Ηλεκτρονική Διάθεση Μαθήματος
Γενικές Προαπαιτήσεις
Για την επιτυχή και αποτελεσματική παρακολούθηση του μαθήματος απαιτούνται καλές γνώσεις Γενικής Χημείας και σε βάθος κατανόηση εννοιών οπώς μόριο, άτομο, ιόν, γραμμομόρια, αριθμός Αvogadro, καθώς και μια σχετική ευκολία σε υπολογισμούς που σχετίζονται με αυτά (π.χ. % κατά βάρος και κατ'άτομο περιεκτικότητες, μετατροπές). Επιπρόσθετα απιτείται σχετική εξοικείωση με τις έννοιες της χημικής ισορροπίας και του νόμου δράσης των μαζών, των θερμοκρασιακά ενεργοποιημένων διεργασιών και κινητικής Αrrhenius καθώς και των νόμων διάχυσης του Fick και του συντελεστή διάχυσης.
Μαθησιακά Αποτελέσματα
Η κατανόηση της τέλειας και ατελούς (πραγματικής) κρυσταλλικής δομής των ανόργανων υλικών (μετάλλων, κεραμικών, κραμάτων, στερεών διαλυμάτων κλπ.), και των μορφολογικών χαρακτηριστικών της μικροδομής (Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών Ι) έτσι ώστε να γίνει στη συνέχεια κατανοητή η σχέση μεταξύ δομής και μακροσκοπικών ιδιοτήτων και συμπεριφοράς των υλικών (Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών ΙΙ).
Απώτερος στόχος είναι αφενός η ικανότητα επιλογής των κατάλληλων υλικών για συγκεκριμένες εφαρμογές, αφετέρου η ικανότητα εντοπισμού τρόπων παρέμβασης στο υλικό ώστε να τροποποιηθεί η συμπεριφορά του στην επιθυμητή κατεύθυνση (σχεδιασμός).
Περιεχόμενο Μαθήματος
Κεφ. 1 : Εισαγωγικά Στοιχεία
Ταξινόμηση και Επισκόπηση των Υλικών και των Ιδιοτήτων τους. Περιεχόμενο και στόχος της επιστήμης και τεχνολογίας των υλικών.
Κεφ.2: Επισκόπηση Δομής Ατόμου – Δεσμοί
Ατομικά μοντέλα -Ηλεκτρονιακή δομή του ατόμου- ο Περιοδικός πίνακας- Είδη Χημικών Δεσμών-Σχέσεις μεταξύ χημικού δεσμού και μακροσκοπικών ιδιοτήτων των υλικών
Κεφ.3 : Οι κρυσταλλικές δομές των μετάλλων
Επίπεδες Ατομικές Διατάξεις-Δομές SC, BCC, FCC, HCP-Κρυσταλλικά συστήματα-Θεωρητικές πυκνότητες.
Κεφ.4 : Χαρακτηριστικά Πλεγμάτων
Συντεταγμένες σημείων-Δείκτες κατεύθυνσης-Γραμμικές πυκνότητες-Δείκτες Miller-Επίπεδες πυκνότητες-Περίθλαση Ακτίνων x
Kεφ.5: Θέσεις Παρεμβολής
Κυβικές, Τετραεδρικές και Οκταεδρικές θέσεις παρεμβολής στις βασικές δομές SC, BCC, FCC, HCP
Kεφ.6: Στερεά μεταλλικά διαλύματα-Κράματα
Στερεά διαλύματα αντικατάστασης και παρεμβολής με παράλληλη εισαγωγή της έννοιας της εξωγενούς σημειακής ατέλειας-Υπολογισμοί σε στερεά διαλύματα και κράματα
Κεφ. 7: Οι δομές σημαντικών μη μεταλλικών υλικών
Οι δομές βασικών ενώσεων π.χ. οξειδίων (χλωριούχου νατρίου, σφαλερίτη, φθορίτη κλπ.) η δομή του περοβσκίτη, σπινελίου, το γυαλί κλπ.
Κεφ. 8: Στερεά διαλύματα ισοσθενούς αντικατάστασης
Ποσοτική προσέγγιση κρυσταλλικών στερεών διαλυμάτων αντικατάστασης μεταξύ δι- ή τρι-μεταλλικών ενώσεων για περιπτώσεις όπου οι αντικαταστάσεις ιόντων δεν συνεπάγονται περίσσεια (αρνητικού ή θετικού) ηλεκτρικού φορτίου
Κεφ. 9 : Ενδογενείς Σημειακές Ατέλειες
Ποσοτική περιγραφή διεργασιών ανάπτυξης σημειακών ατελειών Schottky και Frenkel σε μέταλλα και ενώσεις
Κεφ. 10 : Εξωγενείς Σημειακές Ατέλειες
Ποσοτική περιγραφή διεργασιών δημιουργίας εξωγενών ατελειών – Εξισώσεις Kroger-Vink- Στερεά διαλύματα αλλοσθενούς αντικατάστασης
Κεφ. 11 : Άλλες ατέλειες στα στερεά
Γραμμικές και Επιφανειακές Ατέλειες ή Ατέλειες Όγκου στα Υλικά
Κεφ. 12 : Μορφολογικά θέματα υλικών
Πολυκρυσταλλικά υλικά, κόνεις, πορώδες, σχετικές πυκνότητες, ειδική επιφάνεια
Κεφ. 13 : Διαγράμματα φάσεων
Μελέτη της ποσοτικής πληροφορίας που περιέχεται σε διαγράμματα φάσεων μεταλλικών και κεραμικών υλικών καθώς και των χαρακτηριστικών της μικροδομής κραμάτων διαφόρων συστάσεων. Ειδική έμφαση δίδεται στο διάγραμμα Σιδήρου-Άνθρακα λόγω του μεγάλου εύρους τεχνολογικών εφαρμογών.
Κεφ. 14: Μετασχηματισμοί φάσεων
Βασικοί μηχανισμοί μετασχηματισμών φάσεων στα μέταλλα και ειδικά στα κράματα Σιδήρου-Άνθρακα. Διαγράμματα ισόθερμου μετασχηματισμού και συνεχούς ψύξης σε κράματα Σιδήρου-Άνθρακα.
Λέξεις Κλειδιά
κρυσταλλική δομή, κρυσταλλογραφία, ατέλειες της κρυσταλλικής δομής, μέταλλα, ενώσεις, κράματα, στερεά διαλύματα, διαγράμματα φάσεων, μετασχηματισμοί φάσεων, διάγραμμα φάσεων Σιδήρου-Άνθρακα
Επιπρόσθετη βιβλιογραφία για μελέτη
William D. Callister, Jr. "Επιστήμη και Τεχνολογία των Υλικών",
ISBN: 978-960-8050-90-1, Εκδόσεις Τζιόλα
Michael Ashby, Hugh Shercliff, David Cebon, "Υλικά: Μηχανική, Επιστήμη, Επεξεργασία και Σχεδιασμός"
ISBN: 978-960-461-449-3, Εκδόσεις Κλειδάριθμος