Επιστήμη των Ανόργανων Υλικών

Κωδικός Μαθήματος:

Π1 3040

Semester:

3o Εξάμηνο

Κατηγορία:

Υποχρεωτικά ( ΜΕΥ )

Ώρες:

4

Μονάδες ECTS:

6

Καθηγητές Μαθήματος

Γεώργιος Φακορέλλης

Περιεχόμενο Μαθήματος

Θεωρητικό Μέρος

  • Ταξινόμηση των υλικών ανάλογα με τη δομή τους. Οι δεσμοί μεταξύ ατόμων στα στερεά: κύριοι δεσμοί. Ενέργεια των δεσμών. Ο μεταλλικός δεσμός. Δευτερεύοντες ή διαμοριακοί δεσμοί και η σημασία τους. Άμορφα και κρυσταλλικά στερεά. Ισότροπα και ανισότροπα υλικά.
  • Κρυσταλλογραφία. Απλές κρυσταλλικές δομές: συμμετρία και στοιχεία συμμετρίας, πλέγματα και μοναδιαίες κυψελίδες, δομές κρυσταλλικών στερεών. Κρυσταλλογραφικές συντεταγμένες. Μέθοδοι ανάλυσης της δομής των υλικών: περίθλαση ακτίνων Χ, άλλες τεχνικές. Ατέλειες στα κρυσταλλικά στερεά. Η κρυσταλλική δομή των μετάλλων. Κρυσταλλικά συστήματα. Πυκνότητα των στερεών. Πολυμορφισμός και αλλοτροπία. Μονοκρύσταλλοι και πολυκρυσταλλικά υλικά. Η κρυσταλλική δομή των κεραμικών υλικών.
  • Ιδιότητες των στερεών. Διάχυση στα στερεά και παράγοντες που την ευνοούν. Μηχανικές ιδιότητες των υλικών: μέτρο εφελκυσμού, θλίψης και στρέψης. Διαγράμματα τάσης-καταπόνησης (stress-strain). Παραμορφώσεις των στερεών. Ελαστική και πλαστική παραμόρφωση. Σκληρότητα των υλικών. Κλίμακες σκληρότητας. Αστοχία των υλικών. Ψαθυρή θραύση των κεραμικών. Κόπωση των υλικών. Μηχανισμοί ενδυνάμωσης των υλικών.
  • Διαγράμματα φάσης. Κράματα μετάλλων. Ευτηκτικά συστήματα. Κανόνας των φάσεων του Gibbs. Μετατροπές φάσεων. Θερμική επεξεργασία μετάλλων. Ορισμός της διάβρωσης στα μέταλλα. Οξείδωση των μετάλλων. Ηλεκτροχημικές αντιδράσεις και πρόβλεψη του ρυθμού διάβρωσης. Παθητικότητα στη διάβρωση.
  • Ειδικές κατηγορίες υλικών: πυριτικά και αργιλλοπυριτικά άλατα, ύαλοι και υαλοκεραμικά υλικά (δομή, ιδιότητες, παραγωγή και κατεργασία). Πηλοί. Πυρίμαχα και λειαντικά υλικά.

Εργαστηριακό Μέρος

Το εργαστηριακό μέρος του μαθήματος θα περιλαμβάνει τις παρακάτω ασκήσεις:

  1. Περίθλαση ακτίνων Χ: Μελέτη δομής κρυσταλλικών, πολυκρυσταλλικών και άμορφων υλικών
  2. Κρυστάλλωση
  3. Μεταλλογραφική εξέταση
  4. Μέτρηση σκληρότητας: Συσχετισμός με τη μικροδομή υλικών
  5. Εφελκυσμός και έλαση μετάλλων
  6. Μικροχημική ανάλυση μετάλλων
  7. Δυναμικά ηλεκτροδίων – Ηλεκτροχημικά στοιχεία – Κατασκευή γαλβανικού στοιχείου
  8. Παράγοντες διάβρωσης των μετάλλων και προστασία τους με τη μέθοδο της θυσιαζόμενης ανόδου.
  9. Μελέτη των ιδιοτήτων της γύψου
  10. Αδρανή υλικά – Μέτρηση της κοκκομετρίας
  11. Ποροσιμετρία Hg
  12. Μέτρηση αντοχής υλικών

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Σκοπός του μαθήματος είναι να κατανοήσουν οι φοιτητές την κρυσταλλική και άμορφη κατάσταση, τη δομή, τις χημικές και ορισμένες φυσικές ιδιότητες των κυριότερων τύπων ανόργανων υλικών, καθώς και να αποκτήσουν δεξιότητες σχετικά με τις μεθόδους διερεύνησης της δομής και των μηχανισμών διάβρωσής τους.