TFYA21 · 6 hp · Avancerad nivå (A1F) · Teknisk fysik, Fysik
Materialvetenskap
Nedlagd · ersatt av TFYB11
Ingen tentastatistik än
Det finns inget tentatillfälle med minst 5 studenter de senaste tre läsåren. Nya kurser och kurser som bara examineras med projekt saknar ofta statistik.
Ingår i 5 program
Om kursen
Mål
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.
Innehåll
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)
- Examinator
- Florian Trybel
- Schemalagd tid
- 42 h
- Huvudområde
- Teknisk fysik, Fysik