Material 1 Flashcards
Vad är styvhet?
Mått på hur mycket materialet deformeras elastiskt vid belastning.
Mått: E-modul (Pa)
Beskriv de fyra stegen i ett materialval
beskriv processen i sin helhet.
Börjar: alla material
- Översätt design krav-> uttryck som funktion, krav, vad som ska maximeras och vad som är fria variabler( ofta tvärsnittet).
- Scanna med kraven –> eliminera material som inte fungerar för jobbet.
- Ranka beroende på vad som ska maximeras–> hitta materialet som gör jobbet bäst.
- Sök dokumentation –> sök information om materialen som hamnar i topp.
Slut: slutgiltigt materialval
först genomgång av allmänt förväntningar och produktens funktioner, hur önskemålen kan uttryckas i teknisk specifikation och vilka material som kan uppfylla kraven.
Med beaktande av var och en av de principiella materialens egenskaper klarläggs sedan mjöliga geometrier och hur geometrien kan tillverkas. Med hänsyn till specifika egenheter med önskade geometrier (exempelvis acceptabla spänningskoncentrationer i rader) och specifika tillverkningstekniska krav på geometrier kan specifikt material väljas, exempelvis en lättflytande och livsmedelsgodkännd formsprutningskvalitet av poeten i blå kulör.
Utvecklingen avslutas med en acceptabel provkörning avsett material i fullskalig produktionsutrustning, där processparametrar provkörs och dokumenteras.
Vad bestämmer styvheten
Volymfraktion, orientering, form
Vad är kristallen respektive amorf? Ge exempel på vad som är vad. Redogör för hur uppbyggnaden påverkar olika egenskaper.
Kristallin:
Ordnad struktur, metaller, keramer och vissa polymerer.
I kristallina material kan atomlagren ligga packade på olika sätt, antingen i raka rader åt alla håll eller med förskjutna centrum. Tex. AAA,ABA… ABC.
Man kan beskriva ett kristallint material med en Sk. Enhetscell. Den visar hur atomerna ligger i förhållande till varandra. Materialet begår av sammankopplade enhetsceller, tex. HCH,FCC,BCC.
Amorfa:
Oordnad, polymerer glas.
Polymerer består av atomkedjor. Atomkedjorna i sig binds ihop med svaga bindningar.
Beroende på vilken bindning det är påverkas styvhet,termisk utvidgning, smälttemp mm.
Man kan inte förändra bindningen med processer.
Vilka fyra vanliga lastfall finns de?
Axiell belastning (drag, tryck), böjning, torsion, utbreddlast på skal.
Vad är material index. Hur räknas detta ut? Ge exempel på vad det är för en balk i böjning.
Ett numeriskt värde M som talar om hur effektivt ett material är i ett visst lastfall och en viss form.
För att bestämma mterialindex behöver vi veta vilken egenskap som ska optimeras och vilket lastfall som råder.
Materialismen för en balk i böjning: M= E^1/2/rå
Vad är elastisk töjning
Lagrad energi som fås tillbaka vid avlastning. Alltså det återgår till ursprunglig form.
Vad är termisk töjning
EpsilonT= landa(T-T0), där landa är en kofficient. Atomerna rör å sig vid temperatur ökning och kräver då mer plats
Vad är en enhetscell?
En enhetscell är vad kristallerna i är uppbyggnad av. En enhetscell består av de minsta beståndsdelarna atomerna och beskriver hur dem är organiserade. Finns 14 olika.
Vad är Miller index? Hur räknas de ut?
Beskriver ett atomplan i en enhetscell.
- Ta reda på i vilka koordinater som planet skär axlarna. Ex (1,1,oändligheten)
- Invertera, dvs 1/koordinat.
Ex. (1/1,1/1,1/onämdligheten) blir (1,1,0) - Gör heltalet Ex. (1,1,0)
Negativa tal skrivs med streck ovanför.
Hur bestämms en riktigtningsvektor i en enhetscell (kan va tex skärningen mellan två plan)
P1 där vektorn starta P2 där vektorn slutar.
Vektorn P1-P2
Ex. 1,0,0-1,1,1 = 0,-1,-1
Skrivs på samma sätt dom Miller index dvs negativa tal har ett sträck över.
Kristallerna byggs i ett givet mönster. Beskriv tätpackat atomplan och ej tätpackat atomplan.
Det räcker att veta hur enhetscellen ser ut för att kunna beskriva hela kristallen.
Ett tätpackat atomplan kan staplas på två sätt
- ABABAB= HCP hexagonalt tätpackat.
- ÀBCABC = FCC ytcentrerad kubisk
Ej tätpackatplan
* BCC = rymdventrerad kubisk
Hur ser BCC,FCC,HCP enhetscellerna ut? Rita
BCC: kub med en boll i varje hön som binds ihop. En boll i mitten av kuben som har anslutning till alla de andra bollarna.
FCC: en kub med en boll i varje hön, också en boll på varje sida av kuben.
HCP: en hexagonal i två plan med anslutning i mellan. En boll i varje hörn samt en på varje sida.
Vad är plasticitet?
Ideal styrka–> kraft som behövs för att separera atomer.
Vad finns det för fyra störningar i kristaller? Beskriv dem
1: vakans
Vakanser finns alltid
Tom plats där det saknas en atom
Liten påverkan på mekaniska egenskaper.
- Inlösta atomer
Interstitellt= mellan atomer
Substituellt = byter ut atomer
Det finns en gräns för hur många atomer som kan lösas in i ett material
3: korngränser
Gräns mellan kristaller med olika riktiningar
4: dislokationer
Extra halvt atomplan i kristallen.
Vad är dislokationsrörelse? Illustrera med en bild, ha med glipan, dislokation, glidriktining.
Vad kärvs för att dislokationer ska röra sig?
Bild: två kuber en mindre ovan. Glidplanet är planet mellan dem. Dislokationer rör sig i kuben ovan. Glidriktningen ritas i den riktning dislokationer rör sig.
Ett glidplan är ett plan är ett atomplan med tätpackade atomer.
För att dislokationen ska röra sig krävs det att tau>tauc
Tau= sjukvspänningen på atomplanet
Tauc= kritisk sjuvspänning
Bild där ett halvplan binder ihop sig med de andra.
I läge 4 då de saknas halvplan till höger är avståndet mellan planen b som är riktning och längd på dislokationen.
Vad mäts med ett dragprov
Sträckgräns
Plastisk töjning
Brott förlängning
E-modul
Hur mäter man hårdheten på ett material
Mäts med intryck
Olika metoder med olika form och olika lastfall
Kopplar till sträckgränsen
Vad är härdningsmekanismer? för stål
Vilka fyra finns de? Hur fungerar de?
- förändring av mikrostrukturen för att göra dislokationer svårare.
- hög sträckgräns, högre hårdhet
- ofta lägre brottförlägning
1: lösningshärdning
Atomer av annan sort löses in i kristallen
Den inlösta atomen ger ett spänningsfält –> stoppar dislokationsrörelse
Mer inlösta atomer –> mer effekt
Stor storleksskillnad –> stor effekt
Sker med legering i smälta
2: utskiljningshärdning
Legerar med ett ämne som bildar partiklar av annan fas
Partiklarna (utskiljningarna) stoppar dislokationsrörelse
Sker med legering i smälta och värmebehandling i fast form
Många små utskiljningarna –> större effekt
3: deformationshärdning
Dislokationer hindrar varandra
Mängden dislokationer ökar kraftigt vid plastisk deformation –> plastiskt härdande.
Sker vid kall bearbetning (pressning, smide, valsning)
Härdningseffekten försvinner vid uppvärmning
4: korngränshärdning
Dislokationer stoppas vid korngränserna
Större effekt med små korn
Viktigt hos BCC-metaller
Materialindex för styvhet eller sträckgräns
F= kraft på balken Delta = utböjning på balken
Styvhet
Krav på utböjningen delta
E^n/rå
Sträckgräns
Krav på kraft F utan plasticering
Sigmnay^n/rå
Vad är en fas?
Materialtillstånd med vissa speciella egenskaper tex. Tillstånd och struktur
Vad är ett fasdiagram?
Visar vilka faser som finns i jämvikt vid given temperatur och koncentration.
Hur läser man av ett TTT-diagram? vad händer om man legerar stål med tex. Ti,Ni,Cr för att öka härdbarheten, hur ändras utseendet på diagrammet?
Man drar sträck från upp till uppvärmningstemperaturen. sen drar man de till höger så länge som uppvärmningen sker, sen rakt ner, där hörnet blir är den fas som bildas av behandlingen.
När stål legeras skjuts perlit nosen åt höger = det tar längre tid för perlitbildning.
Vad är ett S-N diagram? Vad används det till? hur räknas spännings amplitud respektive medelspänning ut? Vad är Goodmans regel?
Ett diagram som utmattningen, man kan bestämma antalet cykler till brott för en viss spännings variation.
spänningsampitud = (abs(sigma max)+abs(sigma min)) /2
Medel spänning = (sigmamax + sigmamin)/2
Goodmans regel:
räknar ut sigmasigma0 som är en typ av medelspännning som används i diagrammet.
sigmasigmam=deltasigmasigam0(1-(sigmam/sigmats)
sigmasigmam är spänningsamplituden
sigmam medelspänningen
signats är brottgrämnsen