ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

MM0213 ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΗΣ, ΘΡΑΥΣΗΣ ΚΑΙ ΙΣΧΥΡΟΠΟΙΗΣΗΣ ΤΩΝ ΜΕΤΑΛΛΙΚΩΝ ΥΛΙΚΩΝ

Κατηγορία Μαθήματος: Μεταπτυχιακό
Τύπος Μαθήματος: Ε
Κωδικός Γραμματείας: Ε21700
Εξάμηνο:
1° (Χειμερινό)

Διάρκεια:

ECTS Units:
6
Τομέας:
Μηχανικής, Υλικών & Κατεργασιών
Κατεύθυνση:
Μηχανική, Υλικά & Κατεργασίες
Διδάσκων:
Χαϊδεμενόπουλος Γρηγόρης
 

Σκοπός
Το μάθημα έχει σαν στόχο την κατανόηση των μηχανισμών με τους οποίους πραγματοποιείται η παραμόρφωση και η θραύση των μεταλλικών υλικών. Κεντρικό σημείο του μαθήματος είναι η επίδραση της μικροδομής στην παραμόρφωση και την θραύση, έτσι ώστε να είναι δυνατόν να σχεδιαστούν μεταλλικά υλικά με υψηλή μηχανική αντοχή, δυσθραυστότητα καθώς και αντοχή σε κόπωση και ερπυσμό.
Περιεχόμενα

Ανασκόπηση μηχανισμών παραμόρφωσης και θραύσης: ελαστικότητα, πλαστικότητα (time-independent plasticity), ερπυσμός (time-dependent plasticity/creep), όλκιμη και ψαθυρή θραύση, κόπωση, επίδραση της μικροδομής και επίδραση του περιβάλλοντος.
Ατέλειες της δομής: Οπές και άτομα παρεμβολής. Γραμμοαταξίες. Ενέργεια και τασικά πεδία αταξιών. Πλήρεις και μερικές αταξίες. Ολίσθηση, σταυρολίσθηση και αναρρίχηση αταξιών. Διεπιφάνειες. Σύνορα κόκκων. Διαφασικά όρια. Σφάλματα στοιβάσματος. Ο ρόλος των ατελειών στην μηχανική συμπεριφορά.
Πλαστική Παραμόρφωση: Μηχανισμοί πλαστικής παραμορφώσεως. Θεωρία αταξιών. Αταξίες ακμής και έλικα. Ολίσθηση αταξιών και πλαστική παραμόρφωση. Τασικά πεδία και ενέργεια αταξιών. Πλαστικότητα κρυστάλλων και συστήματα ολίσθησης. Θερμοδυναμική και κινητική της ολίσθησης. Θερμική ενεργοποίηση της ολίσθησης και θερμοκρασιακή εξάρτηση του ορίου διαρροής.
Ισχυροποίηση: Εμπόδια στην ολίσθηση και μηχανισμοί ισχυροποίησης. Το εμπόδιο Peierls και η πλεγματική αντίσταση. Εργοσκλήρυνση (strain hardening) σε μονοκρυστάλλους και πολυκρυστάλλους. Ο παράγοντας Taylor και το κριτήριο von Mises. Aνόπτηση (annealing). Αποθηκευμένη ενέργεια παραμόρφωσης, αποκατάσταση, ανακρυστάλλωση και ανάπτυξη κόκκων. Ισχυροποίηση στερεού διαλύματος (solid solution hardening). Ισχυροποίηση από σύνορα κόκκων (boundary strengthening) και σχέση Hall-Petch. Αλληλεπίδραση αταξιών με διασπορές σωματιδίων. Γήρανση και ισχυροποίηση με καθίζηση (precipitation hardening).
Θραύση: Ψαθυρή και όλκιμη θραύση. Παράγοντες που επιδρούν στη θραύση (τριαξονικότητα, εγκοπές, θερμοκρασία,κ.λ.π.). Μετάβαση από την όλκιμη στη ψαθυρή συμπεριφορά. Μηχανισμοί της θραύσης. Θραύση από σχισμό (cleavage), διακρυσταλλική και περικρυσταλλική θραύση. Η επίδραση της μικροδομής. Η επίδραση του περιβάλλοντος. Θραύση από εργοδιάβρωση (stress corrosion cracking) και ψαθυροποίηση υδρογόνου (hydrogen embrittlement). Μηχανισμοί αύξησης της δυσθραυστότητας των μεταλλικών υλικών.
Κόπωση: Πολυκυκλική και ολιγοκυκλική κόπωση (high cycle and low cycle fatigue). Έναρξη και διάδοση ρωγμών στη κόπωση. Ο ρόλος της μικροδομής κατά τον σχηματισμό και την διάδοση ρωγμών κόπωσης. Παράγοντες που επηρεάζουν τη διάρκεια ζωής σε κόπωση. Επίδραση της θερμοκρασίας, της θερμικής κατεργασίας και του περιβάλλοντος. Μηχανισμοί ισχυροποίησης υλικών ενάντια στην κόπωση. Σχεδιασμός με ανοχή στη βλάβη (damage tolerance).
Ερπυσμός: Πρωτογενής, δευτερογενής και τριτογενής ερπυσμός. Μηχανισμοί ερπυσμού. Εκθετικός ερπυσμός (power-law creep). Ολίσθηση συνόρων των κόκκων (grain boundary sliding). Ερπυσμός με διαχυτική ροή (diffusional flow). Μηχανισμοί θραύσης από ερπυσμό (creep fracture). Ο ρόλος της μικροδομής. Σχεδιασμός κραμάτων με αντίσταση στον ερπυσμό.


Βιβλιογραφία
  • Γ.Ν. Χαϊδεμενόπουλος, Φυσική Μεταλλουργία, Εκδόσεις Τζιόλα, 2007.
  • G. Dieter, Mechanical Metallurgy, McGraw Hill, 1986
  • F.A. McClintock, A.S. Argon, Mechanical Behavior of Materials, Adison-Wesley, 1966
  • D. McLean, Mechanical Properties of Materials, John Wiley, 1962
  • M.Meyers and K. Chawla, Mechanical Metallurgy, Prentice Hall, 1984
  • S. Suresh, Fatigue of Materials, Cambridge University Press, 1998
  • M. Meyers, R. Armstrong, H. Kirchner (eds), Mechanics and Materials: fundamentals and Linkages, John Wiley, 1999.
  • D. Stouffer and L. Thomas Dame, Inelastic Deformation of Metals, John Wiley , 1996
  • H. Ewalds and R. Wanhill, Fracture Mechanics, Edward Arnold, 1984.
  • S. Rolf and J. Barsom, Fracture and Fatigue Control in structures, Englewood Cliffs – Prentice Hall, 1987
  • H.Fuchs and R. Stephens, Metal Fatigue in Engineering, John Wiley, 1980.
  • M.F. Ashby, Deformation Mechanism Maps, Pergamon Press, 1982.


    Όλα τα παραπάνω βιβλία ευρίσκονται σε κατάσταση reserve στο Εργαστήριο Υλικών
Εργαστηριακές Ασκήσεις

Ασκήσεις και μελέτες περιπτώσεων
Οι διαλέξεις συμπληρώνονται από ασκήσεις καθώς και από μελέτες περιπτώσεων (case studies).

Εργασία
Οι μεταπτυχιακοί φοιτητές θα εκπονήσουν κατά την διάρκεια του εξαμήνου μία συνθετική εργασία, την οποία θα παρουσιάσουν στο τέλος του μαθήματος

Γλώσσα Διδασκαλίας
Ελληνική
Μέθοδος Διδασκαλίας
Διαλέξεις
Αξιολόγηση
Τελικές Εξετάσεις:
60%
Ασκήσεις:
40%
Φόρτος Εργασίας (σε ώρες)

Παρακολούθηση

Παραδόσεις:
40

Εκπόνηση

Μελέτη:
 35
Ασκήσεις:
15