für den Hitzeschild des Spaceshuttles), neuartige Polymere, keramische Gefüge und Gläser für die Medizintechnik, elektronische und magnetische Werkstoffe für hochintegrierte Schaltkreise beziehungsweise zur Leistungssteigerung magnetischer Speichermedien. Bei optischen Übertragungssystemen mit Lichtwellenleitern konnte die Dämpfung auf ein Zehntausendstel der Werte von 1960 verringert werden. In der Automobilindustrie werden einfacher Stahl und Gusseisen zunehmend durch Aluminium, Kunststoff und hochfesten Stahl ersetzt, um durch Gewichtsreduzierung Energie einzusparen oder die Sicherheit zu erhöhen (z. B. technische Fasern in Sicherheitsgurt, Airbag, Reifen und asbestfreien Bremsbelägen). Bei modernen keramischen Werkstoffen, die eine besonders hohe Härte, Hitze- und Korrosionsbeständigkeit aufweisen und zum Teil mit bestimmten elektrischen Eigenschaften ausgestattet sind, zielt die Forschung v. a. auf die Beseitigung der Brüchigkeit, die bisher den wesentlichsten Nachteil von Keramik darstellt.

 

Literatur:

 

W. Brostow: Einstieg in die moderne W. (a. d. Amerikan., 1984);

 

Werkstoff-Forschung u. -Technik, auf zahlr. Bde. ber. (1984 ff.);

 

Neue Werkstoffe. Einsatzgebiete heute - Anwendungsmöglichkeiten morgen, 2 Bde. (1988);

 F. Vollertsen u. S. Vogler: Werkstoffeigenschaften u. Mikrostruktur (1989);

 B. Ilschner: W.en Eigenschaften, Vorgänge, Technologien (²1990);

 G. Ondracek: Werkstoffe - heute u. morgen (1990);

 

Hochleistungsverbundwerkstoffe für neue Systeme, hg. v. R. Gadow u. a. (1993);

 

W., hg. v. W. Schatt u. H. Worch (⁸1996).