begrippenlijst mattech - home | vtk gent fe3+ ipv fe2+ vaste oplossing substitutioneel:...
TRANSCRIPT
1
Begrippenlijst MatTech Processing structure properties performance
brosheid = stijfheid: hoge Emod, weinig vervorming bij hoge F, maar rappe, brosse breuk
sterkte hoge vloeigrens, hoge F nodig voor pl vervorming optreedt
hardheid weerstand tegen pl vervorming bij indrukking
taaheid weerstand tegen pl vervorming bij impact/ breuk bij impact
vermoeiingsweerstand metaalmoeheid, wordt steeds stijver tot het breekt
kruipweerstand weerstand tegen kruip
fononen brengen warmte over (atomaire trillingen)
thermische expansie bij symm put: weinig: gem r blijft ongeveer; polymeer: hoe meer crosslinks hoe minder exp
thermische geleidbaarheid neemt af door toevoeging vreemde atomen (verstrooiing), neemt af door poriën (polymeer)
supergeleiding reeds boven 0 K geen vibratie roosteratomen: geen weerstand door rooster
Meissner-effect supergeleider in uitwendig magnetisch veld geïnduceerde stroom (geen weerstand) geïnduceerd magnetisch veld dat uitwendig veld volledig compenseert zweeft
ionische geleiding beweging kationen/anionen zorgt vor elektrische stroom
elektronische geleiding beweging elektronen zorgt voor elektrische stroom
elektromobiliteit veld versnelt e- tot driftsnelheid bepaald door wrijvingskrachten, via verstrooiing door roosterimperfecties mobiliteit mu
resistiviteit legering = thermische res + onzuiverheden res + dislocaties res (roosterfouten) - hoog voor verwarmingselementen - laag voor geleiders
polarisatie = P atomair (interne vervorming) + P ionair (verschuiving ionen) + P dipool (volledige heroriëntatie) dipoolmoment alligneert zich met veld D = opp ladingscapaciteit - gebruik wisselstroom: 1) dipolen kunnen niet meer meebewegen (te snel om volledig om te draaien), 2) ionen kunnen niet meer mee, 3) atomen kunnen niet meer mee afnemende K condensator bij verhoogde frequentie, telkens piekjes door resonantie; vb. microgolfoven bij (1): net als dipolen niet meer mee kunnen warmteafgave
elektrische susceptibiliteit chi = K-1
corrosie ongewenste aantasting van materiaal door elektrochemische reacties met omgeving
diepe energieput hoog smelt/kookpunt, sterke binding, hoge Emod, kleine thermische exp
amorf geen ordening op lange afstand, hoe meer ≠ materialen, hoe complexer basisstructuur, hoe langer het duurt om deze te bereiken en bij te lage T onmogelijk, = niet kristallijn
polykristallijn aggregaat van kristallen/korrels: kiemen komen vast te zitten bij stolling polymeer kan nooit volledig kristallijn zijn door zeer lange ketens
anisotrope eig niet in alle richtingen gelijk
kristalsystemen kubisch: zijden gelijk en hoeken = 90 hexagonaal: a=b≠c en hoeken 90 90 120 tetragonaal: a=b≠c en hoeken 90 trigonaal: a=b=c en hoeken ≠90 (allen gelijk) (ook wel rhombohedraal) orthorombisch:a≠b≠c en hoeken 90 monoclinisch: a≠b≠c en hoeken 90 90 en ≠ 90 triklinisch: a≠b≠c en hoeken ≠ ≠ ≠ 90
CN coördinatiegetal, bepaald door r/R (cation/anion) <0.155: CN = 2 - 0.225: CN = 3 - 0.414: CN = 4 - 0.732: CN = 6 - 1: CN = 8
2
perovskieten SC van een van de cationen met op FCC plaatsen anionen en op BCC plaatsen ander kation
silicaten - tetraëder SiO4 4- als bouwsteen - silica: SiO2: kristallijne structuur, laag soortelijk gewicht, open stapeling, heeft polymorfe varianten en amorfe variant - silicaglas: fused silica/vitreous silica: amorf heeft soms network formers, network modifiers en intermediates (laatste 2 verlagen smeltT en viskositeit) - simple silicates: opgebouwd uit SiO4 4- - mica’s: layered silicates: 2D structuren waarbij extra tetraëderarm verbinding met andere laag vormt; hebben sterk ionair covalent karakter in plaat en tussen plaatjes zwakke vdW bindingen - olivijnen: mengsel van piramides en tussenliggende + kationen
asbest zeer fijne vezels, degradeert niet, niet brandbaar en chemisch inert
koolstof - diamant: 100% covalent, FCC met extra C in tetr holtes - grafiet: gelaagde structuur - buckyball: buckminsterfullereen: C60: 20 6-hoeken en 12 5-hoeken - fullereen en nanotubes: macromoleculen (nanotubes= grafeen: perfect kristal met bijzondere eig)
polymeren vaak partiële kristallisatie, omdat door complexe structuur volledige praktisch onmogelijk is - gekristalliniseerd: sterker, lagere oplosbaarheid, zachter bij hogere T
allotrope vormen vb. diamant-grafiet vb. alpha en beta tin: beta boven 13.2 °C heeft hogere dichtheid
atoomstapelingen ABCABC FCC (111) vlak ABAB HCP (0001) vlak keramische materialen: anionen gestapeld volgens ABC of AB en kationen in holtes, steeds 2 tetr en 1 oct holte / anion ter beschikking!
spinelstructuur XY2O4 = XO.Y2O3 - gewone spinel: O2- vormt ABCABC met in T-holtes X en in O-holtes Y - inverse spinel: O2 vormt ABCABC met alle Fe2+ in O-holtes en helft Fe3+ in O-holtes
KWS sterkt covalente intramoleculaire bindingen, zwakke inter vdW laag smelt en kookt
bakeliet trifunctioneel monomeer: supersterk
polymerisatiegraad gemiddeld # monomeren/polymeer
lineair polymeer thermoplasten, vdW tussen ketens
vertakt polymeer ontstaan door zijreacties tijdens polymerisatie, lagere dichtheid
dwarsverbonden hebben cross-links op covalente basis, moeilijk vervormbaar
netwerk polymeer veel dwarsverbindingen, overwegend covalente bindingen, thermoharders
isotactisch steeds zelfde kant kop staart georiënteerd
syndiotactisch wisselend boven onder, steeds kop staart
atactisch volledig willekeurige ordening functionele groep
thermoplast wordt zachter bij opwarming, stijver bij afkoeling: secundaire bindingen breken op glastransitieT, hogere T zorgt voor decompositie
thermoharder wordt steeds harder bij opwarming, vb. gevulcaniseerd rubber, = thermosetter
copolymerisatie meerdere monomeren, kan in toevallige volgorde, alternerende volgorde, blokken, zijtakken
polymeerkristallen - opgevouwde keten: meerlagige structuur bereikt door uitkristalliseren sterk verdunde oplossing - sferuliet (bolvormig): semi-kristallijne structuur die ontstaat uit polymeersmelt, lijkt op nucleatie met geordende en ongeordende gebieden: bolvormig tot ze elkaar raken – korrelstructuur
vacature (puntvormige roosterfout) atoom ontbreekt op roosterpositie (metalen)
self-interstitial (puntvormige roosterfout) extra atoom in rooster: heeft zeer hoge vormingsenergie, grote roosterdistortie, sterk verstevigend en sterk (metalen)
kation-interstitieel (puntvormige roosterfout bij keramieken): moeten steeds neutraal blijven
3
kation-vacature anion-vacature
Frenkel defect: kation vacature en kation interstitieel Schottky defect: kation vacature en anion vacature kan ook: niet stoichiometrische verhouding: Fe(1-x)O met x = 0.01 door beperkte aanwezigheid Fe3+ ipv Fe2+
vaste oplossing substitutioneel: kristalstructuur blijft behouden, homogene verdeling door random verdeling en uniforme dispersie, VWn: 1) verschil in atoomstralen < 15 %, 2) zelfde kristalstructuur 3) klein verschil EN (anders intermetallische bindingen) 4) hogere valentie makkelijker op te lossen dan lagere valentie interstitieel: vullen holtes tussen atomen, slechts beperkt aantal mogelijk <10% oplosbaarheid, zorgt steeds voor roosterdistortie
roosterfouten polymeer vertakking – interstitieel vreemd monomeer in keten – substitutioneel open keten – vacancy zijtak – lijnvormig defect 2 parallelle lijnen met opening op einde – halfvlak schuin gebied – schroefdislocatie losse keten, dangling chain, noncrystalline region (typisch polymeer)
randdislocatie extra halfvlak aan rand materiaal: meer atomen/V dan gem onder extra halfvlak: minder atomen/V dan gem
schroefdislocatie lineaire distortie, veroorzaakt door schuifspanning
grensvlakken scheiding zones met ≠ kristalstructuur of ≠ kristaloriëntatie extern oppervlak: heeft oppervlakte E korrelgrens: scheiding 2 zones met ≠ oriëntatie: atomaire mismatch tussen korrels: hoek tussen [111] = misoriëntatiehoek kleiner dan 15° lagehoekkorrelgrens hogehoekkorrelgrens kan worden gezien als samenstelling randdislocaties (tilt lhkg) of samenstelling schroefdislcoaties (twist lhkg) grenzen zijn chemisch reactiever, onzuiverheden komen er in grotere concentratie voor (meer plaats en minder impact), korrelgroei treedt op bij hoge T, voldoende E zodat korrelgrenzen zich kunnen aanpassen zodat grenzen krimpen of uitzetten cohesieve krachten blijven sterk aanwezig in koorelgrens modelleren adhv zeepbelmodel fasegrens: scheiding tussen korrels met ≠ kristalstructuur tweelingen: korrelgrens met symmetrie: spiegeling tov korrelgrens gevormd door herschikking atomen tijdens vervorming of gloeien vb FCC: ABCABCBACBA: zorgt voor stapelfout
volumetrische roosterfouten
scheurtjes (samenklontering vacancies), porositeiten, insluitsels (samenklontering onzuiverheden)
visualisatie technieken : metallografie en materialografie macrografie vb koperdoorsnede: vezelstructuur LOM = licht optische microscoop: oppervlakte voorbereiding (schuren, polijsten en etsen) cruciaal vb: contrastverschillen door korreloriëntatie: andere weerkaatsing licht of aanetsen korrelgrenzen met zuur etsmiddel: groef op reactiefste gebied = zwarte lijn =korrelgrens TEM / SEM = transmissie of surface EM: laten toe op grootte golflengte licht te absorberen APT: atome probe tomography: met fijne naald atoom per atoom analyseren
interfusie diffusie tussen verschillende roosters (≠ atomen)
eigendiffusie binnen 1 materiaal
VWn diffusie voldoende E om bindingen te breken en distortie te overwinnen + naburige positie moet vacant zijn
substitutionele diffucie subst atoom vacante positie
eigendiffusie eigen atoom vacature
4
interstitiële diffucie interst atoom lege interst plaats
diffusieflux hoeveelheid massa die diffundeert op bepaalde oppervlakte en tijdseenheid
steady state diffusie flux constant in tijd niet steady state diffusie
diffusie-lengte = karakteristieke afstand sqrt(D*t) voor diffusieproces: voor x = sqrt(D*t) geldt ongeveer Cx = (Cs+C0)/2
halfgeleiding zie slides!
diffusie bij polymeren makkelijk voor kleine molecules, steeds afhankelijk van absorptiecapaciteit (nestelen in) en permeabiliteit (doorlaten): indien permeabiliteitscoef laag is dan is deze stap trager dan de diffusie en dus snelheidsbepalend
diffusie bij keramieken makkelijk voor kleine atomen, steeds ladingsneutraliteit behouden
normaalspanning atoomvlakken worden uti elkaar getrokken snel tot brosse breuk
schuifspanningen atoomvlakken schuiven over elkaar latere breuk: ductiel gedrag
alternatieve Emod - tangent methode: raaklijn tekenen - secant methode: verbinden met O
atomaire Emod helling F op r0: hoe steiler, hoe dieper pot put, hoe steviger de binding, hoe hoger Emod hoe hoger smeltT, …
anelasticiteit niet direct terug vervormen na wegnemen, zekere inertie vb viscositeit bijpolymeren
poisson moduclus verhouding krimp in ene richting vs rek in andere
hydrostatische compressie dezelfde drukspanning in alle richtingen zorgt voor volumeverandering met behoud vorm: p = -K*verschil V / V0 voor polykristallijn metaal zonder kristallografische voorkeursrichting
Lüdersbanden en –rek typisch gedrag Al en staalsoorten: binnenste deel blijft enkel elastisch vervormd, buitenste vormt banden met pl vervorming
uniforme rek tot M, daarna treedt insnoering op: meer rek op ingesnoerd stuk
treksterkte sigma bij M
breukspanning sigma bij breuk
ductiel bros meten met breukrek of insnoering
taaiheid meten met oppervlakte onder trek-rek curve
resiliëntie hoeveelheid E dat materiaal kan opnemen voordat pl vervorming optreedt
ware spanning en rek tov ogenblikkelijke doorsnede en lengte
koudvervorming na vervorming zal sigma stijgen duis meer F nodig om opnieuw te vervormen = verstevigen: hoe groter n, hoe meer verstevigd bij vervorming, hoe meer weerstand tegen scheurvorming bij vervorming, hoe langer insnoering wordt uitgesteld, grote n: goede deukweerstand en dieptrekking zorgt voor grote dislocatiedensiteit
rekversteviging en elastisch herstel
bij unload in plastisch deel: deels terug volgens // met elastische curvce (= elastisch herstel), bij reload: zelfde curve volgen dus sigma is verhoogd (= rekversteviging)
hardheid weerstand tegen pl vervorming, niet destructieve metingen vb Rockwell: 1e en 2e indruk
glijvlak vlak met dischtste stapeling
glijrichting familie richtingen met dichtste stapeling
slip proces pl vervorming via beweging dislocaties
dislocatiedensiteit totale dislocatielengte/V-eenheid materiaal, indien groot dan makkelijk vervormbaar
eign dislocaties 1) Spanningsveld: drukspanning bij te veel atomen, trekspanning bij te weinig neemt radiaal af
2) Mobiliteit en bewegingszin 3) Annihilatie en vermenigvuldiging 4) Tijdens vervorming 95 % E wordt warmte en 5% E wordt gestockeerd als
strain E
geldig glijsysteem u*h+v*k*w*l=0 met [uvw] en (hkl)
herleide schuifspanning schuifspanning van een bepaald glijsysteem, elk glijsysteem heeft altijd één met hoogste tauR: dit wordt actief zodra tauR een kritische waarde overschrijdt (eenkristal vervormt plastisch bij tauCRSS): parallelle verschuivingen langsheen sample oppervlak: slip in eenkristal is zichtbaar bij polijsting; in polykristallijn materiaal: in meeste korrels meerdere glijsystemen actief: duidelijk
5
elkaar snijdende lijnen op oppervlak, meestal macroscopische vervorming: korrels rekken uit en sterker dan éénkristal: extra verhindering pl vervorming door korrelgrenzen
tweelingvorming homogene verschuiving met lokale heroriëntatie kristalrooster kristallografische oriëntatie blijft boven en onder glijvlak dezelfde bij gewone slip
verstevingingsmechanismen door verlaging dislocatiemobiliteit
1) Korrelgroottereductie: atomaire wanorde en korrelgrens vertraagt dislocatie (lagehoek heeft weinig effect, maar hogehoek zorgt voor opstapeling aan rand korrel en soms induceert dit dislocaties in volgende korrels; tweelingen meeste effectief), verhoogt ook meestal taaiheid materiaal
2) Vaste oplossing: interstitiële onzuiverheden zorgen voor extra drukspanning (nestelt zich waar er ‘onderdruk’ is minder beweging), substitutionele nestelen zich zodat ze minst distortie veroorzaken minder beweging
3) Rekversteviging: materiaal wordt sterker en harder door koudvervorming: zorgt voor zeer veel dislocaties, door onderlinge afstoting verhinderen deze de algemene beweging
gloeibehandeling terugbrengen oorspronkelijke eigenschappen 1) Herstel:
drijvende kracht: versnelde diffusie door hogere T deel van de dislocaties wordt geannihileerd bij opwarming, waardoor de densiteit daalt herstel thermische en elektrische geleidbaarheid
2) Rekristallisatie: drijvende kracht: aanwezige resterende vervormingsenergie vorming strain-free equiaxiale korrels met lage dislocatiedensiteit proces van nucleatie en groei, T en t afhankelijk, nood aan short-range diff terug eigenschappen van voor koudvervorming noodzakelijk: korrelgrenzenmobiliteit
3) Korrelgroei: drijvende kracht: aanwezige korrelgrensenergie via korrelgrensmobiliteit krimpen kleine korrels en groeien de grote
taaiheid kan hoge impact weerstaan zonder breuk, maat: opp onder trek-rek curve
ductiele breuk 1) Beperkte insnoering 2) Ontstaan microvoids in materiaal 3) Samenvoegen microvoids tot elliptische scheur met langste richting en groei
loodrecht op spanning 4) 45° tov trekrichting want daar maximale schuifspanning propageert breuk 5) Cup-and-cone breuk met aan binnenkant zeer onregelmatig oppervlak: veel pl
vervorming
fractografie breukstucie: sferische dimples door trekspanning: elk is halve microvoid C-vormige/parabolische dimples door afschuifspanning in cup-and-cone region
brosse breuk snelle propagatie, niet zichtbaar vervormd, groeit loodrecht op richting spanning, relatief vlak breukoppervlak (1) initiatie (2) V-vormig waaierpatroon richting initiatie ‘gunstige’ factoren brosse breuk: lage T, hoge vervormingssnelheid, trekspanningen
transkristallijne breuk door korrels interkristallijne breuk: volgt korrelgrenzen (komt voor bij verzwakte korrelgrenzen)
spanningsconcentratie aan scheurtip reeds aanwezige scheurtjes gaan verder scheuren, zorgt in bros materiaal voor directe breuk zodra 1 plaats kritische spanning bereikt in ductiel materiaal voor pl vervorming aan scheurtip en uniforme herverdeling van spanning afbotten tip + rekversteviging
breuktaaiheid modus I: trek, modus II: schuif, modus III: torsie weerstand tegen brosse breuk van materiaal met zekere ductiliteit en scheurtje
NDT niet destructieve technieken om scheurtjes te detecteren vb ultrasoon: kaatst terug bij ‘einde materiaal’: indien snel dan scheurtje
6
kerfslagproef gewicht laten vallen en impactenergie meten door hoogteverschil Izod: inklemmen helft Charpy: inklemmen beiden (centrale impact) FATT: fracture aspect transition temperature: 50% ductiel, 50% bros ITT20: impact transition temperature 20J: bij welke T 20J impactE is DBTT: ductile to brittle transition temperature: overgangsT naar ander gedrag: FCC en HCP behouden ductiel gedrag, BCC en keramische materiale hebben overgang, hoogsterktestaal en Ti steeds brittle kleine korrel taaier materiaal lagere DBTT
klinknagelverbinding eerst opwarmen: beter vervormbaar + trekt strakker samen bij afkoeling door thermische uitzetting
vermoeiing door wisselende spanningen lager dan treksterkte en vloeigrens toch breuk vermoeiingskromme heeft S (amplitude) tov N (# cycli): vermoeiingsgrens: onder deze sigma nooit breuk fatigue strength: sterkte bij bepaald #N en fatique life: levensduur bij bepaalde S - vertoont bij breuk beachmarks (positie scheurtip bij begin-einde reeks cycli) en striaties: microscopisch is elke spanningscyclus zichtbaar; niet zichtbaar in gebied restbreuk - factoren: trekspanningsconcentraties vermijden (zeker aan oppervlak) verlaagt kans op vermoeiing (vb. afgeronde hoeken, gepolijst oppervlak, oppervlaktebehandeling, aanbrengen restspanning)
shot peening aanbrengen restspanning: plaatselijk pl vervormd zorgt voor snellere plastische vervorming: werkt scheurpropagatie tegen: vermoeiingsweerstand stijgt
thermische vermoeiing door wisselende T ook wisselende spanning die zo tot breuk kan leiden
vermoeiingscorrosie zorgt voor verdwijnen vermoeiingslimiet (kan vb door omgevingsfactoren)
dye penetrant maakt scheurtjes zichtbaar door capillaire werking
kruip zeer trage, blijvende plastische vervorming bij rel hoge T en rel lage statische belasting, tijdsafhankelijk proces
kruipproef 3 delen: 1) continu dalende vervormingssnelheid door rekverstevinging, 2) constante vervormingssnelheid, lineair verloop, rekverstevinging en herstel in evenwicht, 3) vervormingssnelheid neemt toe breuk in 2) steady state reksnelheid belangrijk voor toepassingen met lange levensduur in 3) tijd tot breuk tr belangrijk voor toepassingen met korte levensduur spanning en T: proef loopt sneller bij opvoeren: hogere initiële vervorming, hogere constante reksnelheid en snellere breuk
weerstand tegen kruip verhogen
hoge Tm, verstevigen door vaste oplossing of precipitatie, dispersie van niet oplosbare 2e fase om vergroving te vermijden, korrelgrenzen vermijden (ideaal: eenkristal): kruip bij hoge T gaat via glijsystemen! Kruipsnelheid is anisotroop: traagst kruipende richting leggen in richting hoogste spanning
oplosbaarheidslimiet max consentratie aan opgeloste atomen in solvent
homogeen systeem éénfasig
heterogeen systeem meerfasig (chemisch en of fysisch verschil)
isomorf systeem heeft één vaste toestand
te snel gekoeld: evenwicht segregatie binnen 1 korrel, integriteitsverlies materiaal, te lage Tm door laagsmeltende samenstelling in korrelgrenzen, ontstaan dunne film (vl!) in korrelgrens
eutectisch (binair) diagram 2 D model met T uitgezet tov concentratie ≠ soorten stolling: eutectische stolling = gelamelleerd proeutectische stolling: korrelvorming
VB productie helder ijs!!
intermetallische verbinding specifieke samenstelling
eutectische reactie liquid 2 vaste fasen (bij koelen)
eutectoïdische reactie vast 2 andere vaste fasen (bij koelen)
peritectische reactie liquid + vast andere vast (bij koelen) 3 gavallen: hypo-eutect: te veel vast vast + nieuwe vast (blijven korrels achter) hyper-euctect: te veel vl vl + nieuwe vast (blijft liquid achter) exacte verhouding
7
congruente FTF geen verandering in samenstelling (%verhouding blijft gelijk) vb allotrope TF, smelten zuivere stoffen, dalen op lijn intermetallische verbinding
incongruente FTF vb eutectisch/eutectoïdisch/peritectisch, smelten isomorfe legeringen
alpha ferriet BCC (lage T): maximale oplosbaarheid 0.022%C
gamma austeniet FCC (gevormd bij 912 °C) ,maximale oplosbaarheid 2.14%C
Fe3C cementiet intermetallisch, is bros en hard, metastabiel
delta ferriet BCC (gevormd bij 1394°C)
perliet gelamelleerde structuur: ferriet-cementiet, vertoont compositiegedrag, deze structuur minimaliseert de diffusieafstand (heterogene nucleatie in korrelgrenzen) hypo samenstelling: ook proeutectoïdisch alpha ferriet aanwezig hyper samenstelling: ook nog pro-eutectoïdisch Cm aanwezig: overschot in korrelgrenzen, zorgt voor makkelijke brosse breuk
homogene nucleatie spontane TF als nieuwe toestand energetisch gunstiger is; sferische nucleï: cluster/embryo met te kleine r verdwijnt weer cluster/nucleus/kiem met grote r groeit hoe lager T, hoe makkelijkere nucleatie : hoe meer nucleï maar hoe minder groei fijne korrel
heterogene nucleatie oppervlakte energieën zorgen dat nucleatie al bij minder beschikbare E gebeurt vb zones in Al stolling: in afgeschrikte randzone fijnkorrelig, equiaxiaal, dan columnaire groeizone: langwerpig door aanhechting in 1 richting, dan centraal grofkorrelige equiaxiale structuur tijdens laatste trage afkoelingsfase vb productie eenkristal: spoelvormige verwarming rond vloeibaar en aanbrengen één kiem vb metallische glazen: heel snelle afkoeling: behoudt amorfheid vb kunstmatige regen: aanbrengen kristal AgI ~ijskristal: doet dienst als nucleus waaraan H2O hecht regent uit (vb. regenschaduw bedrijven) vb invriezen frambozen: zeer snel veel nucleï die niet groeiten dus structuur niet doorprikt
groei zodra r> r*: simultaan met nucleatie, stopt bij botsen op andere fase, diffusie over lange afstand nodig, zelfde vorm curve aanhechtingssnelheid atomen aan cluster maar naar boven verschoven: meer E nodig net onder Tm: grofkorrelig heel lage T: fijnkorrelig groeisnelheid gedefinieerd als tijd nodig om TF 50% te laten doorgaan
kinetiek tijdsafhankelijkheid van TF snelheid
TTT-diagram isotherme fasentransformatiediagramma: lagere T: ractie gaat sneller door, maar te lage T: reactie gaat (bijna) niet meer door, voor elke S-curve (kinetiek) wordt 0%,50% en 100% uitgezet
bainiet zeer fijne perliet: gevormd op lage T (competitief)
sferoidisatie langdurig gloeien onder eutectoïdische T: langwerpige structuur perliet / bainiet bolvormige structuur
martensiet éénfasig en niet-evenwicht fase: BCT structuur: C in oververzadigde vaste oplossing, snelle TF zal optreden bij opwarmen, gebeurt diffusieloos en instantaan, naaldvormige structuur
CCT diagram constante koelsnelheid; snelle koeling: fijnere korrel, minstens critical cooling rate nodig: minimum om volledig martensiet te krijgen
getemperd/ontlaten martensiet
lijkt op zeer fijne sferoidisatie, ductieler en taaier dan martensiet, gloeibehandeling 200° - 650°C (BCT alpha + Fe3C)
- fijne perliet harder dan grove: Cm lamellen beperkt vervormbaar hindert dislocatiemobiliteit + meer
korrelgrenzen hindert dislocatiemobiliteit
- martensiet bros en hard: BCT structuur heeft beperkt #glijsystemen; hoge % interstitiële C hindert beweging
dislocaties, volumeverandering door fasenTF zorgt voor interne spanningen
allen alpha + Fe3C behalve martensiet: BCT eenfasig
8
sferoidiet weinig Fe3C-bollen in a-matrix
zacht en ductiel
grove perliet gelamelleerd (grof) harder en sterker, minder ductiel
fijne perliet gelamelleerd (fijn) harder en sterker, minder ductiel
bainiet heel fijn gelamelleerd harder en sterker, minder hard dan martensiet, ductieler dan martensiet
getemperd martensiet
kleine Fe3C korrels in a-matrix
sterk, minder hard dan M, maar veel ductieler dan M
martensiet naaldvormige korrels hard en bros
Metaaleigenschappen Staal < 1 wt%C
gietijzer >2wt%C
>0.76%C: proeutectoïdisch Cm gevormd (ongewenst)
- veelgebruikt: - grote voorraad (erts)
- goedkope ontginning, raffinage en vormgeving
- op maat maakbare eig via legeringen en gloeibehandelingen
- beperkingen: - hoog soortelijk gewicht
- lage elektrische geleidbaarheid
- corrosiegevoeligheid
- staalsoorten
laag C <0.25%C
plain goedkoopst, zacht en taai, rekversteviging, verwerkbaar/lasbaar, ferriet/perlietstructuur
high strength, low alloy
extra Cu,V,… soms gloeibehandeling om sterker te maken, hogere sterkte, blijft ductiel
medium C 0.25-0.6
plain worden geaustenitiseerd: afschrikken en ontladen, beperkte hardheid (enkel dunne secties)
heat treatable toevoeging Cr, Ni, Mo: hardheid stijgt: meer mogelijk naar sterkte/ductiliteit
high C >0.6
plain/tools hardst/stijfst/minst ductiel, zeer slijtagebestendig bijna altijd gehard en ontladen carbides gevormd met legeringselementen
roestvast + extra Cr > 11-12% en Ni/Mo (sterke stijging prijs) ≠ kristalstructuren mogelijk zeer veelzijdige eig en corrosieweerstand
Gietijzersoorten
- meestal 3 – 4.5 wt%C
- hogere %C lager Tm
- vaak gewilde reactie Fe3C 3 Fe (alpha) + C (grafiet) maar verloopt niet spontaan
toevoegen > 1wt% Si en lagere afkoelsnelheden gebruiken verloopt wel spontaan
- relatief bros, vaak gegoten in finale (complexe) vorm
- sterke mechanische demping van trillingen
grijs gietijzer grote grafietlamellen (donker) in ferrietmatrix (licht) soms met restjes cementiet
nodulair gietijzer noden van grafiet in ferrietmatrix (nooit Cm)
wit gietijzer massieve cementietkorrels (licht) in perlitische matrix
smeedbaar gietijzer grafietrozetten (door gloeitbehandeling) in volledige ferritische matrix
gietijzer met compact/ vermiculair grafiet
grafietlamellen én nodulair grafiet
9
Non-ferrolegeringen
Cu en Cu-legeringen
o Zacht, ductiel, bijna oneindig koudvervormbaar (en ± 100% insnoering)
o Goede corrosieweerstand tegen lucht en (zee)water
o Messing: Cu+Zn: eenfasig <35%Zn, zacht, ductiel, makkelijk koudvervormbaar
meerfasig: >35%Zn: harder en sterker
o Brons: Cu + Sn: uitstekende corrosieweerstand, geringe geluidsdemping
o Cu + Be: na gloeibehandeling sterkste Cu legering
Al en Al legeringen
o Licht (1/3 staal), sterk, duurzaam, sterk aanpasbaar via legering/thermische behandeling
o Sterke corrosieweerstand (verbeterbaar met oppbehandelingen) door natuurlijke beschermende
oxidelaag die hecht aan Al
o Goede warmte en elektriciteitsgeleider
o Zeer ductiel en laag smeltpunt
Mg en Mg legeringen
o Laagste dichtheid van alle structurele materialen
o Rel zacht, lage Emod, moeilijk vervormbaar op lage T (HCP structuur)
o Zeer corrosiegevoelig
o Poedervorm sterk ontvlambaar
Ti en Ti-legeringen
o Rel lage densiteit en hoog Tm
o Zeer hoge sterktes mogelijk en zeer ductiel
o Extreem goede corrosieweerstand vb. in lichaam
o Zeer duur
Andere:
o Refractaire metalen (vuurvast): W, Nb, Mo, …
o Superlegering (duur + interessante eig): Ni/Cr/Co/Fe/Mo-legeringen
o Edele metalen
o Andere non-ferro
Keramiekeigenschappen Vaak spinelstructuur, soms polymorfisme (vb. ZrO2: monoklien tetragonaal kubisch met T stijgt)
Meestal brosse breuk zonder eerst pl vervorming (zowel kristallijn als amorf) steeds loodrecht op hoogste
trekspanning
Nodige treksterkte << interatomaire binding te verwachten is door scheurtjes, poriën
spanningsconcentraties
Spanningscorrosie: statische vermoeiing/uitgestelde breuk bij lage stress in vochtige omgevingen
Breuktaaiheid << metalen
Breuksterkte normaal verdeeld door invloeden toevaligheden bij productie (holtes, kerven, poriën, wordt
gecompacteerd en gesinterd op hoge T en p: reduceert sectie, herwerking zorgt voor
spanningsconcentraties)
Druksterkte = ± 10*treksterkte (stenen brug metalen brug) door indrukbaarheid poriën
Fractografie: typische breuk met 3 zones: (1) spiegelzone (2) mistzone (3) verhakkelde zone
Hardste materialen, vaakgebruikt als abrasief
Trekproef niet ideaal (moeilijk inklemmen, moeilijk alligneren, moeilijk juiste geometrie) buigproef
Kristallijn keramiek (ionair)
o Beweging van dislocaties is moeilijk
o Sterke ionaire binding
10
o Zeer weinig glijsystemen
o Grote burgersvector
Kristallijn keramiek (covalent)
o Moeilijke beweging dislocaties
o Zeer weinig glijsystemen
o Ingewikkelde dislocatiestructuren
o Zeer slechte covalente bindingen
Amorf keramiek
o Geen dislocaties
o Viskeus vloeien, bepaald door viscositeit
o Vervormingsv bepaald door aangelegde F
o Geen voorkeursrichting zoals bij kristallen
o Hoge viscositeit biedt veel weerstand tegen vloeien
Polymeereigenschappen Sterk beïnvloed door vervormingssnelheid, T, chemische omgeving: verschil van bros metaalgedrag
elastomeer in gebied 4°C-60°C kan!
Macroscopische vervorming van semikristallijn polymeer
o Vanaf yield strenght kleine zone van insnoering waar ketens zich alligneren wordt steviger: deze
zone vervormd niet verder bij toenemende stress treedt zelfde effect op in andere gebieden
insnoering over volledige lengte sample
metaal: eens insnoering optreedt wordt stress geconcentreerd
Visco-elastische vervorming:
o Bij constante belasting: eerst ogenblikkelijke verlenging, dan geleidelijke extra verlenging na
wegnemen stress stuk ogenblikkelijk terug, stuk met tijd terug en stuk blijft vervormd;
o Perfect viskeus gedrag: geen ogenblikkelijke rek en volledig permanent vervormd
o Bij constante T daalt stress voor constante rek met tijd = spanningsrelaxatie, aangegeven met
spanningsrelaxatiemodulus Er
o Voor vast tijdsinterval en variabele T: naarmate T stijgt daalt Er:
glastransititieT: T<Tg: ketens kunnen niet bewegen tov elkaar door vdW krachten
T>Tg: vdW vallen weg ketens kunnen bewegen Er daalt plots sterk: veel meer rek bij
bepaalde stress (lagere helling curve), begin visco-elastisch gedrag
Tm: overgang vaste (± geordende) structuur viskeuze amorfe structuur (afhankelijk van
polymeerstructuur en opwarmsnelheid
o Afhankelijk van moleculaire configuratie ander gedrag:
Hoog kristallijn: weinig effect Tg, want weinig amorf: blijft hoge Er tot Tm
Beperkte cross-links: rubberachtig gedrag tot rel hoge T waar polymeer ontbindt
Amorf: zie bespreking met glastransitieT en Tm
Breuk bij polymeren
o Thermosetters: brosse breuk; initiatie aan spanningsconcentratie, propagatie door breken cov
bindingen
o Thermoplasten: bros en ductiel mogelijk, gedrag bepaald door T, reksnelheid, imperfecties,
structuur, … bros gedrag bij T<Tg (hoge Er) ductiel gedrag voor T > Tg (lage Er)
o Crazing: lokale pl vervorming zorgt voor microvoids met in tussengebied sterke oriëntering ketens =
vezelbruggen, bij hoge stress groeien de bruggen en breken ze microvoids coaliseren vormen
scheurtjes die polymeer ondoorschijnend maken; mechanisme absorbeert E, verhoogt taaiheid
Impact sterkte: thermosetters bros, thermoplasten DBTT: impactsterkte neemt af bij hogere T door hogere
zachtheid
11
Scheurweerstand: belangrijk voor folies, wordt bepaald door meten E voor propagatie scheur in gescheurd
polymeer
Hardheid: zachter dan metalen en keramieken
Vermoeiing: soms waarneembaar vermoeiingsgrens, vaak op lage stress en gevoelig aan frequentie
Vervorming bij semikristallijn polymeer (composietgedrag amorf en kristallijn):
o Elastisch: lage stress: enkel verv in amorfe delen nl verlenging in richting stress
o Elastisch: verdere alignering en verlenging in amorfe zone + uitrekken van cov. Verbindingen in
kristallijne zones toename dikte kristal
o Plastisch: ketens in lamellaire structuur tilten en aligneren zich met stress, tussen ketens enkel vdW
actief
o Plastisch: kristallijne gebieden ontbinden zich
o Volledige alignering met stress: zeer sterk geordende structuur gevormd = drawing/koudrekken
wordt gebruikt om mech eign van polymereervezels en folies te verbeteren
Factoren die eign beïnvloeden
o Stijgende T en dalende reksnelheid: daling trekmodulus en treksterkte én toename ductiliteit
o Processing kan moleculaire structuur veranderen vb door # crosslinks te veranderen
o Polaire groep in monomeer kan vdW vergroten (blijft rel klein maar door vele bindingen toch
belangrijk) groot effect op mech eign
o MM stijgt dan ook treksterkte stijgt
o Kristallijne zones: hoge vdW door dichte pakking toename kristalliniteit zorgt voor: hogere
trekmodulus, hogere treksterkte, hogere brosheid
o Koudrekken (crf rekversteviging bij metalen) verhoogt mech sterkte
Vaak gebruikt bij productie vezels en films
Eign na koudrekken zeer anisotroop (door alignatie)
Trekmodulus en –sterkte nemen sterk toe in stressrichting
o Warmvervorming: pas effectief als er nadien snel wordt gekoeld, anders gaan eign verloren door
relaxatietijd
o Gloeibehandeling zonder vooraf koudrek: toename kristalliniteit dus toename trekmodulus,
vloeigrens en dalende ductiliteit gloeibehandeling metalen!
Verwarmingsmechanisme bij elastomeren (wirwar polymeerketens met onderlinge crosslinks)
o Bij aanleggen trekspanning volledige alignatie volgens trekrichting + ‘strekken zich uit’
o Bij wegnemen belasting zorgen crosslinks voor terugkering naar oorspronkelijke positie (dus volledig
elastisch)
o VWn:
Polymeer blijft amorf, moeilijke kristallisatie
Bij aanlegen stress kunnen ketens vrij roteren
Dwarsverbindingen verhinderen beweging van ketens langs elkaar en vermijden pl verv
# dwarsverbindingen bepaald door vulcanisatie
Tg moet ruim beneden gebruiksT zijn
Vulcanisatie: irreversibele chemische reactie op verhoogde T: meer dwarsverbindingen tussen ketens door S
(vulcanisatie) of O (oxidatie) tussen onverzadigde polymeerketens effect: meer stress nodig voor zelfde
rek dus stijver
Composieteigenschappen Metaal: + sterk en taai - zwaar
keramiek: + sterk en warmtebestendig - bros
polymeer: + licht en ductiel - zacht en niet bestand tegen hoge T
combinatie voor optimale eign
- vaak matrix + gedispergeerde tweede fase
12
Deeltjes verstevigd: large particles
o Macroscopische interacties materialen
o Meestal: deeltjes harder en stijver dan matrix
o Deeltjes beperken mobiliteit matrix in buurt van deeltje
o Matrix draagt deel belasting over aan deeltje
o Hechting deeltje/matrix cruciaal
o Zorgt voor hogere stijfheid/hardheid dan gewone matrix en voor betere hechting dan enkel deeltje
o Vb. cermiet: Co-matrix met meer dan 90% WC deeltjes
Deeltjes verstevigd: dispersie-verstevigd:
o Deeltjes met diameter 10-100 nm
o Interacties op atomair/moleculair niveau
o Matrix draagt grootste deel belasting, deeltjes hinderen dislocatie-mobiliteit
o Zorgt voor hogere yield strength, hogere treksterkte en hardheid
Vezelverstevigd
o Hoge verhouding sterkte en stijfheid densiteit door hoge specifieke sterkte en specifieke mod
o Gedrag bepaald door mech eign vezel en matrix: mate waarin matrix aangebrachte belasting op
vezels overbrengt bepaald door lengte, oriëntatie, concentratie vezels en sterkte van matrix/vezel
o Vb. lang en voldoende geconcentreerd + gealigneerd: maximale overdracht stress in logitudinale
richting + maximale versteviging
vb. kort en gealigneerd: nauwelijks overdracht stress op vezels: weinig versteviging
vb. random verdeling: weinig anisotropie in mech gedrag composiet
o Composietmatrix: (metallisch (ductiel), polymeer(ductiel), of keramisch (hoge taaiheid)
Metaal/polymeermatrix
Vezels aan elkaar binden en kracht op vezels overbrengen, moet ductiel zijn en
lagere Emod hebben dan vezels
Beschermen van vezels en vermijden oppervlaktescheuren aan vezelopp
Verhinderen scheurpropagatie door afstandsverhoging tussen vezels geen falen
zelfs als meerdere vezels gebroken zijn
Noodzakelijk: goede hechting vezel matrix
o PMC-GFRP (glasvezel):
Makkelijk zeer sterke vezels uit smelt trekken
Hoge beschikbaarheid, makkelijke verwerking, lage prijs
Rel sterke vezel zeer hoge specifieke sterkte (dankzij lage densiteit)
Meestal vrij inert met goede corrosieweerstand
Oppscheurtjes vermeden dankzij deklaag
Tweede deklaag zorgt voor goede hechting met matrix
Maar te lage stijfheid glasvezel
Maar max gebruikstemp polymeer 200°C – 300°C (te laag)
o PMC-GFRP (koolstofvezel):
Grootste specifieke Emod en grootste specifieke sterkte
Meest gebruikte verstevigingsvezel na glas
Behoudt mech eign op verhoogde T
Vrij inert op kamerT
Kunnen gevarieerde mech en fys eign vertonen door design
Rel goedkope en efficiënte productieprocessen beschikbaar
Geproduceerd op basis van organische producten
o MMC
Matrix is ductiel metaal (vb. Al/Mg/Ti/Cu-legering)
13
Goede stijfheid, specifieke sterkte, slijtageweerstand, kruipweerstand, thermische
geleidbaarheid, dimensionele stabiliteit hoger dan basismateriaal
Tov PMC:
Hogere gebruiksT, maar soms hoge reactiviteit tussen matrix-vezel op hoge T
Niet brandbaar
Hoge weerstand tegen organische vloeistoffen
Veel duurder
o CMC
Keramische materialen zijn uiterst goed bestand tegen oxidatie en degradatie op verhoogde
T, maar zijn zeer bros
CMC zorgt voor verhoogde taaiheid (KIc sterk verhoogd dankzij deeltjes, …) vaak is
composiet opgebouwd uit 2 ≠ keramische materialen
Scheur initieert in matrix maar scheurgroei wordt door composiet gehinderd
vb. transformation toughening: bevat tetragonaal ZrO2: door stress aan scheurtip wordt dit
metastabiele ZrO2 monoklien kleine Vtoename dus drukspanning die propagatie remt
Processing Thermische processing van metalen
- vaak op hoge T gloeibehandeling: verwijderen interne spanningen, herstel taaiheid en ductiliteit na koudverv.,
creëren microstructuur in materiaal
- gloeicyclus: 1) opwarmen aan spec v
2) snele diffusie op hoge T
3) afkoelen aan bepaalde afkoelsnelheid
zorgt voor T-gradiënt over dikte van sample mogelijke gradiënten in structuur, interne
spanningen kunnen tot scheurvorming leiden
- herstel en rekrastillisatie: om ductiliteit terug te krijgen na pl. Verv op kamerT
- sferoidisatie: morfologie w gewijzigd van Cm-deeltjes
- spanningsarm gloeien: verwijderen interne spanningen op T zodat microstructuur niet wordt gewijzigd
- interne spanningen door mech bewerking als slijpen, niet uniforme afkoeling vb. lassen, na fasenTF waarbij fase
met andere densiteit ontstaat
Precipitatie-harden
-VWn: - hoge oplosbaarheid B in A
- oplosbaarheid neemt snel af met dalende T
- mismatch tussen matrix en precipitaten (zorgt voor roosterspanning en bemoeilijkt beweging)
- aanwezigheid zeer fijne, uniforme dispersie van 2e fase (= precipitaten) zorgt voor enorme sterktetoename
vaak gebruikt voor legeringen zonder fasenTF (vb. Al en Cu)
- methode: 1) afkoelen alpha fase zodat alpha + beta wordt gevormd zeer snel zodat geen beta diffusie
mogelijk is oververzadigde vaste oplossing zorgt voor vast metaal (dus voldoende lang op hoge T
voor volledige oplossing en dan snel koelen)
2) opwarmen tot T waarop beta-diffusie mogelijk is = verouderen (lang genoeg op deze T om
optimale eign te bekopen, daarna will afkoelsnelheid) precipitaten gevormd
- verouderingstijd: eerst in zones (clusters van atomen in schijfjes van enkele atomen dik en 25 atomen diameter),
dan onderveroudering (nog steeds stijgende sterkte en hardheid) vervolgens optimum en dan oververoudering
(dalende sterkte/hardheid)
- oververzadige vaste oplossing: vorming kleine precipitaten met beperkte mismatch
14
MO5: katalysatoren
Katalysator: adsorptie reactanten reactie geadsorbeerd product gas product
poriën zorgen voor keiveel opp: macro-meso-micro-poriën
Opp bepalen met BET: gekend volume (ideaal) gas bij gekende T en p gekende n0
buis naar staaltje open nieuwe T,p, V gekende ne
verschil in n = # mol geadsorbeerd
Bepalen grootte opp door monolaag te bekijken (naarmate p stijgt: monolaag-multilaag-condensatie in
poriën)
verloop n/p diagram geeft info over poriën: snelle stijging en hor asymptoot : smalle poriën, trage stijging en
vert asymptoot: slechte reactie met opp, trapjes: niet poreus en heel uniform, S vorm: weinig of grote poriën
Als bij daling druk ander verloop vertoont: lagere druk nodig om los te maken = hysteris: heel fijne poriën,
komt door capillaire werking
Biomassa: petroleum: basisketen, moeilijk chemicaliën en makkelijk brandstof uit maken biomassa:
functionele groepen: makkelijk chemicaliën, moeilijk brandsof
analyse reactieproducten met gaschromatografie: vergassen loskomen componenten; splitsen in buis:
steeds adsorptie – resorptie met ≠ snelheid na 300m gesplitst door H+vlam geeft pieken: afh. Van
grootte en plaats piek: %m en stof bepalen
BET vgl en gaschromatografievgl!
MO6: kunstgras
Elektrospinproces:
o Polymeer oplossen (anders viskeus dus moeilijk te verwerken)
o Druppel uit naald spanning met plaat 30 kV
o Taylorkegel gevormd, jet komt eruit als Fc > Fopp
o Random neerkomen vormt nanostructuur, gemiddelde diameter vezel evenredig met viscositeit
Toepassingen:
o filters (vb. waterfilter met hoge performantie bij lage druk en hoge flux bij lage druk
o wondverband: droogt niet uit, neemt veel vocht op, minder infectiegevaar (veel kleine poriën)
o pHsensor: snelle respons vb in combi met wondverband: infectie verandert pH dus kleur
o sterk lichtgewicht: nanovezels in composiet: impact verkleint vb PVB als laag in veiligheidsglas,
makkelijke productie
eign nanovezels
o willekeurig netwerk hoge porositeit, veel kleine poriën, hoge specifieke opp
kunstgras
o gealligneerde vezels snijden (goedkoop, maar rechte doorsnede fibrilage)
douchekopsnijden: duurder, met willekeurige doorsnede
o Tuftmachine: naald op en neer en lussen tijdelijk tegenhouden zodat ze niet worden meegetrokken,
kan ook nadien worden doorgesneden met mes = gesneden pool
o Geweven grasmat: blijft rechtop staan, is duur, kleine markt
Elementen:
1) Fundering 40 cm diep: doorlatend voor water, zand, steenslag
2) Shockpad: tussen fundering en grasmat: schokabsorptie korrellaag compacteert minder :gaat
langer mee omdat ze de schok niet moet opvangen
3) Op draagdoek bevestigen
4) Col op gras om het vast te houden
5) Vulling met zand: sprieten rechthouden en verzwaren anders drijven ze op regen
Eventueel aangevuld met SBR: recyclage goedkoop, slechte geur, ? uitloging zware metalen, zwart dus
warmt op ; natuurmateriaal: voelt goed maar is duur
ERCAT: testen veld-bal, veld-speler, materiaal eign
15
Botsproef: LDPE 16% stijfheid HPDE: minder stijf dus sneller omplooien, meer afremmen : meer verlies E
tussen 2 botsingen
MO7: oppervlakte-E
Aan oppervlak netto aantrekking naar bulk vloeistof om oppervlak te vergroten moet W > 0
Sferische druppelvorming: minimum oppervlak, vergroten gamma (oppervlaktespanning : F langs rand
vloeistof zodat evenwicht bestaat = E nodig om oppervlak te vergroten = arbeid nodig om opp te vergroten
= vrije E/opp
Du Noüy methode: ring in vloeistof F bepalen
Vloeistoffilm breekt: gamma = F/4PiR
Zisman methode: measuring surface energy: druppel met grote hoek: lage surfaceE tafel of grote oppE vl
lage hoek: grote oppE surface of lge oppspanning vl
critical surfaceT bepalen: plotten cos θ vs gamma vl snijpunt met cos = 1: gamma nodig om volledig
substraat te bevochtigen
MO8: energie-absorptie
2 delen: 1) warmte resistente skin plate: warmte tegenhouden en druk verdelen vb. IPC gekende thermische
eign, keert terug naar positie, geen W, geen E-verschil, wel tijdelijk E gestockeerd bij doorbuiging
2) kreukelzone/ energie absorberende structuur
Cola-blikjes: staal aluminium?
stapelvorm van belang?
Ftov indrukking grafiek maken: opgevangen E = opp onder curve, verloop: eerst lineair: elastisch deel,
nadien terug: geen resulterende energie opvang, dan plastische vervorming
Crushing efficiency: gemF/piekF: maximaliseren door lage piek (geleidelijk E absorberen vb door zelf deuk
aan te brengen in blikje (triggering) of door hoge gem F (meer E absorberen)
Blikje uit automaat lage re piek door val + botsing vloer reeds getriggerd
Statische test: geleidelijke druktest
Impact test: vallend gewicht: directe impact, computermodel met eindige puntenmethode: wetten
mechanica kloppen in elk punt + aan randen zelfde waarden, experiment inlezen door wit met zwarte punt
Explosietest: buis in extra laag: bescherming tegen vacuüm, composiet balk moet overblijvende E opvangen
Composiet: triggeren met afgeplatte kanten: propagatie scheur vermakkelijken, eenvoudige vorm is het
beste, vergelijking met SEA (specifieke absorptie energie (E/m))
Ruis in experiment neemt vorm A*sin(omega*t) aan met kleine A, grote omega weinig effect maar vb
voor versnelling te bepalen: - A*omega^2*sin(omega*t) dus wel merkbaar!
Computermodel: veel complexer: orthotroop ipv isotroop: modelleren met grotere stukjes , anders te traag
PC-oefening
Milieu-impact beperken: 3R’s: reduce,re-use, recycle
Method materiaalselectie:
o Functionele vereisten F: beperkte m, bepaalde prijs, beperkte verliezen, voldoende weerstand, …
o Geometrische vereisten G: overspanning, lengte, doorsnede, …
o Materiaalvereisten M: eigenschappen als E,€,densiteit, yield strength, corrosieweerstand, …
Andere indeling
o Gebruikseig = F (doet zich voor bij gebruik, nodige eig voor goed gebruik)
o Specifieke eig voor dit geval = G (afh van dit geval, dus omgevingsfactoren enzo bepalen deze eig)
o Materiaaleig = M (afh van materiaal)
Dan prestatie p = f(F,G,M) opstellen en splitsen naar p = f1(F)*f2(G)*f3(M)
PI = prestatie-index materiaal = f3(M) maximaliseren
log nemen en dan helling bepalen door iets over te brengen, steeds kijken welke kant maximaal is door vb te kijken
naar (a/b moet maximaal zijn dus a zo groot mogelijk en b zo klein mogelijk)