Știința materialelor

Evaluarea

-

Disciplina este prevăzută cu ore de:

- curs 4 ore/săptămână

- laborator 2 ore/săptămână

-

Prezentarea la examen este condiționată de încheierea situației la laborator care presupune obținerea unei note ≥ 5

-

Examenul este test grilă (min. 30 din 50) + oral (4 subiecte)

-

Nota finală se calculează astfel: 5+(n-30)/10 + (L1+L2+S1+S2+S3+S4)/20

-

La examen este obligatoriu carnetul de student

Introducere în Știința Materialelor

-

Știința materialelor este studiul relațiilor existente între structura și proprietățile generale ale materialelor.

- Structura atomică

- Caracterizarea microstructurii

- Proprietățile materialelor

- Solidificarea și deformarea plastică

- Diagrame de echilibru

- Degradarea materialelor

- Alegerea materialelor

Introducere în domeniul materialelor

-

Podul Jiaozhou, care leagă portul chinez Quingdao de insula Huangdao, are 42,4 kilometri

-

Avionul A380 are două niveluri unde încap 555-853 de pasageri.

-

Puterea celor patru motoare Rolls-Royce este echivalentă cu cea a 1000 de mașini Hummer.

Introducere în domeniul materialelor

Burj Dubai are o înălțime de 818 m. Fațada este din aluminiu și sticlă, iar această combinație până la înălțimea de 512 m reprezintă un record de greutate, cântărind cât 5 avioane A380.

Introducere în Știința Materialelor

TIPURI DE MATERIALE

-

Materialele sunt clasificate în 4 grupe importante:

-

Metale

-

Ceramice

-

Polimeri

-

Compozite

-

Materialele în fiecare din aceste grupe posedă structură și proprietăți diferite.

Introducere în Știința Materialelor

METALE

- Metalele pure (aluminiul, cuprul, nichelul, magneziul, zincul, titanul) și aliajele (oțelul, fonta, alamă, bronz și altele) au în general o bună conductivitate termică și electrică, o rezistență mecanică și rigiditate în general ridicate, maleabilitate și rezistență la șoc.

- Proprietățile mai sus menționate sunt datorate legăturii metalice.

- Metalele pot fi cristaline sau amorfe.

- Metalele pot fi feroase sau neferoase.

- Metalele pure sunt mai rar utilizate, în schimb combinațiile dintre acestea numite aliaje permit satisfacerea diferitelor condiții impuse de utilizarea ulterioară.

Stent din Nitinol

Introducere în Știința Materialelor - Tabelul periodic al elementelor

Introducere în domeniul Materialelor

-

Coloanele reprezintă grupele tabelului periodic. Grupele sunt considerate cea mai comună cale de a clasifica elementele.

-

O perioadă este un rând orizontal din tabelul periodic. Numărul perioadei arată numărul straturilor ocupate cu electroni.

-

Lantanide și Actinide = grupa pământurilor rare.

-

Metalele alcaline, metalele alcalino-pământoase, metalele de tranziție și de post-tranziție, actinidele și lantanidele se numesc împreună “metale“.

-

Halogenii și gazele nobile sunt și ele nemetale.

-

Gaze: H, N, O, F, Cl, He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn.

-

Lichide: Br, Hg, Cn (Copernicium).

-

Solide: elementele rămase din tabelul periodic al elementelor.

-

Elementele cu chenar continuu au izotopi mai vechi decât Pământul.

-

Elementele cu chenar întrerupt provin din dezintegrarea altor elemente și nu au izotopi mai vechi decât Pamântul.

-

Elementele cu chenar punctat sunt obținute artificial (elemente sintetice).

-

Elementele fără chenar au fost prezise teoretic, dar nu au fost descoperite încă.

Introducere în domeniul Materialelor

CERAMICE

- Sunt materiale dure, dar în același timp și foarte fragile. Tehnicile actuale de obținere fac ca materialele ceramice să devină suficient de rezistente la rupere pentru a fi utilizate de exemplu la confecționarea paletelor de rotor ale turbinelor .

- Cărămizile, sticla, materialele refractare și abrazive au conductivitate electrică și termică scăzută și adesea sunt utilizate drept izolatori.

- Sunt materiale anorganice, nemetalice, cu o structură cristalină sau amorfă.

- Legătura ce caracterizează materialele ceramice este cea ionică.

Introducere în domeniul materialelor

(a) Palete de turbină pentru compresor axial

(b) Varianta rigidizată

-

paletele, piese supuse unor solicitări termice și mecanice extreme.

-

temperaturile la intrarea în turbină au depășit în unele cazuri (turbine pentru avioane militare) temperatura de 1800 °C, paletele fiind făcute în acest caz din materiale ceramice poroase, prin porii lor circulând aer provenit de la compresor, relativ rece.

Introducere în Știința Materialelor

POLIMERI

- Au conductivitate termică și electrică scăzută, rezistență mecanică scăzută și nu sunt recomandați pentru utilizarea la temperaturi ridicate.

- Sunt substanțe compuse din molecule mici identice, numite monomeri, legate prin legături covalente.

- Polimerii pot fi termoplastici sau termorigizi, cu proprietăți diferite, ca urmare a lanțului molecular diferit.

- În categoria polimerilor intră cauciucul, materiale plastice și diferite tipuri de adezivi.

- Se utilizează de exemplu pentru dispozitive electronice care necesită atât rezistență cât și conductivitate scăzută.