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.