Hartmut Worch war Inhaber der Professur für Werkstoffwissenschaft und Biomaterialien an der TU Dresden und ist langjähriger Mitherausgeber des Lehrbuchs „Werkstoffwissenschaft“. Wolfgang Pompe war Professor für Materialwissenschaft und Nanotechnik am Institut für Werkstoffwissenschaft der TU Dresden. Christoph Leyens ist seit November 2009 Inhaber der Professur für Werkstofftechnik und seit dem Jahr 2011 Direktor des Instituts für Werkstoffwissenschaft an der TU Dresden. Von 2009 bis 2016 war er Prodekan der Fakultät Maschinenwesen. Darüber hinaus leitet er seit Oktober 2018 das Fraunhofer Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS Dresden. Werner Schatt studierte und promovierte an der Technischen Hochschule Dresden und habilitierte sich 1966 an der Technischen Hochschule in Magdeburg. Er begründete 1972 das Lehrbuch „Werkstoffwissenschaft“ in der ersten Auflage

• Vorwort für die 11. Auflage xiiiAutorenverzeichnis xv1 Einleitung 12 Zustände des festen Körpers 52.1 Kristalliner Zustand 72.1.1 Raumgitter und Kristallsysteme 72.1.2 Bravais-Gitter und Kristallstruktur 92.1.3 Analytische Beschreibung des Raumgitters 132.1.4 Polkugel und stereographische Projektion 172.1.5 Bindung im Festkörper 202.1.5.1 Aufbau und Energieniveaus der Atomhülle 232.1.5.2 Ionenbindung 292.1.5.3 Kovalente Bindung (Atombindung) 312.1.5.4 Metallbindung 332.1.5.5 Nebenvalenzbindung 342.1.5.6 Mischbindung 352.1.6 Koordination 362.1.7 Elementstrukturen 392.1.7.1 Kubisch raumzentrierte Metalle (Wolfram-Strukturtyp) 412.1.7.2 Kubisch flächenzentrierte Metalle (Kupfer-Strukturtyp) 412.1.7.3 Hexagonal dichtest gepackte (hdp) Metalle (Magnesium-Strukturtyp) 432.1.7.4 Kubisch flächenzentrierter Diamant-Strukturtyp 432.1.8 Legierungsstrukturen 442.1.8.1 Austauschmischkristalle 452.1.8.2 Überstrukturen 462.1.8.3 Einlagerungsmischkristalle 482.1.8.4 Intermetallische Phasen 482.1.9 Ionenstrukturen 522.1.10 Molekülstrukturen 582.1.10.1 Atombindung in Polymeren 582.1.10.2 Zwischenmolekulare Wechselwirkungen in Polymeren 602.1.10.3 Aufbauprinzip und Infrastruktur von Makromolekülen 602.1.10.3.1 Konstitution von Makromolekülen 632.1.10.3.2 Konfiguration von Makromolekülen 642.1.10.3.3 Konformation von Makromolekülen 652.1.10.4 Kristallstruktur von Polymeren 682.1.10.5 Modifizierung von Polymeren 742.1.11 Realstruktur 782.1.11.1 Nulldimensionale Gitterstörungen 792.1.11.2 Eindimensionale Gitterstörungen 822.1.11.3 Zweidimensionale Gitterstörungen 902.1.11.3.1 Stapelfehler 902.1.11.3.2 Antiphasengrenzen 922.1.11.3.3 Grenzflächen 922.1.11.3.4 Grenzflächen in nanokristallinen Materialien 992.1.11.4 Dreidimensionale Gitterstörungen und Defektwechselwirkungen 1022.2 Zustand unterkühlter Schmelzen und Glaszustand 1042.2.1 Charakteristik des Zustandes unterkühlter Schmelzen und des Glaszustandes 1042.2.2 Strukturmodelle silicatischer Gläser 1052.2.3 Struktur amorpher Polymere 1092.2.4 Strukturmodelle amorpher Metalle 1112.2.4.1 Strukturmodelle von schnellerstarrten amorphen Metallen 1112.2.4.2 Strukturmodelle von metallischen Nanogläsern 1123 Übergänge in den festen Zustand 1213.1 Übergang vom flüssigen in den kristallinen Zustand 1253.1.1 Keimbildung und -wachstum bei Metall- und lonenkristallen 1263.1.1.1 Erstarrung von Schmelzen 1323.1.1.2 Kristallisation aus Lösungsmitteln 1363.1.1.3 Kristallisation von unterkühlten Glasschmelzen (Entglasung) 1403.1.2 Kristallisation von Polymeren 1423.1.2.1 Einfluss der Molekülstruktur auf die Kristallisation 1423.1.2.2 Keimbildung und Kristallwachstum 1433.1.3 Abscheidung aus kolloidalen Lösungen 1463.2 Übergang in den Zustand der unterkühlten Schmelze und in den Glaszustand 1493.2.1 Änderung der Viskosität bei der amorphen Erstarrung 1543.2.2 Phasentrennung im Zustand der unterkühlten Schmelze 1553.2.3 Amorphe Erstarrung von Metallen und Legierungen 1583.3 Übergang aus dem gasförmigen in den kristallinen Zustand 1614 Phasenumwandlungen im festen Zustand 1674.1 Umwandlungen mit Änderung der Struktur 1714.1.1 Allotrope Umwandlungen des SiO 2 1714.1.2 Die γ-α-Umwandlung des Eisens 1744.1.3 Martensitische Umwandlungen 1754.1.4 Massivumwandlung 1784.1.5 Umwandlungsbesonderheiten bei Polymeren 1784.2 Umwandlungen mit Änderung der Konzentration 1804.3 Umwandlungen mit Änderung der Konzentration und der Struktur 1834.3.1 Ausscheidungsumwandlung 1844.3.2 Eutektoider Zerfall 1854.4 Ordnungsumwandlungen 1874.5 Nichtkonventionelle Phasenbildung 1894.5.1 Metastabile Phasenbildung in dünnen Schichten 1914.5.2 Mechanisches Legieren von Pulvern 1945 Zustandsdiagramme 1975.1 Thermodynamische Grundlagen 1975.2 Experimentelle Methoden zur Aufstellung von Zustandsdiagrammen 2055.3 Grundtypen der Zustandsdiagramme von Zweistoffsystemen 2115.3.1 Zustandsdiagramm eines Systems mit vollständiger Mischbarkeit der Komponenten im festen und flüssigen Zustand 2115.3.2 Zustandsdiagramm eines Systems mit vollständiger Mischbarkeit der Komponenten im flüssigen und vollständiger Unmischbarkeit im festen Zustand 2135.3.3 Zustandsdiagramm von Systemen mit vollständiger Mischbarkeit der Komponenten im flüssigen und teilweiser Mischbarkeit im festen Zustand 2155.3.4 Zustandsdiagramme von Systemen mit intermetallischen Phasen 2185.3.5 Weitere Umwandlungen im festen Zustand 2195.4 Einführung in Mehrstoffsysteme 2205.5 Realdiagramme 2245.5.1 Eisen-Kohlenstoff-Diagramm 2255.5.2 Zustandsdiagramm des Systems Kupfer-Zinn 2285.5.3 Zustandsdiagramm des Systems SiO 2 – α-Al 2 O 3 2305.5.4 Zustandsdiagramme von Polymermischungen 2315.6 Ungleichgewichtsdiagramme 2335.6.1 Ausbildung von Ungleichgewichtsgefügen 2335.6.2 Zeit-Temperatur-Umwandlungs-Diagramme 2365.6.3 Zeit-Temperatur-Auflösungs-Diagramme 2395.6.4 ZTR-Diagramme bei Kopplung von Umwandlungs- und Umformvorgängen 2416 Gefüge der Werkstoffe 2476.1 Gefüge 2486.2 Oberfläche 2526.3 Herstellung der Schlifffläche 2576.4 Entwicklung des Gefüges 2606.4.1 Ätzen in Lösungen 2616.4.2 Gefügeentwicklung bei hohen Temperaturen 2676.4.3 Entwicklung des Gefüges durch lonenätzen 2696.5 Mikroskopische Gefügeuntersuchung 2706.5.1 Lichtmikroskopische Gefügebetrachtung 2706.5.2 Gefügebetrachtung mithilfe des akustischen Reflexionsrastermikroskops 2736.5.3 Elektronenmikroskopische Gefügeuntersuchung 2736.5.3.1 Gefügebetrachtung 2736.5.3.2 Weiterführende Untersuchungsverfahren 2756.6 Quantitative Gefügeanalyse 2776.6.1 Punktanalyse 2796.6.2 Linearanalyse 2796.6.3 Flächenanalyse 2826.6.4 Charakterisierung der Form und Orientierung von Gefügebestandteilen 2836.7 Gefüge-Eigenschafts-Beziehungen 2856.7.1 Einphasige Gefüge 2876.7.2 Mehrphasige Gefüge 2897 Thermisch aktivierte Vorgänge 2977.1 Diffusion 2997.1.1 Platzwechselmechanismen 3017.1.2 Diffusionsgesetze 3057.1.3 Bildung von Diffusionsschichten 3097.1.4 Diffusionsgesteuerte Vorgänge 3107.1.4.1 Diffusionskriechen 3117.1.4.2 Versetzungskriechen 3127.1.4.3 Sintern 3137.1.5 Additive Fertigung 3177.2 Kristallerholung und Rekristallisation 3207.2.1 Kristallerholung 3207.2.2 Rekristallisation 3227.2.3 Kornwachstum 3277.2.4 Rekristallisationstexturen 3338 Korrosion 3358.1 Korrosion der Metalle in wässrigen Medien 3418.1.1 Grundlagen der elektrochemischen Korrosion 3418.1.1.1 Elektrochemische Spannungsreihe und Korrosionsvorgänge 3448.1.1.2 Geschwindigkeit elektrochemischer Reaktionen 3488.1.2 Gleichförmige Korrosion 3518.1.3 Passivität und Inhibition 3558.1.4 Korrosionselemente 3608.1.5 Lochkorrosion 3648.1.6 Selektive und interkristalline Korrosion 3678.1.7 Spannungsrisskorrosion 3698.1.8 Schwingungsrisskorrosion 3718.2 Korrosion anorganisch-nichtmetallischer Werkstoffe in wässrigen Medien 3728.3 Korrosion von Polymeren in flüssigen Medien 3758.3.1 Begrenzte und unbegrenzte Quellung 3778.3.2 Schädigung durch chemische Reaktionen 3798.3.3 Spannungsrisskorrosion von Polymeren 3798.4 Korrosion in Schmelzen 3808.4.1 Korrosion von Metallen in durch Ablagerungen gebildeten Schmelzen 3818.4.2 Korrosion feuerfester Baustoffe in Schmelzen 3838.5 Korrosion der Metalle in heißen Gasen 3848.5.1 Oxidation (Zundern) von Eisen 3858.5.2 Oxidation von Legierungen 3878.5.3 Schädigung von Stahl durch Druckwasserstoff 3888.5.4 Aufkohlung und Metal Dusting 3898.6 Korrosion feuerfester Werkstoffe in heißen Gasen 3898.7 Korrosionsschutz 3908.7.1 Passiver Korrosionsschutz 3918.7.2 Aktiver Korrosionsschutz 3929 Mechanische Erscheinungen 3959.1 Reversible Verformung 3989.1.1 Linear-elastische Verformung 3989.1.2 Energie- und entropieelastische Verformung 4009.1.3 Elastische Nachwirkung 4019.1.4 Pseudoelastische Verformung 4029.2 Plastische Verformung 4039.2.1 Geometrie der plastischen Verformung von Einkristallen 4049.2.2 Mechanismus der plastischen Verformung 4079.2.2.1 Theoretische Festigkeit 4079.2.2.2 Entstehen und Wechselwirkung von Versetzungen 4099.2.2.3 Wechselwirkung zwischen Versetzungen und Fremdatomen 4129.2.2.4 Wechselwirkung zwischen Versetzungen und Teilchen 4139.2.3 Plastische Verformung polykristalliner Werkstoffe (Vielkristallplastizität) 4179.2.3.1 Spannungs-Dehnungs-Diagramm 4179.2.3.2 Orientierungseinfluss 4199.2.3.3 Korngrenzeneinfluss 4199.2.3.4 Streckgrenzenerscheinung 4229.2.3.5 Verformungsgefüge und Textur 4239.2.4 Plastische Wechselverformung 4259.2.5 Besondere Erscheinungen der Plastizität 4269.2.5.1 Superplastizität 4269.2.5.2 Umwandlungsplastizität 4289.3 Viskose und viskoelastische Verformung 4299.4 Kriechen 4339.5 Bruch 4359.5.1 Makroskopische und mikroskopische Bruchmerkmale 4359.5.2 Rissbildung 4379.5.3 Rissausbreitung 4409.5.4 Bruchmechanik 4439.5.4.1 Linearelastische Bruchmechanik 4449.5.4.2 Fließbruchmechanik 4469.6 Eigenspannungen 4489.7 Festigkeitssteigerung und Schadenstoleranz 4519.7.1 Kombinierte Mechanismen zur Festigkeitssteigerung metallischer Werkstoffe 4519.7.2 Festigkeitssteigerung durch Druckeigenspannungen in der Randschicht 4539.7.3 Festigkeitssteigerung durch Verstrecken und Vernetzen 4549.7.4 Festigkeitssteigerung durch Faserverstärkung 4569.7.5 Steigerung von Festigkeit und Bruchzähigkeit durch Energiedissipation 4619.8 Härte und Verschleiß 46210 Physikalische Erscheinungen 46710.1 Elektrische Leitfähigkeit 46710.1.1 Elektrische Leitfähigkeit in Metallen 47910.1.2 Elektrische Leitfähigkeit in Halbleitern 48410.1.2.1 Eigenhalbleitung 48410.1.2.2 Störstellenhalbleitung 48510.1.2.3 Sperrschichthalbleitung 48810.2 Supraleitung 49010.2.1 Supraleitung in Metallen und intermetallischen Verbindungen 49010.2.2 Supraleitende Oxidkeramiken mit hoher Sprungtemperatur 49610.2.3 Supraleitung in Boriden, Carbiden und Nitriden 49910.2.4 Supraleitung in Eisenverbindungen 50010.3 Thermoelektrizität 50110.4 Wärmeleitfähigkeit 50410.5 Dielektrizität 50810.6 Magnetismus 51210.6.1 Erscheinungsformen des Magnetismus 51210.6.2 Technische Magnetisierung 51710.6.3 Weichmagnetisches Verhalten 52110.6.4 Hartmagnetisches Verhalten 52510.6.5 Ferrimagnetisches Verhalten 52810.7 Thermische Ausdehnung 53010.8 Temperaturunabhängiges elastisches Verhalten 53510.9 Dämpfung 53710.10 Wechselwirkung zwischen Strahlung und Festkörpern 54010.10.1 Wechselwirkung mit energiearmer Strahlung 54210.10.2 Wechselwirkung mit energiereicher Strahlung 54710.10.2.1 Elastische Streuung von ionisierenden Strahlen 54710.10.2.2 Veränderungen in Festkörpern durch Strahlung 55111 Bioinspirierte Materialien 55911.1 Nucleinsäuren 56011.1.1 Struktur der Nucleinsäuren 56011.1.2 Anwendungen in der Nanotechnik 56511.2 Proteine 57011.2.1 Aufbau und Infrastruktur der Proteine 57211.2.1.1 Aufbau der Proteine 57211.2.2 Proteine der Zellmembran (Membranproteine) 57811.2.2.1 Integrine 57911.3 Bioengineering mit Proteinen für medizinischen Materialien 58011.3.1 Tissue Engineering 58111.3.2 Kollagen als Biomaterial 58211.4 Bioinspirierte metallische Legierungen mit modifizierten Oberflächen 59111.5 Kohlenhydrate 59411.5.1 Strukturmodelle 59411.5.2 Anwendungen in der Medizintechnik 595Sachregister 599