MATS1500 Materialteknologi Emneplan

I dette emnet får du bred teoretisk og anvendelsesorientert kunnskap om materialer som blir brukt industrielt. Emnet innledes med en innføring i atomenes oppbygging, herunder elektronkonfigurasjon, periodetabellen og ulike bindinger som finnes i ulike materialgrupper. I den fysikalske metallurgien i emnet står bruken av fasediagrammer sentralt. Totalt utgjør kjemidelen 1,5 studiepoeng.

Hovedfokuset er på konstruksjonsmaterialer. Metalliske materialer der stål og aluminium er gitt en framtredende plass, men plast, keramer og kompositter blir også behandlet. Emnet omhandler også sammenføyningsmetoder som sveising, lodding og liming. Dessuten gir emnet et godt grunnlag for materialvalg til ulike produkter, og til å vurdere miljømessige konsekvenser. Emnet avsluttes med en innføring i skadeanalyse.

Hjelpemidler våren 2021:

Alle hjelpemidler tillatt, utenom kommunikasjon med andre.

[Hjelpemidler tidligere:]

Håndholdt kalkulator som ikke kommuniserer trådløst og som ikke kan regne symbolsk. Dersom kalkulatoren har mulighet for lagring i internminnet skal minnet være slettet før eksamen. Stikkprøver kan foretas.

Ingen utover opptakskrav.

Etter å ha gjennomført dette emnet har kandidaten følgende læringsutbytte, definert som kunnskap, ferdigheter og generell kompetanse:

Kunnskap

Studenten kan

• dokumentere bred oversikt over konstruksjonsmaterialene, hvor de brukes, egenskapene de har og hvordan de kan prosesseres
• gjøre rede for hvordan periodetabellen er bygd opp, hvordan elektronkonfigurasjonen er for ulike elementer og beskrive fire bindingstyper som er vanlige i materialer
• beskrive hvordan atomene er ordnet i ulike metallstrukturer og regne ut sentrale gitterparametere
• beskrive punktdefekter i krystallinske materialer, forklare dislokasjonsbegrepet, identifisere slipp-systemer og forklare korngrenseherding og arbeidsherding
• gjøre rede for drivende krefter for diffusjon i materialer, regne ut antall vakanser og diffusjonskoeffisienten og forklare hvordan sintring og kornvekst avhenger av diffusjon
• Identifisere spenning, tøyning, E-modul, flytegrense og utrykk for for duktilitet og sprøhet ut fra ikke-lineære testkurver, samt definere hardhet og forklare hvordan hardhet måles
• forklare hvorfor sprekker i materialer kan føre til brudd, hvordan utmatting foregår og forklare begrepet siging
• kvantifisere arbeidsherding i metaller og forklare hvordan gløding utligner virkningen av kald bearbeiding
• forklare hvordan smeltet materialer størkner via heterogen kimdanning og beskrive ulike støpeprosesser
• forklare hva faser er og regne ut mengder av ulike faser i materialer ufra fasediagram
• forklare hvordan dispersjonsherding foregår og forklare eutektiske fasediagram
• beskrive partikkelherding av aluminium og redegjøre for hvilke aluminiumlegeringer som lar seg partikkelherde, samt hvordan kodesystemet for hering av aluminium er
• forutse de mekaniske egenskapene til undereutektoide, eutektoide og overeutektoide stål og forklare hvordan martensitt dannes
• beskrive de ulike varmebehandlingsmetodene som brukes for stål og forklare forskjellene mellom de vanligste formene for støpejern
• gjenkjenne og forklare ulike metaller som ikke er jernbaserte og gjøre rede for bruksområdene deres
• definere keramer, forklare hva som gir keramene styrke og gjøre rede for hvor ulike keramer brukes
• beskrive strukturer, egenskaper og prosessering av termoplaster, herdeplaster og elastomer
• forklare hva kompositter er og rene ut kompositters vekt, styrke og E-modul samt forklare hvordan kompositter oppnår bedrede utmattingsegenskaper og bedre vekt/styrkeforhold

Ferdigheter

Studenten kan

• utføre strekkprøving av metalliske materialer og rapportere korrekt fra forsøkene i henhold til gjeldende strekkprøvestandard
• utføre mikroskopering for å fastlegge mikrostrukturen i ulike stål
• Utføre begrunnede materialvalg ved hjelp av materialbasen ECO Material Advisor som er knyttet til maskinlinjens databaserte konstruksjonsprogram INVENTOR

Generelle kompetanse

Studenten

• har innsikt i miljømessige, helsemessige, samfunnsmessige og økonomiske konsekvenser av materialvalg og kan sette disse i et etisk perspektiv og et livsløpsperspektiv

Forelesning, øving og laboratoriearbeid i henhold til framdriftsplan.

Følgende arbeidskrav er obligatorisk og må være godkjent for å fremstille seg til eksamen:

• 2 godkjente skriftlige labrapporter. Tidsforbruk pr lab er ca. 6 timer inkludert forberedelser og rapportskriving. Rapportene leveres i Canvas.

Studentene lærer teorien som ligger til grunn for analyse og design av maskinkonstruksjoner. Studentene lærer å bruke et beregningsverktøy for analyse og design av 2D og 3D mekaniske systemer.

Ingen forkunnskapskrav.

Etter å ha gjennomført dette emnet har studenten følgende læringsutbytte, definert som kunnskap, ferdigheter og generell kompetanse:

Kunnskap

Studenten

• kan teorien som ligger til grunn for analyse og design av maskinkonstruksjoner.
• har innsikt i og kan anvende elementmetoden.

Ferdigheter

Studenten

• kan bruke et 3-D modelleringsverktøy for design av bærende rammekonstruksjon.
• Kan anvende et beregningsprogram for strukturanalyse og dimensjonering
• Kan modellere et mekanisk system med 2D og 3D modeller ved bruk av et FEM verktøy
• kan utføre styrkeberegninger og beregninger i bruksgrensetilstand, samt enkel feilsøking, ved hjelp av FEM verktøy
• kan utarbeide rapporter for presentasjon av analyseresultater

Generell kompetanse

Studenten

• kan gjennomføre en design og utføre strukturanalyse av en bærende rammekonstruksjon
• kan bygge opp modeller og utføre beregninger i et moderne 3D konstruksjonsverktøy
• kan samhandle og kommunisere med andre i prosjektgruppe, og de kan dokumentere arbeidet

Forelesninger, øvingsoppgaver og prosjektoppgave.

Følgende arbeidskrav er obligatorisk og må være godkjent for å fremstille seg til eksamen:

• 1 prosjektoppgave i grupper, 3 - 6 studenter per gruppe.
• 5 individuelle øvinger. Antall sider: 10 - 100