Μαθήματα

Το μάθημα καλύπτει τα τυπικά εισαγωγικά θέματα στις βασικές θεωρητικές έννοιες της επιστήμης και τεχνολογίας των υλικών και τα βασικά εργαλεία για την ανάλυσή τους. Πιο λεπτομερώς, το μάθημα καλύπτει τα παρακάτω:

1. Εισαγωγή - Υλικά και Διατάξεις, Ηλεκτρονική δομή, Ατομική–Μοριακή δομή, Ηλεκτρονική δομή και δεσμοί, Άμορφη –Κρυσταλλική δομή, Διευθέτηση των δομικών μονάδων στο χώρο, Μακροσκοπική δομή, Μικροσκοπική δομή, Νανο δομές.
2. Κρυσταλλλικές και μη κρυσταλλικές δομές - Βασικοί ορισμοί, Ανάλυση της κρυσταλλικής δομής των μετάλλων, Κρυσταλλικές δομές των μετάλλων, Κρυσταλλικές δομές πυκνής συσσώρευσης, Χαρακτηριστικά των κυριότερων μεταλλικών κρυστάλλων, Πολυκρυσταλλική δομή των μετάλλων, Σημειακές ατέλειες, Aτέλειες γραμμής ή εξαρμώσεις των κρύσταλλων, Εξαρμώσεις ακμής, Επίπεδες ατέλειες ή ατέλειες δύο διαστάσεων ή διεπιφανειακές ατέλειες, Διεπιφανειακές ατέλειες, Ατέλειες επιφάνειας.
3. Ελαστική παραμόρφωση - Συνήθεις καταστάσεις μηχανικών τάσεων, , Ελαστικές σταθερές από δοκιμασία εφελκυσμού, Πλεονεκτήματα των αυξητικών υλικών συγκρινόμενα με τα συμβατικά υλικά, Διαξονική συμπίεση, Γεωμετρία των τάσεων που αναπτύσσονται σε ένα κρύσταλλο, Ιδανική ελαστική συμπεριφορά, Αποκλίσεις από την ιδανική συμπεριφορά, Χρονική εξάρτηση της ελαστικότητας.
4. Μηχανικές ιδιότητες των μεταλλικών υλικών - Πλαστική παραμόρφωση των μετάλλων, Διάγραμμα τάσης-παραμόρφωσης, Μορφή θραύσης όλκιμου μεταλλικού υλικού, Ερμηνεία της πλαστικότητας των μετάλλων, Σκλήρυνση με πλαστική παραμόρφωση, Μέθοδοι σκλήρυνσης των μετάλλων, Σκλήρυνση με μείωση του μεγέθους των κρυσταλλικών κόκκων, Σκλήρυνση με σχηματισμό στερεού διαλύματος, Συσχέτιση σκλήρυνση με πλαστική παραμόρφωση και ολκιμότητας, Αποτατική ανόπτηση, Ανακρυστάλλωση, Ανάπτυξη των κρυσταλλικών κόκκων, Θερμοκρασίες ανακρυστάλλωσης και σημεία τήξεως μερικών μετάλλων και κραμάτων.
5. Αστοχία των υλικών - Διάγνωση της αστοχίας, Ανάλυση Αστοχίας, Αιτίες αστοχίας, Αλληλεπίδραση μεταξύ σχεδιασμού συμπεριφοράς κατά χρήση αστοχίας, Παράγοντας ή συντελεστής έντασης τάσεων, Μορφολογία επιφάνειας θραύσης:, Αναλυτική παρουσίαση των μηχανισμών θραύσης, Κρουστικές δοκιμασίες, Μηχανισμός εξέλιξης της κόπωσης, Χαρακτηριστικές φωτογραφίες επιφανειών θραύσης εξαρτημάτων ύστερα από κόπωση, Ταχύτητα ανάπτυξης μικρορωγμής, Παράγοντες που επηρεάζουν την αντοχή κόπωσης του υλικού, Επίδραση της θερμοκρασίας, Ερπυσμός, Επίδραση της θερμοκρασίας και της τάσης στην ταχύτητα ερπυσμού, Επίδραση της στατικής τάσης και της θερμοκρασίας, Νόμος Arrhenius, Διάχυση στα στερεά, Χάρτες μηχανισμών παραμόρφωσης.
6. Διάβρωση - Επιπτώσεις της διάβρωσης, Ηλεκτροχημικές Δράσεις Ημιστοιχείου, Γαλβανικό Στοιχείο Fe-Cu, Πρότυπα Ηλεκτρόδια, Ανοδική καμπύλη πόλωσης για μέταλλο που εμφανίζει παθητικότητα, Παράγοντες που επηρεάζουν τη διάβρωση, Περικρυσταλλική διάβρωση, Φθορά/Μηχανική- διάβρωση, Επιλεκτική διάβρωση ενός μέταλλου συστατικού, Προστασία από τη διάβρωση-Τεχνικές.
7. Διαγράμματα φάσεων - Φάσεις -Συστατικά συστήματος, Παραδείγματα εφαρμογής του κανόνα των φάσεων, Θερμική ανάλυση κράματος, Καμπύλες ψύξης, Συστήματα μεταλλικών κραμάτων, Τυπικό διάγραμμα ισορροπίας φάσεων στερεού διαλύματος, Προσδιορισμός της σύστασης του συστήματος σε κάθε θερμοκρασία, Επίδραση της ταχύτητας ψύξης του τήγματος στην κρυσταλλική δομή του κράματος, Μηχανικές ιδιότητες ισόμορφων δυαδικών κραμάτων, Δυαδικά συστήματα ευτηκτικού τύπου, Διάγραμμα ισορροπίας φάσεων Pb-Sn, Διάγραμμα φάσεων με ενδιάμεσες φάσεις και διαμεταλλικές ενώσεις.
8. Κράματα σιδήρου - Στερεά διαλύματα σιδήρου άνθρακα(Fe-C), Φωτογραφία μικροσκπικής δομής, Σχηματισμός περλίτη, Εφαρμογή του κανόνα του μοχλού για τον υπολογισμό του ποσοστού κάθε φάσης στον ανθρακούχο χάλυβα, Ανάπτυξη μικροδομής υπερευτηκτοειδούς χάλυβα, Μαρτενσίτης, Ανάπτυξη της κρυσταλλικής δομής κατά την ισόθερμη διεργασία, Ονοματολογία θερμικών κατεργασιών, Υποευτηκτοειδής χάλυβας, Διάγραμμα CCT για ευτηκτοειδή χάλυβα, Σκληρότητα συναρτήσει της περιεκτικότητας άνθρακα για διάφορες μικροδομές, Μηχανική συμπεριφορά ανθρακούχων χαλύβων.
9. Μορφοποίηση μεταλλικών υλικών - Διεργασίες Μορφοποίησης, Χύτευση (Casting), Σχηματισμός μικροκρυσταλλικής δομής, Σχεδιαστικές Πρακτικές, Βασικές παράμετροι σχεδιασμού προϊόντος χύτευσης, Χύτευση σε χελώνες ή μεγάλους όγκους, Χύτευση σε καλούπια με εξατμιζόμενο πληρωτικό υλικό, Χύτευση σε καλούπια επένδυσης, Χύτευση υπό πίεση (Pressure Die casting), Φυγοκεντρική χύτευση (Centrifugal casting), Χύτευση με έγχυση (Injection moulding), , Παραγωγή σκόνης μετάλλου, Διάγραμμα ροής διεργασιών παραγωγής σκληρομετάλλων.
10. Χαλυβοκράματα - Χαλυβοκράματα αυτόβαφα ή μαρτενσιτικά, Χαλυβοκράματα ωστενιτικά, Ζώνη επιδεκτικότητα βαφής, Εφαρμογή της καμπύλης επιδεκτικότητας βαφής (εμβαπτότητας), Συσχέτιση επιδεκτικότητας βαφής ή εμβαπτότητας με την συνεχή ψύξη για ευτηκτοειδή χάλυβα, Θερμομηχανική κατεργασία, Διάγραμμα περιοχών θερμομηχανικής κατεργασίας, Βελτίωση της σκληρότητας και της μηχανικής αντοχής των χαλύβων, Βελτίωση της αντοχής στη διάβρωση.
11. Eίδη χαλύβων - Γενικά στοιχεία, Φερριτικοί ανοξείδωτοι χάλυβες, Ανοξείδωτοι χάλυβες σκλήρυνσης με καθίζηση, Χάλυβες Κατασκευών, Χάλυβες ελεύθερης κοπής (Free cutting steels), Επιφανειακές κατεργασίες, Διάγραμμα ροής εναζώτωσης, Χρωμίωση του χάλυβα, Φλογοβαφή, Επιφανειακές κατεργασίες με laser, Χυτοσίδηροι (Cast Irons), Μικροκρυσταλλική δομή των χυτοσιδήρων.
12. Κράματα :Αλουμινίου - Θερμική κατεργασία –γήρανσης κραμάτων αλουμινίου, Χυτεύσιμα Kράματα Aλουμινίου (Cast Αllumium Αlloys), Copper Roofing, Μόλυβδος ,Pb (Lead), Μαγνήσιο ,Mg (Magnesium), Λίθιο ,Li (Lithium), Μεταλλουργία Ti, Νικέλιο (Nickel), Χρώμιο (Chromium), Υπερκράματα με βάση το Ni, Πυρίμαχα Μέταλλα.
13. Πολυμερικά υλικά - Εισαγωγή στα πολυμερή υλικά, Είδη πολυμερικών υλικών, Πολυμερή υψηλών ειδικών μηχανικών ιδιοτήτων, Μέτρου Ελαστικότητας/Αντοχής, Διεργασίες παραγωγής μονομερών και πολυμερών, Υλικά με μορφή ίνας. Πολυμερής άνθρακας γενικά, Ίνες άνθρακα, Αραμιδικές ίνες, Γενικά περί ηλεκτρικών ιδιοτήτων των υλικών, Γραφίτης, Πολυακετυλένια, Πολυφαινυλένια, Λοιπά ηλεκτρικά αγώγιμα πολυμερή, Εφαρμογές πολυμερικών υλικών και βασικά στοιχεία σχεδιασμού.
14. Σύνθετα Υλικά - Κατηγορίες συνθέτων υλικών, Περί συνθέτων υλικών με πολυμερική, μεταλλική ή με κεραμική μήτρα, Μέσα ενισχύσεως, Ίνες γυαλιού, Συνήθεις οργανικές ίνες, Ίνες προηγμένης τεχνολογίας. Whiskers, (μονοκρυσταλλικές ίνες). Πολυμερική Μήτρα, Θερμοπλαστική-Θερμοσκληρυνόμενη μήτρα, Ρητίνες υψηλών αποδόσεων, ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΥΝΘΕΤΟΥ ΥΛΙΚΟΥ ΠΟΛΥΜΕΡΙΚΗΣ ΜΗΤΡΑΣ, Μέθοδοι χαμηλών πιέσεων, Μέθοδοι υψηλών πιέσεων, Μέθοδοι περιτυλίξεως, Σύγκριση τεχνικών και οικονομικών χαρακτηριστικών συνθέτων υλικών με μέταλλα, κεραμικά, πολυμερή, Εφαρμογές συνθέτων υλικών.
15. Κεραμικά υλικά - Ταξινόμηση των κεραμικών υλικών, Ατομικοί δεσμοί στα κεραμικά, Κρυσταλλική δομή, Πολυμορφικές δομές του άνθρακα), Fullerenes and Nanotubes, Πυριτικές δομές στοιβάδων, Σημειακές ατέλειες στα κεραμικά, Δοκιμασίες ελέγχου μηχανικών ιδιοτήτων, Εξώθηση κόνεων κεραμικών σε μίγματα πολυμερών για παραγωγή καταλυτών, Συνοπτικός πίνακας εφαρμογών κεραμικών, Εφαρμογές προηγμένων κεραμικών.
16. Ηλεκτρική αγωγιμότητα και αγωγοί, Προσδιορισμός αγωγιμότητας, Επίδραση της θερμοκρασίας,, Αγωγιμότητα κραμάτων, Φαινόμενο Hall, Διηλεκτρικά, Πόλωση, Διηλεκτρική μετατόπιση, Μηχανισμοί πόλωσης, Απώλειες διηλεκτρικού, Διηλεκτρική αντοχή, Κατηγορίες διηλεκτρικών υλικών.
17. Ημιαγωγοί, Ενεργειακές ζώνες και χάσματα, Αγωγοί – Ημιαγωγοί – Μονωτές, Στάθμη Fermi και κατανομή Fermi – Dirac,  Ενδογενείς ημιαγωγοί, Αγωγοί με προσμίξεις, Επαφή p – n.