Επιστήμη των Υλικών (ΜΟΠ 411)

Περιεχόμενο μαθήματος :

Εισαγωγή στην έννοια «υλικό», ατομική δομή και δεσμοί, κρυσταλλική δομή, μηχανικές ιδιότητες, ατέλειες και μηχανισμοί ισχυροποίησης, αστοχία, διαγράμματα φάσεων μετάλλων και ανάπτυξη μικροδομής, επεξεργασία και εφαρμογές μεταλλικών υλικών, μεταλλικά κράματα, δομή, ιδιότητες και διεργασίες κεραμικών, πυροσυσσωμάτωση, κλασικά και προηγμένα κεραμικά, εφαρμογές και επεξεργασία κεραμικών υλικών, σύνθετα υλικά, δομή πολυμερών, διάβρωση και υποβάθμιση των υλικών, επιλογή υλικών για τον σχεδιασμό και παραγωγή προϊόντων, περιβαλλοντικά ζητήματα στην επιστήμη και τεχνολογία των υλικών, ανάλυση κύκλου ζωής. 

Έμφαση δίνεται στα υλικά με τα οποία ασχολείται ο Μηχανικός Ορυκτών Πόρων όπως επίσης και στην αξιοποίηση αποβλήτων της μεταλλευτικής και μεταλλουργικής βιομηχανίας για την παραγωγή δομικών, κεραμικών και συνδετικών υλικών.

Χρησιμοποιεί γνώσεις του μαθήματος ΜΗΧ 201 «Αντοχή Υλικών» και προσφέρει γνώσεις για τα μαθήματα ΜΟΠ 410 «Εκτίμηση Περιβαλλοντικών Επιπτώσεων στη Μεταλλευτική – Μεταλλουργική Βιομηχανία» και ΜΟΠ 411 «Μεταλλουργικές Διεργασίες».

Μαθησιακά Αποτελέσματα:

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής/τρια θα είναι σε θέση να:

• Αναγνωρίζει και ταξινομεί βασικούς τύπους υλικών (μεταλλικά, κεραμικά, σύνθετα) με βάση τη δομή, τη σύσταση και τις ιδιότητές τους

• Κατανοεί τις ιδιότητες των βασικών υλικών που χρησιμοποιεί ένας φοιτητής ΜΗΧΟΠ

• Συσχετίζει τη μικροδομή με τις μηχανικές και φυσικές ιδιότητες των υλικών

• Αναλύει τους μηχανισμούς ενίσχυσης, αστοχίας και διάβρωσης στα υλικά που χρησιμοποιούνται στη μεταλλευτική και μεταλλουργική βιομηχανία

• Επιλέγει κατάλληλα υλικά για εφαρμογές σχετικές με μεταλλευτικές διεργασίες, ενεργειακά και κατασκευαστικά έργα.

Γενικές Ικανότητες:

Γενικές ικανότητες που ενισχύει το μάθημα:

• Εξοικείωση με τα είδη και τα χαρακτηριστικά των υλικών, τις σχέσεις μεταξύ δομής και ιδιοτήτων, τον τρόπο παραγωγής και επεξεργασίας με σκοπό την επιλογή του καταλληλότερου υλικού

• Συσχέτιση της δομής με τις φυσικοχημικές ιδιότητες των υλικών

• Επίλυση τεχνικών προβλημάτων για  μεταλλουργικές και κεραμικές εφαρμογές

• Κριτική σκέψη αναφορικά με την επιλογή υλικών για συγκεκριμένες χρήσεις

• Περιβαλλοντική και τεχνολογική αξιολόγηση υλικών

• Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών

• Λήψη αποφάσεων

• Επίλυση προβλημάτων

• Διαχείριση αριθμητικών δεδομένων

Χρήση Τ.Π.Ε. στη Διδασκαλία, στην Εργαστηριακή Εκπαίδευση, στην Επικοινωνία με τους φοιτητές:

Οργάνωση διδασκαλίας:

Άλλα Σχόλια για την Οργάνωση της Διδασκαλίας:
1η εβδομάδα: Εισαγωγή στα Υλικά, ταξινόμηση των υλικών, απαιτήσεις και στόχοι για τα σύγχρονα υλικά

2 η εβδομάδα: Ατομική δομή και δεσμοί 

3η εβδομάδα: Δομές μετάλλων και κεραμικών 

4η εβδομάδα: Ατέλειες στα στερεά υλικά 

5η εβδομάδα: Μέταλλα - κράματα (χάλυβες, θερμικές κατεργασίες χαλύβων, Τυποποίηση χαλύβων, αλουμίνιο, χαλκός)

6η εβδομάδα: Κράματα (σύνθεση, παραγωγή και επεξεργασία)

7η εβδομάδα: Κράματα (διάβρωση μετάλλων και κραμάτων, μηχανισμοί, είδη διάβρωσης, οξείδωση, παράγοντες που συμβάλλουν στη διάβρωση, προστασία)

8η εβδομάδα: Κεραμικά (τύποι κεραμικών, δομή, ιδιότητες)

9η εβδομάδα: Κεραμικά-σύνθετα υλικά (σύνθεση, παραγωγή και επεξεργασία) 

10η εβδομάδα: Διαγράμματα φάσεων (συστήματα 2 συστατικών, σύστημα σιδήρου άνθρακα)

11η εβδομάδα: Μετασχηματισμοί φάσεων (μικροδομή, μεταβολές ιδιοτήτων στα κράματα σιδήρου άνθρακα

12η εβδομάδα: Περιβαλλοντικά και κοινωνικά ζητήματα για την επιστήμη και τεχνολογία υλικών

13η εβδομάδα: Ανάλυση κύκλου ζωής υλικών

Αξιολόγηση:

Αθροιστική/Συμπερασματική (για βαθμό φοιτητή) Αξιολόγηση:

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία:

1. Callister, W.D. & Rethwisch, D.G. (2022). Εισαγωγή στην Επιστήμη και Τεχνολογία των Υλικών (6η έκδ.), Εκδόσεις Τζιόλα, ISBN 978-960-418-802-4.

2. Διαλέξεις μαθήματος σε μορφή PowerPoint (pptx), διαθέσιμες στο e-class.

3. Kritikaki, A., Zaharaki, A., Komnitsas, K. (2016). Valorization of industrial wastes for the production of glass ceramics, Waste and Biomass Valorization, 7(4):885-898, http://dx.doi.org/10.1007/s12649-016-9480-x

4. Savvilotidou, V., Kritikaki, A., Stratakis, A., Komnitsas, K., Gidarakos, E. (2019). Energy efficient production of glass-ceramics using photovoltaic (P/V) glass and lignite fly ash, Waste Management, 90:46-58, doi.org/10.1016/j.wasman.2019.04.022