engineering materials 2109101

Engineering Materials

2109101

Department of Metallurgical EngineeringDepartment of Civil Engineering

Course Information

22109101 – Engineering Materials

• Class: SEC 1 : Wed 08:00 – 09:30 EN100 201B

Fri 08:00 – 09:30 EN100 201B

SEC 2 : Mon 09:30 – 11:00 EN100 201A

Wed 09:00 – 11:00 EN100 201A

SEC 3 : Mon 09:30 – 11:00 EN100 201A

Wed 09:30 – 11:00 EN100 201A

• 2109101 (3-0-6) Credit : 3

Recommended Self-study: 6 hr

• Final Exam [45%]: >>> รอประกาศอกีคร ัง้

• Mid-term Exam [45%]: >> สอบ Online

• In-Class Quiz [10%]

Fully online(MyCourseVille)

ข้อตกลงรายวิชา

32109101 – Engineering Materials

1. มีการเช็คชื่อโดยการถามค าถามสั้นๆ โดยไม่มีการแจ้งล่วงหน้าในทุกคาบ เพื่อให้นิสิตได้เข้าเรียน ซึ่งเป็นคะแนน (ถ้าเข้าสายหรือออกไป คุณอาจจะไม่ได้มีการเช็คชื่อในคาบนั้น) !!!

2. เปลี่ยนชื่อ zoom เป็นรหัสนิสิตทุกครั้งในการเข้าห้องเรียน เพื่อใช้ในการเช็คชื่อ เน้นย้ าว่าต้องเช็ครหัสนิสิตให้ถูกต้อง

ข้อตกลงรายวิชา

42109101 – Engineering Materials

นิสิตคณะวิศวกรรมศาสตร์ ที่มีความเดือดร้อน อุปกรณ์ไม่พร้อมในการเรียนออนไลน์ สามารถขอรับการช่วยเหลือขอยืมอุปกรณ์ Laptop/Tablet ตามนโยบายการช่วยเหลือของจุฬา - คณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย (chula.ac.th)

คลิกลิ้งค์ https://forms.gle/X4CDkcws3TZZT6pc7 หรือสแกน QR CODE

ข้อตกลงรายวิชา

52109101 – Engineering Materials

นิสิตจุฬาฯ สามารถแจ้งความประสงค์ในการขอรับความช่วยเหลือเข้ามาได้ที่ฝ่ายกิจการนิสิตของแต่คณะ หรือผ่านระบบ CU NEX รวมถึงแจ้งผ่านเว็บไซต์ของส านักบริหารกิจการนิสิต จุฬาฯ www.sa.chula.ac.th

เกณฑ์คะแนนและการตัดเกรด

62109101 – Engineering Materials

เกณฑ์คะแนน

90 (คะแนนสอบ) + 10 (จาก in-class quiz)

การตัดเกรด

เกณฑ์การตัดเกรด : อิงเกณฑ์+กลุ่ม

80up = A

Mean + 1x(SD) = B+

Mean + 0.5x(SD) = B

Mean = C+

Mean – 0.5x(SD) = C

Mean – 1x(SD) = D+

ที่เหลือ = D

น้อยกว่าหรือเท่ากับ 35 = F

Course contents

72109101 – Engineering Materials

90%

• Metals and Alloys

• Ceramics

• Composites

MetallurgicalEngineering

• Concretes

• Asphalts

• Woods

• Construction steels

• Polymers

10% CivilEngineering

Course contents

82109101 – Engineering Materials

Weeks Contents

1 Introduction

2 Crystal structure and Defects

3 Phases

4 Metals and Alloys

5 Mechanical properties of materials

6 Materials processing and heat treatment

7 Corrosion of materials

Mid-term Exam

8 Ceramics

9 Electrical properties of materials

10 Magnetic and Dielectric properties of materials

11 Construction materials

12 Polymers

13 Polymers

14 Composite materials

15 Innovation in Materials Technology

Final Exam

Instructors from Department of Metallurgical Eng.

92109101 – Engineering Materials

Jatupon OpapaiboonLecturer

Chedtha Puncreobutr, Ph.D.Assistant professor

Jirapon Khamwannah, Ph.D.Lecturer

Nithi Saenarjhan, Ph.D.Lecturer

Recommended Text Books

102109101 – Engineering Materials

[ไทย] “วัสดุศาสตร์และวิศวกรรมวัสดุพื้นฐาน” โดย สุวันชัย, กอบบุญ, เอกสิทธ์ิ, ธาชาย, มาวินและปฐมา, (สนพ. ท้อป)

[English]1. Materials Science and Engineering,

W. D. Callister, John Wiley & Sons Inc.2. Foundations of Materials Science and

Engineering, W. F. Smith, McGraw-Hill

Lecture Notes & Videos

112109101 – Engineering Materials

Go to : www.MyCourseVille.com

For Recorded Videos

122109101 – Engineering Materials

กดเพื่อเข้าไปยังวิดีโอที่มีการบันทึกไว้(Recorded meeting room)

อาจใช้เวลาในการประมวลผล VDO ซักระยะ หลังจากห้องเรียนเสร็จสิ้น

Why study materials?

132109101 – Engineering Materials

• To produce lighter, more energy efficient, and longer lasting components for applications ranging from transport to tissue repair and etc.

Chedtha Puncreobutr

Why study materials?

14

• 1989 Kegworth air crash, causedby fan blade loss of Boeing 737 due to excessive metal fatigue

• 1912, North Atlantic Ocean, sinking of RMS Titanic after colliding with an iceberg. Investigation suggested that higher DBTT in Titanic Steel made it extremely brittle at the -2 C water

2109101 – Engineering MaterialsChedtha Puncreobutr

Case study : Bike Frame

15

Should I get an Aluminium OR Steel OR Carbon Fibre frame?

2109101 – Engineering MaterialsChedtha Puncreobutr

Case study : Bike Frame

16

• Steel –

Strong, stiff, heavy, prone to rust, but cheap

• Aluminium –

weaker, lighter, more expensive than steel

• Carbon Fibre –

strong, stiff, very light, but expensive to buy and to fabricate

2109101 – Engineering MaterialsChedtha Puncreobutr

Who are Materials Engineers?

172109101 – Engineering MaterialsChedtha Puncreobutr

What do Materials Engineers do?

182109101 – Engineering MaterialsChedtha Puncreobutr

Processing – Structure – Properties - Performance

19

quenching

slow cooling

OFF

2109101 – Engineering MaterialsChedtha Puncreobutr

Processing – Structure – Properties - Performance

20

single-crystal(transparent)

polycrystalline,fully dense

(translucent)

polycrystalline, 5% porosity

(opaque)

Aluminum Oxide (Al2O3)

2109101 – Engineering MaterialsChedtha Puncreobutr

What do Materials Engineers do?

212109101 – Engineering MaterialsChedtha Puncreobutr

250 µm

What do Materials Engineers do?

222109101 – Engineering MaterialsChedtha Puncreobutr

What do Materials Engineers do?

232109101 – Engineering MaterialsChedtha Puncreobutr

What are materials?

24

Substances out of which all things are made

2109101 – Engineering MaterialsChedtha Puncreobutr

Classification of Materials

25

Metals

Polymers Ceramics

Composites

Solid materials have been conventionally grouped into 3 categories based primarily on chemical makeup and atomic structure.

2109101 – Engineering MaterialsChedtha Puncreobutr

Metals

26

➢Metals are usually lustrous, malleable, and good conductors of electricity

➢Many metals are relatively strong and ductile at room temperature, and many maintain good strength even at high temperature.

➢ They are divided into 2 categories:➢ Ferrous: the group which contains mainly

iron (Fe). Iron is the most important metal in industrialized countries

➢Non-Ferrous: other metallic materials containing no iron like copper (Cu) or aluminium (Al)

2109101 – Engineering MaterialsChedtha Puncreobutr

Metals

27

+ + +

+

+

+ + +

+

++++

+ ++

“sea of electrons”

ionic

cores

Metallic Bond

• valence electrons are free to drift through the entire

material forming a “sea of electrons” surrounding net

positive ionic cores

Properties

• good conductors of

electricity and heat

• lustrous appearance

• susceptible to corrosion

• strong, but deformable

2109101 – Engineering MaterialsChedtha Puncreobutr

Ceramics

28

➢ Most ceramics are made up of two or more elements. For example, alumina (Al2O3), is a compound made up of aluminium atoms and oxygen atoms.

➢ The two most common chemical bonds for ceramic materials are ionic and covalent.

➢ In general, most ceramics are:➢ hard but brittle

➢ high melting points

➢ resistant to high temperature

➢ thermal insulators

➢ electrical insulators

➢ chemically stable

➢ low density

2109101 – Engineering MaterialsChedtha Puncreobutr

Ceramics

29

Ionic Bond

• Metallic elements give up valence

electrons to non-metallic elements

• Electron transfer

• Coulombic attraction

• Large difference in electronegativity

+ +

+ +

+

++

+

Coulombic bonding force

Covalent Bond

• Electrons are shared between

adjacent atoms, each contributing

at least one electron

• Shared electrons belong to both

atoms

• Electronegativity difference is

comparable

shared electron

from carbon

shared electron

from hydrogen

CH

H

H

H

methane (CH4)

2109101 – Engineering MaterialsChedtha Puncreobutr

Polymers

30

➢ Polymer is large molecule, or macromolecule, composed of many repeated subunits.

➢ Continuously linked backbone of a polymer consists mainly of carbon atoms

➢ Low density

➢ Varied strength and elasticity

➢ Low corrosion resistance

➢ Usually have low softening point

2109101 – Engineering MaterialsChedtha Puncreobutr

Composites

31

• A composite is a combination of two or more chemically distinct materials whose physical characteristics are superior to its constituents acting independently.

• Because of their high strength/stiffness to weight ratio, they are widely used in : • Aerospace industry• Offshore structures• Boats• Sporting goods

2109101 – Engineering MaterialsChedtha Puncreobutr

Materials and their properties

32

Den

sity

(g

/cm

3)

1

10

20

40

(1) Metal (2) Polymer (3) Ceramic (4) Composite

2109101 – Engineering MaterialsChedtha Puncreobutr

Materials and their properties

33

Den

sity

(g

/cm

3)

1

10

20

40

Metals

Ceramics

PolymersComposites

(1) Metal (2) Polymer (3) Ceramic (4) Composite

2109101 – Engineering MaterialsChedtha Puncreobutr

Materials and their properties

34

© 2

00

3 B

rook

s/Cole P

ub

lishin

g / T

hom

son

Learn

ing™

(1) Metal (2) Polymer (3) Ceramic (4) Composite

2109101 – Engineering MaterialsChedtha Puncreobutr

Materials and their properties

35

© 2

00

3 B

rook

s/Cole P

ub

lishin

g / T

hom

son

Learn

ing™

(1) Metal (2) Polymer (3) Ceramic (4) Composite

2109101 – Engineering MaterialsChedtha Puncreobutr

Contact Information

อาจารย์ จตุพล (อ.พีซ): Jatupon.O@chula.ac.th

อาจารย์ จิราภรณ์ (อ.ออย): Jirapon.K@chula.ac.th

อาจารย์ นิธิ (อ.เม่น): Nithi.S@chula.ac.th

Line Chat:

What's Coming Up Next

372109101 – Engineering MaterialsChedtha Puncreobutr

Fundamental towards Innovations

ลิ้งค์แบบส ารวจความพร้อมของนสิิต

https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLScv_ata4I7qNto80VMcWzxqLGfeCRNLU9kcm4djCkDjokJGlQ/viewform