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Die Materialwissenschaft oder Werkstoffkunde befasst sich mit Erforschung, Charakterisierung, Entwicklung, Herstellung und Verarbeitung technischer Materialien und Werkstoffe. Als interdisziplinäre Wissenschaft stützt sie sich auf die Fachgebiete Chemie, Physik, Ingenieurwesen, Mineralogie, Kristallografie und Petrologie.
Das Fachgebiet ist wesentlicher Bestandteil der ingenieurwissenschaftlichen Ausbildung insbesondere im Maschinenbau, im Bauwesen und, vor allem im Bereich des Prüfwesens, in der Mechanischen Technologie.[1]
Inhaltsverzeichnis |
Der Begriff „Werkstoffwissenschaft“ (auch „Werkstoffkunde“ oder „Werkstofftechnik“) betont die anwendungsorientierten Aspekte von Materialien und ist Teil der Materialwissenschaften. Die Werkstoffkunde im engeren Sinn ist eine Ingenieurwissenschaft. Sie befasst sich mit Werkstoffen, die in Maschinen, Anlagen und Apparaten verwendet werden. Die früher vorwiegend empirisch gewonnenen Erkenntnisse der Werkstoffkunde ermöglichen die Entwicklungen von Werkstoffen entsprechend den von der Industrie geforderten chemischen und physikalischen Eigenschaften, zum Beispiel Zugfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Härte oder Duktilität bzw. Sprödigkeit von Stählen, anderen Metallen, ihren Legierungen, Keramiken und Polymeren sowie Verbundwerkstoffen.
Ein wesentlicher Teilbereich der Werkstoffkunde ist die Werkstoffprüfung. Für die praktische Durchführung von Werkstoffprüfungen werden Werkstoffprüfer ausgebildet. Dies geschieht in einer staatlich anerkannten Ausbildung mit einer regulären Ausbildungsdauer von 3 1/2 Jahren.
Der Übergang von natürlichen Werkstoffen wie Knochen, Stein, Ton, Holz, Rinde, Elfenbein, Hanf oder Leder zu gezielt gewonnenen Werkstoffen erfolgte zum Ende der Jungsteinzeit mit dem Beginn der Kupferzeit um 4300 v. Chr., in der Kupfer, Gold und Silber, später auch Blei und Zinn gewonnen und bearbeitet wurden. Im Anschluss daran erfolgte der Übergang in die Bronzezeit ca. 2000 v. Chr., die von der Eisenzeit abgelöst wurde. Werkstofftechnisch gesehen wurde diese erst 1886 mit dem Hall-Héroult-Prozess beendet, der die großtechnische Herstellung von Aluminium möglich machte. Lange Zeit beschränkte sich das Interesse der Materialwissenschaften fast ausschließlich auf die metallischen Werkstoffe. Seit der Wiederentdeckung des Betons in den 1850er Jahren gilt, wie auch bei den ab 1930 in Massenfertigung produzierten ersten Polymerwerkstoffen (Kunststoffe), die Erforschung der Eigenschaften dieser Werkstoffe als ein wesentliches Element der Materialwissenschaften.
Ein wesentliches Ziel der Materialwissenschaft ist es, die Beziehungen zwischen der Struktur (Kristallstruktur und Gefüge) und den Eigenschaften der Werkstoffe zu klären. Darauf aufbauend werden durch gezielte Strukturveränderungen gewünschte Eigenschaftsprofile eingestellt.
Namhafte Forschungsinstitute, die sich mit Materialwissenschaft beschäftigen:
Portal:Werkstoffe – Übersicht zu Wikipedia-Inhalten zum Thema Werkstoffe
Einführungen, Skripte und Lernmaterialien:
Wikibooks: Werkstoffkunde Metall – Lern- und Lehrmaterialien
