Materialvetenskap och ingenjörskonst Flashcards

Flashcards baserade på föreläsningsanteckningar om materialvetenskap, mekaniska egenskaper, fasdiagram, värmebehandling och tillverkningsmetoder.

Vad är den primära skillnaden mellan kristallina och amorfa material?

Kristallina material har atomer arrangerade i ett periodiskt mönster med lång räckvidd, medan amorfa material saknar denna regelbundna anordning.

Hur skiljer sig Materialvetenskap från Materialteknik (Materials Engineering)?

Materialvetenskap fokuserar på sambanden mellan strukturer och egenskaper, medan materialteknik fokuserar på att skapa produkter och nya processer.

Vilka egenskaper kännetecknar klassen metaller?

De är starka, deformerbara och goda ledare av elektricitet och värme.

Vad är utmärkande för kompositmaterial?

De skapas genom att kombinera två eller flera distinkta material för att uppnå skräddarsydda egenskaper.

Hur skiljer sig vågmekaniska modellen från Bohrs atommodell gällande elektroner?

Den vågmekaniska modellen karakteriserar elektroner genom sannolikhetsfördelningar ($\text{orbitaler}$) snarare än exakta cirkulära banor.

Varför är element i samma grupp i det periodiska systemet organiserade tillsammans?

De har liknande valenselektronstrukturer, vilket ofta resulterar i liknande kemiska och fysikaliska egenskaper.

Vad sker vid jämviktsavståndet ($r_0$) mellan två atomer gällande krafterna?

Nettokraften ($F_N$) är noll eftersom magnituden av de attraktiva ($F_A$) och repulsiva ($F_R$) krafterna är lika stora.

Vilken typ av primär bindning innebär överföring av elektroner från en metall till en icke-metall?

Jonbindning ($\text{Ionic Bonding}$).

Hur många atomer finns totalt i en ytcentrerad kubisk ($\text{FCC}$) enhetscell?

$4$ stycken.

Vilket samband råder mellan kantlängden ($a$) och atomradien ($R$) i en kroppscentrerad kubisk ($\text{BCC}$) struktur?

a = \frac{4R}{\text{\sqrt{3}}}

Vad kallas fenomenet när en metall (t.ex. järn) byter kristallstruktur vid uppvärmning?

Polymorfi ($\text{Polymorphism}$) eller allotropi.

Hur förändras jämviktsantalet vakanser ($N_v$) i ett material när temperaturen ($T$) ökar?

Det ökar exponentiellt.

Enligt Hume–Rothery-reglerna, hur stor får skillnaden i atomradie max vara för avsevärd löslighet i en substitutionell fast lösning?

Mindre än ca $15 \%$.

Vad definierar en korngräns i ett polykristallint material?

Gränssnittet som separerar två korn med olika kristallografiska orienteringar.

Rangordna de vanliga metalliska kristallstrukturerna från mest tätpackade till minst tätpackade baserat på atompackningsfaktor ($\text{APF}$).

$$\text{FCC} = \text{HCP} > \text{BCC} > \text{SC}$$

Vilken geometrisk klassificering har en korngräns?

Planär ($2\text{-dimensionell}$) defekt.

Vid vilken punkt på spännings-töjningskurvan börjar midjebildning ($\text{necking}$) hos en duktil metall?

Vid brottgränsen ($\text{tensile strength}$), vilket motsvarar den maximala spänningen på den tekniska kurvan.

Hur definieras teknisk spänning (̑)?

Momentan belastning ($F$) dividerat med den ursprungliga tvärsnittsarean ($A_0$).

Vad representerar elasticitetsmodulen ($E$)?

Ett materials motstånd mot elastisk deformation (styvhet).

Vad är skillnaden mellan teknisk spänning och verklig spänning?

Teknisk spänning baseras på den ursprungliga arean ($A_0$), medan verklig spänning baseras på den momentana arean ($A_i$).

Vad kallas egenskapen där brottseghet blir oberoende av tjocklek för ett tjockt prov?

Plan töjningsbrottseghet ($K_{Ic}$).

Vilken typ av utmattning ($\text{fatigue}$) uppstår i strukturer?

Brott som orsakas av dynamiska och fluktuerande spänningar.

Vad representerar utmattningsgränsen i en S-N-kurva?

Den spänningsnivå under vilken utmattningsbrott inte inträffar för ett i princip oändligt antal cykler.

Hur definieras krypning ($\text{creep}$)?

Tidsberoende och permanent deformation av material vid konstant belastning eller spänning vid förhöjda temperaturer.

När klassificeras en spricka som "stabil"?

När den motstår vidare utbredning såvida inte den applicerade spänningen ökar.

Vad är utmattningsstriationer ($\text{fatigue striations}$)?

Mikroskopiska egenskaper som representerar det avstånd en sprickfront rör sig under en enda belastningscykel.

Vad är den eutektiska reaktionen i ett binärt fasdiagram?

En flytande fas ($L$) omvandlas isotermt till två olika fasta faser under kylning.

Vilken kristallstruktur har Austenit (̳) i järn-kol-systemet?

Ytcentrerat kubisk ($\text{FCC}$).

Vad består mikrokonstituenten perlit av?

Alternerande lager ($\text{lameller}$) av \text{̑-ferrit} och cementit ($Fe_3C$).

Vid vilken kolkoncentration och temperatur sker den eutektoida reaktionen i stål?

$0.76\text{ vikt\% C}$ vid $727 \, ^\circ\text{C}$.

Varför har austenit högre löslighet för kol än ferrit?

De FCC-oktaedriska hålrummen i austenit är större och skapar mindre gittertöjning än hålrummen i BCC-ferrit.

Vad skiljer gjutjärn från stål?

Gjutjärn innehåller mellan $3.0$ och $4.5\text{ vikt\% kol}$, vilket gör dem lättsmälta och lämpliga för gjutning.

Vad är skillnaden mellan härdbarhet ($\text{hardenability}$) och hårdhet?

Härdbarhet mäter hur djupt ett material kan härdas (hur hårdheten sjunker in mot mitten), medan hårdhet är motståndet mot lokal plastisk deformation (intryck).

Beskriv omvandlingen från austenit till martensit.

En diffusionslös, nästan ögonblicklig ($\text{atermisk}$) omvandling där FCC-gittret slår om till ett kroppscentrerat tetragonalt ($\text{BCT}$) gitter.

Vad är den primära skillnaden mellan normalisering och fullständig glödgning?

Normalisering sker genom luftkylning (skapar fin perlit), medan fullständig glödgning sker genom ugnskylning (skapar grov perlit).

Vid vilken temperatur går gränsen mellan varmbearbetning och kallbearbetning?

Vanligtvis vid $0.3T_m$ (där $T_m$ är smältpunkten på den absoluta skalan).

Vilken är den fundamentala strukturenheten i alla silikatmaterial?

$SiO_4^{4-}$ tetraedern.

Vad händer vid glastemperaturen ($T_g$) för en polymer?

Stora segment av molekylkedjorna börjar röra sig, och polymeren övergår från ett styvt glasigt tillstånd till ett gummiliknande tillstånd.

Vad kallas den förlorade vaxmetoden med ett annat namn inom gjutteknik?

Precisionsgjutning ($\text{Investment casting}$).

Vilken bearbetningsmetod är lämpligast för att producera $50\,000$ kolvringar i aluminium till hög produktionshastighet?

Högtryckspressgjutning ($\text{High pressure Die Casting}$).