studiehandbok@lith
 

Tekniska högskolan vid Linköpings universitet

 
 
År : 2017
 
TFYA21 Materialvetenskap, 6 hp
/Physical Metallurgy/

För:   FyN   MED   MFYS   MSN   Y  

 

Prel. schemalagd tid: 42
Rek. självstudietid: 118

  Utbildningsområde: Naturvetenskap

Huvudområde: Fysik, Teknisk fysik   Nivå (G1,G2,A): A

  Mål:  IUAE-matris
Kursens målsättning är att ge en förståelse av material i en bred bemärkelse med metallegeringar, halvledare och keramer. Det innebär att studenten ska kunna:
  • förklara sambanden mellan ett ämnes syntes, struktur, sammansättning, egenskaper och användning.
  • förstå fastransformationer utifrån en termodynamisk beskrivning av fasta och smälta faser
  • beskriva atomers diffusionsrörelser i material med koncentrationsgradienter med Fick's och Darken's ekvationer.
  • söka kopplingar i materialförståelse med andra ämnen/kurser såsom metallurgi, halvledarteknik, hållfasthetslära, kristallära och materiefysik.
  • förklara principerna för framställning av funktionella, avancerade och extrema material (inkl. legeringar och nanostrukturer samt ultrarena och defektfria material,).
  • diskutera strukturella och funktionella materials mekaniska och elektroniska egenskaper utifrån en atomistisk bild med bl.a. dislokationer.
  • kunna problematisera ett givet materials hållfasthet och brottsmekanismer.


  Förkunskaper: (gäller studerande antagna till program som kursen ges inom, se 'För:' ovan)
Termodynamik och statistisk mekanik, Materiefysik

OBS! Tillträdeskrav för icke programstudenter omfattar vanligen också tillträdeskrav för programmet och ev. tröskelkrav för progression inom programmet, eller motsvarande.

  Påbyggnadskurser
Tunnfilmsfysik, Materialtekniska analysmetoder, Nanofysik,

  Organisation:
Föreläsningar, laborationer.

  Kursinnehåll:
Kursen behandlar olika klasser av material (halvledare, metallegeringar, keramer, polymerer) inkl. avancerade, funktionella och extrema material; Termodynamik för binära system; Fasdiagram; Jämvikt i lösningar; Metastabila tillstånd; Polytypbildning; Fasomvandlingar; Utskiljningsprocesser med eller utan kärnbildning; Kinetik för tillväxt; Diffusion som atomär process; Möjliga mikro- och nanostrukturer; Inverkan av punktdefekter (vakanser, interstitialer,..) och dislokationer; Koppling mellan teori, materialframställningsprocesser, materialstruktur/kemisk bindning och egenskaper; Elasticitet; Plasticitet; Brott; Termisk stabilitet. Kursen besvarar bl.a. följande utmanande frågor:

Avancerade material;
  • Vilka möjligheter ger oss nanoteknologin?
  • Vilka nya material har upptäckts i år?;
  • Hur kan material skräddarsys genom teori, modellering och beräkningar?

    Fasdiagram;
  • När kristalliserar en ädelgas?
  • Finns metalliskt väte? Med vad och hur kan man bäst dopa kisel eller kiselkarbid ?

    Diffusion;
  • När kan diffusion av atomer ske för att förstärka en koncentrationsgradient?

    Metallytor
  • Vad händer med gitterstrukturen och atomernas bindningar på gränsen mellan två kristallkorn?

    Kristalldefekter
  • Kan vakanser och interstitialer slå sig ihop?

    Stelning och kärnbildning
  • Är stelningstemperaturen verkligen lika med smälttemperaturen?
  • Spelar kylhastigheten någon roll för mikrostrukturen?

    Deformation
  • Vad händer med gitterstrukturen när man böjer ett material?

    Härdning
  • Varför blir stål hårt när man slår på det?

    Minnesmetaller
  • Hur kunde Uri Geller böja skedar genom att stryka fingret lätt över dem? LABORATION 1: Metallografi (identifiera faser i elektronmikroskop) LABORATION 2: Fraktografi (bli din egen haverikommission för en dag) LABORATION 3: Kaloriometri (tillämpad termodynamik - du får skapa fasdiagram)

  •   Kurslitteratur:
    D.A. Porter and K.E. Easterling: Phase transformations in Metals and Alloys (Van Nostrand Reinhold, London). Lab-PM, IFM

      Examination:
    TEN1 LAB1
    En skriftlig tentamen (U,3,4,5)
    En laborationskurs (U,G)
    4,5 hp
    1,5 hp
     
    Tentamen utgörs av 9 frågor valda bland ca 90 instuderingsfrågor som distribueras under kursens gång. För godkänt krävs motsvarande ca 5 st korrekt besvarade frågor. För godkänt krävs även ett väl förberett och aktivt deltagande i laborationerna. Några frivilliga inlämningsuppgifter med fördjupande problemlösning kan ge ett antal bonuspoäng till tentamen.



    Undervisningsspråk är Engelska.
    Institution: IFM.
    Studierektor: Magnus Johansson
    Examinator: Per Eklund
    Länk till kurshemsida på kursgivande institution
    Ansvarig programnämnd: Elektro&Fysik




    Tekniska högskolan vid Linköpings universitet


    Informationsansvarig: TFK , val@tfk.liu.se
    Senast ändrad: 06/19/2015