Materialelære

Kursusansvarlig

Per Valentin Bigum

Semesterplacering

Efterår (13-ugers perioden)

ECTS

5

Undervisningssprog

Dansk

Kursustype

Obligatorisk

Forudsætninger

Adgangskrav for uddannelsen til diplomingeniør i maskinteknologi.

Formål

Målet med kurset er at giver den studerende et bredt alment materialekendskab, få indsigt i, hvordan materialer er forskellige og hvad deres forskellighed betyder for deres mekaniske egenskaber og deres anvendelse. Kurset belyser sammenhængen mellem materialernes indre opbygning og deres mekaniske egenskaber og giver indsigt i metoder til at ændre disse. Den studerende opnår indsigt i at vælge mest/bedst egnede materialer både ud fra et anvendelsesmæssigt synspunkt, holdbarhedsmæssigt synspunkt og et miljømæssigt synspunkt (bl.a. ved anvendelse af en materialedatabase).

Indhold

Kurset omhandler faste materialer generelt, med hovedvægt på metaller, polymerer (plast) og komposit materialer. Der fokuseres på sammenhængen mellem materialernes fremstilling-/forarbejdning- og mekaniske egenskaber, og deres indre struktur. Kurset dækker følgende emner:

• Introduktion til emnerne spænding og tøjning samt analyse af en spændings-tøjningsgraf.

• Måling af mekaniske materialeparametre som spænding, tøjning, hårdhed, slagsejhed og udmattelse (Wöhlerkurve) lab. øvelser.

• Måling af materialers kemiske sammensætning ud fra spektroskopi/​røntgenanalyse og andre testmetoder.

• Introduktion til materialers atomare opbygning, krystallografiske og amorfe strukturer.

• Introduktion og brug af fasediagrammer/ faseomdannelse & tilstandsdiagrammer, herunder masseandele ved faseligevægt.

• Ståltyper og legeringsstoffer for do.

• Varmebehandlingsforløb af stål så ønskede mekaniske egenskaber opnås.

• Ændringer i materialernes opbygning og struktur når de påvirkes mekanisk eller termisk.

• Introduktion til emnet korrosion med hovedvægt på korrosion af metaller i fugtige/ tørre omgivelser.

• Introduktion til forskellige korrosionsbeskyttende foranstaltninger samt valg af den bedste metode under givne omstændigheder.

• Analyse af materialerne i en given komponent samt forslag til valg af disse.

Læringsmål

Den studerende forventes efter at have gennemført kurset at kunne: 

Viden

• Beskrive metalliske materialers mekaniske egenskaber og anvendelse.

• Beskrive keramiske materialers mekaniske egenskaber og anvendelse.

• Beskrive plastmaterialer / kompositmaterialers mekaniske egenskaber og anvendelse.

• Beskrive begreberne spænding og tøjning og analysere en trækprøvegraf og anvende de data, der kommer fra analysen af en trækprøve graf.

• Beskrive begreberne hårdhed, slagsejhed, udmattelse (udmattelsesbrud) og gennemføre beregninger af disse begreber.

• Beskrive begrebet korrosion. Korrosion af metaller i fugtige og tørre omgivelser. Give forslag til korrosionsbeskyttelse af komponenter under specifikke anvendelser.

• Vælge coating og overfladebehandling af metaler, plastmaterialer, keramik og glas ud fra en given anvendelse.

• Vælge ud fra en kritisk vurdering materialer til et givet produkt under hensyn til materialets miljømæssige belastninger under fremstilling, tilvirkning og bortskaffelse.

• Beskrive og bruge fase- tilstandsdiagrammer, herunder TTT diagrammer i forbindelse med varmebehandlinger.

• Kan i et produktudviklingsteam bidrage med relevant viden og informationssøgning og være i stand til at rådgive en kunde omkring materialer i relation til anvendelse og holdbarhed.

Færdigheder

• Definere materialeklasserne; metaller, polymerer (plast) og keramer.

• Identificere og kvantificere mekaniske egenskaber fra trækprøvnings data

• Anvende statistisk beregningsmetode på trækprøvningsdata.

• Udtrække relevant information fra datablade fra materialeleverandører. Genkende krystaltyper, enhedsceller og krystalgitre i metaller.

• Skelne mellem hovedtyperne af polymerer, keramer og kompositter

  Forklare styrkeøgende metoder og mekanismer i metaller.

• Beregne masseandele af faserne i binære legeringer under ligevægtsbetingelser.

• Have en forståelse for og kunne forklare nedbrydning af metaller (krybning, brud, udmattelse)

• Foreslå  varmebehandlingsforløb af stål så ønskede mekaniske egenskaber opnås.

• Beregne kompositmaterialers mekaniske egenskaber ud fra indre struktur og materialevalg.

• Beregne middelmolekylevægten.

Kompetencer

• Have materialegrundlaget for at kunne lære fremstillingsteknik, statik, styrkelære og FEM.

• Deltage i produktudviklingsopgaver, der dækker over fremstilling, konstruktion og vurdering af emner i metal, plast og kompositter.

• Selvstændigt at søge, vurdere og tilegne sig yderligere viden inden for faget.

Undervisningsform

Undervisningen er baseret på aktiv indlæring gennem opgaveløsning og gruppe baseret projektarbejde med indledende holdundervisning.

Forudsætninger for prøvedeltagelse

• Godkendelse af alle skriftlige afleveringer.

• Alt udføres og afleveres efter retningslinjer angivet af den kursusansvarlige.

Prøver og hjælpemidler

• Mundtlig prøve. Prøvens varighed: 30 min samt 30 min. forberedelsestid.

• Tilladte hjælpemidler: Alle. Ingen internetadgang. 

• Omprøve: som ordinær prøve

Censur

Intern

Bedømmelse

7 trins skalaen.