Μάθημα : Εργαστήριο Υλικών
Κωδικός : CMNG2156
CHM_481 - A. Πατσίδης, Χ. Αλεξανδρίδου, S. Brosda
Περιγραφή Μαθήματος
Σκοπός του Εργαστηρίου Υλικών είναι η άσκηση των φοιτητών μέσω πειραμάτων.
Στόχος είναι η εμπέδωση βασικών εννοιών που διδάχθηκαν στο μάθημα Επιστήμη Υλικών Ι.
Επιδιώκεται η κατανόηση των σχέσεων μεταξύ των: δομή/ιδιότητα/διεργασία.
Ο φοιτητής ασκείται σε τεχνικές: μελέτης δομής, μέτρησης ιδιοτήτων, και βασικού ελέγχου διεργασιών υλικών.
Στα πλαίσια του εργαστηρίου έχουν προγραμματιστεί 5 εργαστηριακές ασκήσεις.
1. Προπαρασκευή μεταλλικών δειγμάτων για μεταλλογραφική παρατήρηση
2. Παρατήρηση μικρο δομής με το οπτικό μικροσκόπιο
3. Θερμική ανάλυση μετάλλων, κραμάτων και μέθοδοι μέτρησης θερμοκρασιών
4. Βαφή και εμβαπτότητα χαλύβων και Σκληρομετρία
Υπεύθυνοι για το εργαστήριο είναι οι εξής:
Αναστάσιος Μανίκας, Επίκουρος Καθηγητής, (manikas@chemeng.upatras.gr)
Χριστιάνα Αλεξανδρίδου, ΕΔΙΠ, (chris@chemeng.upatras.gr)
Σουζάννε Μπρόσντα, ΕΔΙΠ, (brosda@chemeng.upatras.gr)
ΛΕΞΕΙΣ-ΚΛΕΙΔΑ
Διάγραμμα φάσεων p -Τ ενός συστατικού, κανόνας του Gibbs, εξίσωση Clapeyron, θεώρημα του Le Chatelier, λανθάνουσα θερμότητα, θερμοκρασιακή μεταβολή της ενθαλπίας, κρυσταλλική δομή - ατομική δομή, πολυμορφισμός και αλλοτροπία, κράματα, κανόνες των Hume-Rothery, Διάγραμμα φάσεων διμερούς κράματος, καμπύλες liquidus, solidus και solvus, νόμος του Netwon, ευτηκτικό, ευτηκτοειδές και περιτηκτικό σημείο, κανόνας του μοχλού, διάγραμμα φάσεων Fe-C, χάλυβας, χυτοσίδηρος, ωστενίτης, περλίτης, φερρίτης, μαρτενσίτης, διάγραμμα CCT (continuous cooling transformation), διάγραμμα ΤΤT (Τime-Temperature-Transformation), μηχανική αντοχή, εφαρμογές κραμάτων, υπολογισμός διαγραμμάτων φάσεων από θερμοδυναμικά δεδομένα
Σκοπός της εργαστηριακής άσκησης είναι η προπαρασκευή της επιφάνειας διαφορετικών μεταλλικών δοκιμίων για την οπτική παρατήρηση της με μεταλλογραφικό μικροσκόπιο.
Τα δείγματα αυτά περιλαμβάνουν:
- δοκίμια από υποευτηκτοειδή χάλυβα (Sk 35, Sk37, Ck30 ή Ck60)
- δοκίμια από χυτοσίδηρο
Η προπαρασκευή της επιφάνειας ενός δείγματος περιλαμβάνει την κοπή ενός δοκιμίου, την ενσωμάτωσή του σε ρητίνη, την προλείανσή του με χρήση ντουκόχαρτων (γυαλόχαρτων), την τελική λείανση με χρήση διαμαντόπαστας και τέλος τη χημική του προσβολή σε κατάλληλο διάλυμα.
Κατά τη διάρκεια της προετοιμασίας να ληφθούν φωτογραφίες με το μικροσκόπιο DINO LIGHT Digital Microscope σε μια σχετικά μικρή μεγέθυνση (x50 και x100). Να ληφθούν επαναλαμβανόμενες φωτογραφίες από επιλεγμένες περιοχές της επιφάνειας και με την ίδια μεγέθυνση.
Στην άσκηση γίνεται η μεταλλογραφική παρατήρηση των δοκιμίων (τα οποία παρασκευάστηκαν στην Άσκηση 1) με οπτικό μικροσκόπιο. Στην παρούσα άσκηση, η μελέτη γίνεται με οπτικά μικροσκόπια φωτεινού πεδίου με ανακλώμενη δέσμη. Με τα μικροσκόπια του εργαστηρίου μπορεί να γίνει παρατήρηση με μεγέθυνση x50, x100, x200 και x500. Τα μικροσκόπια συνδέονται με κάμερες και με ηλεκτρονικό υπολογιστή, ώστε να είναι δυνατός η φωτογράφιση της επιφάνειας των δοκιμίων.
Με βάση της παρατήρησης και απεικόνισης μπορεί να προσδιοριστεί το είδος, το μέγεθος και το σχήμα των κόκκων. Μπορούν επίσης να προσδιοριστούν οι διάφορες φάσεις και η κατανομή τους.
Στην άσκηση γίνεται επίσης μια εισαγωγή στην λογισμικό ψηφιακή επεξεργασία εικόνων επιφανειών (ImageJ).
Η μεταβολή των φάσεων με τη θερμοκρασία και την περιεκτικότητα των στοιχείων που αποτελούν το κράμα παριστάνεται γραφικά με τα διαγράμματα φάσεων. Σκοπός της άσκησης είναι η κατασκευή του διαγράμματος φάσεων ενός διμερούς κράματος με ευτηκτικό σημείο μέσω θερμικής ανάλυσης.
Τα διαφορετικά δείγματα του πειράματος αποτελούνται από κράματα Sn-Bi διαφόρων αναλογιών, καθώς και από τα καθαρά μέταλλα. Σε ένα πείραμα θερμικής ανάλυσης, τα δείγματα, τα οποία τοποθετούνται στα χωνευτήρια, αρχικά τήκονται σε φούρνο. Εξερχόμενο από το φούρνο τοποθετείται τα χωνευτήρια επάνω σε ένα τραπεζάκι, τοποθετείται προσεκτικά ένα θερμοζεύγος και καταγράφεται στη συνέχεια η πτώση της θερμοκρασίας μέχρι έχει ολοκληρωθεί η στερεοποίηση. Για να επιτευχθεί η θερμοδυναμική ισορροπία απαιτείται αργός και σταθερός ρυθμός ψύξης, ο οποίος επιτυγχάνεται με την τοποθέτηση του δείγματος σε μονωμένο δοχείο. Με βάση τις σχεδιασμένες καμπύλες ψύξης προσδιορίζονται τα σημεία αλλαγής της κλίσης των καμπυλών και γίνεται η κατασκευή του διαγράμματος φάσεων.
Η κλασσική μέθοδος ελέγχου της εμβαπτότητας είναι η δοκιμή Jominy. Ένα κυλινδρικό μεταλλικό δοκίμιο θερμαίνεται σε φούρνο, ώστε να επέλθει πλήρης ωστενιτικός μετασχηματισμός. Εξερχόμενο από το φούρνο, τοποθετείται σε ειδική διάταξη (συσκευή Jominy), έτσι ώστε το ένα του άκρο να ψύχεται με πίδακα νερού. Η επιφάνεια του άκρου αυτού ψύχεται ταχύτατα, αλλά όλες οι άλλες διατομές αποψύχονται με προοδευτικά βραδύτερους ρυθμούς. Όταν όλο το κυλινδρικό δοκίμιο φθάσει σε θερμοκρασία περιβάλλοντος, μετράται η σκληρότητα κατά μήκος μιας γενέτειρας του κυλινδρικού δοκιμίου. Τελοκός σκοπός αυτής της άσκησης είναι η κατασκευή του διαγράμματος μεταβολής της σκληρότητας συναρτήσει της απόστασης από το ψυχόμενο άκρο του μεταλλικού δοκιμίου. Κάθε εργαστηριακή ομάδα πραγματοποιεί δοκιμές Jominy με δύο διαφορετικούς χάλυβες.
Ημερολόγιο
Ανακοινώσεις
Όλες...- - Δεν υπάρχουν ανακοινώσεις -