Εργαστήριο Υλικών Βίκτωρ Στιβανάκης και Σουζάννε Μπρόσvτα

Transcript

1 Εργαστήριο Υλικών Βίκτωρ Στιβανάκης και Σουζάννε Μπρόσvτα Άσκηση 1: Άσκηση 2: Άσκηση 3: Άσκηση 4: Άσκηση 5: Προπαρασκευή μεταλλικών δειγμάτων για μεταλλογραφική παρατήρηση. Παρατήρηση και μελέτη της μικρογραφικής δομής με οπτικό μικροσκόπιο. Θερμική ανάλυση μετάλλων, κραμάτων και μέθοδοι μέτρησης θερμοκρασίας. Βαφή χαλύβων - Σκληρομετρία. Σχέση HALL PETCH - εικονικό πείραμα. Παρουσίαση Έκθεσης Εργαστηριακής Άσκησης Μέθοδοι αξιολόγησης βαθμολόγησης

2 ΑΣΚΗΣΗ 1 ΠΡΟΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΜΕΤΑΛΙΚΩΝ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ ΓΙΑ ΜΕΤΑΛΛΟΓΡΑΦΙΚΗ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗ υλικό κοπή ενσωμάτωση λείανση καθαρισμός στίλβωση καθαρισμός χημικη προσβολή καθαρισμός οπτική παρατήρηση υπέρηχους έκπλυση ξήρανση Διαδικασία προπαρασκευής δοκιμίων για μεταλλογραφική παρατήρηση

3 ΑΣΚΗΣΗ 2 ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗ ΜΙΚΡΟΓΡΑΦΙΚΗΣ ΔΟΜΗΣ ΜΕ ΟΠΤΙΚΟ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟ Εργαστηριακή συσκευή οπτικής παρατήρησης δοκιμίων Μικροδομή χάλυβα με 0,15% άνθρακα

4 ΑΣΚΗΣΗ 2 ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗ ΜΙΚΡΟΓΡΑΦΙΚΗΣ ΔΟΜΗΣ ΜΕ ΟΠΤΙΚΟ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟ Μεταλλογραφικό δείγμα: Σχηματική απεικόνιση πολυκρυσταλλικής δομής σιδήρου με διάφορα χαρακτηριστικά δείγματα ατελειών (ελλατωματικής δομής).

5 ΑΣΚΗΣΗ 2 ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗ ΜΙΚΡΟΓΡΑΦΙΚΗΣ ΔΟΜΗΣ ΜΕ ΟΠΤΙΚΟ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟ Stereology: Delesse Principle,1847 The area fraction obtained equals to the volume fraction of the phase of interest. Computation of the area(imagej, or any good Photoshop like program) Chose a photograph/image with two or more phases. Use a computer to measure the area of each phase (color). Original image Edited image Number of objects Selected (green) vol%

6 AΣΚΗΣΗ 3 ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΝΑΝΛΥΣΗ ΜΕΤΑΛΛΩΝ, ΚΡΑΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ MΕΤΡΗΣΗΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ φούρνος αντίστασης Κεραμικά χωνευτήρια με κράμματα διαφόρων συστάσεων (Bi-Sn) στα μονωμένα δοχεία με θερμοζεύγος

7 θερμοκρασία θερμοκρασία AΣΚΗΣΗ 3 ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΝΑΝΛΥΣΗ ΜΕΤΑΛΛΩΝ, ΚΡΑΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ MΕΤΡΗΣΗΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ Β x 1 x 2 x 3 x e χρόνος Β x 1 x 2 x 3 x e A x A καμπύλες ψύξης διάγραμμα φάσεων

8 AΣΚΗΣΗ 4 ΒΑΦΗ ΧΑΛΥΒΩΝ - ΣΚΛΗΡΟΜΕΤΡΙΑ Σκοπός αυτής της άσκησης είναι η κατασκευή του διαγράμματος μεταβολής της σκληρότητας συναρτήσει της απόστασης από το ψυχόμενο άκρο του μεταλλικού δοκιμίου. Η κλασσική μέθοδος ελέγχου της εμβαπτότητας είναι η δοκιμή Jominy. Ένα κυλινδρικό μεταλλικό δοκίμιο θερμαίνεται σε φούρνο, ώστε να επέλθει πλήρης ωστενιτικός μετασχηματισμός. Εξερχόμενο από το φούρνο, τοποθετείται σε ειδική διάταξη (συσκευή Jominy), έτσι ώστε το ένα του άκρο να ψύχεται με πίδακα νερού. Η επιφάνεια του άκρου αυτού ψύχεται ταχύτατα, αλλά όλες οι άλλες διατομές αποψύχονται με προοδευτικά βραδύτερους ρυθμούς. Όταν όλο το κυλινδρικό δοκίμιο φθάσει σε θερμοκρασία περιβάλλοντος, μετράται η σκληρότητα κατά μήκος μιας γενέτειρας του κυλινδρικού δοκιμίου. Διάγραμμα μεταβολής της σκληρότητας (εμβαπτότητα) συναρτήσει της απόστασης από το ψυχόμενο άκρο του δοκιμίου.

9 AΣΚΗΣΗ 4 ΒΑΦΗ ΧΑΛΥΒΩΝ - ΣΚΛΗΡΟΜΕΤΡΙΑ Φούρνος για θέρμανση των δειγμάτων στην περιοχή ωστενιτοποίησης Συσκευή Jominy

10 AΣΚΗΣΗ 4 ΒΑΦΗ ΧΑΛΥΒΩΝ - ΣΚΛΗΡΟΜΕΤΡΙΑ Η αντίσταση που παρουσιάζει κάθε στερεό σώμα όταν πιέζεται από μια δύναμη λέγεται σκληρότητα. Για την μέτρηση αυτής της τόσο σημαντικής ιδιότητας των υλικών χρησιμοποιούνται διάφορες συσκευές και διάφοροι μέθοδοι. Βασική αρχή της σκληρομετρίας είναι η πίεση μιας σφαίρας, μιας τετραγωνικής πυραμίδας ή ενός κώνου (από πολύ σκληρό κράμα) επάνω στην επιφάνεια του υλικού. Στη συγκεκριμένη άσκηση χρησιμοποιείται η μέθοδος Rockwell C όπου ο διεισδυτής είναι κώνος από διαμάντι με γωνία κορυφής 120 ο και σφαιρικό άκρο διαμέτρου 0.2 mm. Στην περίπτωση αυτή δεν μετράται η διάμετρος του αποτυπώματος, αλλά το βάθος του το οποίο μετατρέπεται σε σκληρότητα. Σχηματική παράσταση της κεφαλής του σκληρομέτρου για μέτρηση σληρότητας κατά την μέθοδο Rockwell

11 AΣΚΗΣΗ 4 ΒΑΦΗ ΧΑΛΥΒΩΝ - ΣΚΛΗΡΟΜΕΤΡΙΑ Λείανση επιφάνειας προς σκληρομέτρηση Σκληρόμετρο για τη μέθοδο Rockwell C

12 AΣΚΗΣΗ 5 ΣΧΕΣΗ HALL PETCH - ΕΙΚΟΝΙΚΟ ΠΕΙΡΑΜΑ Ένας αποτελεσματικός τρόπος για την αύξηση της αντοχής ενός πολυκρυσταλλικού υλικού είναι η μείωση του μεγέθους των κόκκων του. Στην άσκηση αυτή, θα μάθετε γιατί συμβαίνει αυτό και θα πραγματοποιήσετε ένα "εικονικό πείραμα " (virtual experiment) για να ελέγξετε το πώς η τάση διαρροής του κράματος Mg Al-4,5% μεταβάλλεται ανάλογα με το μέγεθος των κόκκων του και θα εξετασθεί αν ισχύει η σχέση Hall-Petch.

13 AΣΚΗΣΗ 5 ΣΧΕΣΗ HALL PETCH - ΕΙΚΟΝΙΚΟ ΠΕΙΡΑΜΑ Μεταβολή του ορίου διαρροής σ y διαφόρων μετάλλων και κραμάτων σε συνάρτηση με τη μέση διάμετρο των κόκκων d, σύμφωνα με τη σχέση Hall- Petch.

14 AΣΚΗΣΗ 5 ΣΧΕΣΗ HALL PETCH ΕΙΚΟΝΙΚΟ ΠΕΙΡΑΜΑ 1) 2) 3) 4) 5) 1) Πάχος μετά την έλαση 2) Ανόπτηση 3) Μέτρηση μεγέθους κόκκων 4) Μετρήσεις σκληρότητας 5) Αποτελέσματα και γραφική παράταση

15 Παρουσίαση Έκθεσης Εργαστηριακής Άσκησης 1. Η τελική μορφή των κειμένων που θα δημοσιευθούν θα πρέπει να ακολουθεί πιστά τις οδηγίες συγγραφής που δίνονται στο παράδειγμα (template στο eclass). 2. Οι έκθέσεις θα υποβάλλεται ομαδικά μέχρι την λήξη μαθημάτων χειμερινού εξαμήνου (08/01/2017) ή νωρίτερα. Μετά την ημερομηνία αυτή δεν θα γίνονται δεκτές αναφορές. 3. Οι εκθέσεις θα παραδόθεται σε ηλεκτρονική μορφή ως αρχεία μορφής «ομαδα_χχχ.pdf» και 4. Όλες οι γραπτές εκθέσεις ελέγχονται με το πρόγραμμα Ephorous. Σε περίπτωση άνω του 30% λογοκλοπής, η έκθεση θα κριθεί με 0/10. (Το Ephorous χρησιμοποιείται για την πρόληψη και τον εντοπισμό λογοκλοπής.)

16 Μέθοδοι αξιολόγησης βαθμολόγησης Τεστ γνώσεων πριν την έναρξη της πρακτικής άσκησης Συγγραφή εκθέσεων με συγκεκριμένη δομή Προφορική εξέταση Άσκηση Τεστάκη Έκθεση Προφορική εξέταση Συντελεστής 1 Ναι (30%) Ναι (70%) Οχι *1 2 Ναι (30%) Ναι (70%) Οχι *1 3 Ναι (30%) Ναι (70%) Οχι *1 4 Ναι (30%) Ναι (30%) Ναι (40%) *1 5 Οχι Ναι (100%) Οχι *0,5 Προφορική εξέταση Παρουσίαση ατομικά * *0,5 *Κάθε ομάδα έχει 5 συγκεκριμένα θέματα/προβλήματα να παρουσιάσει και ετοιμάζει μία παρουσίαση για ~60 λεπτά με ~30 διαφάνεις στο Power Point. Κάθε μέλος της ομάδας παρουσιάζει ένα από τα πέντε μέρη. Μπορείτε να μοιράσετε τα μέρη μεταξύ σας κατά βούληση.

17 Προφορικές εξετάσεις: Κάθε ομάδα ετοιμάζει μία παρουσίαση στο πρόγραμμα Power Point για ~60 λεπτά. Κάθε μέλος της ομάδας παρουσιάζει ένα από τα εξής μέρη: Πρόβλημα 1 Πρόβλημα 2 Πρόβλημα 3 Πρόβλημα 4 Πρόβλημα 5 Διάγραμμα φάσεων P-Τ ενός συστατικού - Η εξίσωση Clapeyron Διάγραμμα φάσεων P-Τ ενός συστατικού - Το θεώρημα του Le Chatelier Δυαδικά ισόμορφα συστήματα Δυαδικά ευτηκτικά συστήματα Διάγραμμα φάσεων διμερούς κράματος Η ατομική παρουσίαση δεν θα πρέπει να διαρκέσει περισσότερο από 10 λεπτά και δεν θα πρέπει να περιέχει περισσότερα από 10 διαφάνειες. Μπορείτε να μοιράσετε τα μέρη μεταξύ σας κατά βούληση.