MOL-11011 Materiaaliopin perusteet 1, 5 op
Introduction to Materials Science 1

Vastuuhenkilö

Jari Kokkonen

Opetus

Toteutuskerta Periodi Vastuuhenkilö Suoritusvaatimukset
MOL-11011 2019-01 1 - 2 Sanna Auvinen
Jari Kokkonen
Hyväksytysti suoritetut verkkotehtävät, harjoitukset, perioidittaiset termitestit ja välikokeet tai tentti

Osaamistavoitteet

Opiskelija osaa suomentaa englanninkielisen kirjallisuuden kurssilla käsiteltävät keskeiset materiaaliopilliset termit ja selittää niiden tarkoituksen. Kurssin jälkeen opiskelija pystyy kommunikoimaan kollegoiden ja asiantuntijoiden kanssa materiaalikentän keskeisten käsitteiden avulla. Keskeisten käsitteiden ymmärtäminen on myös edellytys materiaaliopin myöhempien kurssien kannalta. Opiskelija ymmärtää kiteisyyden käsitteen, osaa nimetä yleisimmät metallien yksikkökopit, ymmärtää suuntien ja tasojen käsitteet ja osaa indeksoida kideopillisia suuntia ja tasoja, sekä piirtää suuntia ja tasoja eri kidesysteemien yksikkökoppeihin. Nämä perustaidot luovat pohjan muun muassa röntgendiffraktion perustan sekä kiteisten metallisten materiaalien pysyvän muodonmuutoksen perustan ymmärtämiseen. Opiskelijat ymmärtävät röntgendiffraktion perustan kiteisissä materiaaleissa, tietävät röntgendiffraktometrin toimintaperiaatteen ja osaavat ratkaista yksinkertaisia yleisimpiin kidesysteemeihin liittyviä röntgendiffraktion laskennallisia ongelmia. Opiskelija tunnistaa kiteisten materiaalien yleisimmät kidevirheet ja ymmärtää kuinka virheet teoriassa ja käytännössä vaikuttavat kiteisten materiaalien ominaisuuksiin. Opiskelija osaa selittää diffuusio-ilmiön käsitteen ja ymmärtää diffuusion perustan kiteisissä materiaaleissa. Opiskelija osaa ratkaista yksinkertaisia diffuusioon liittyviä laskennallisia ongelmia ja tarvittaessa soveltaa tietämystään yksinkertaisiin diffuusioon liittyviin käytännön ongelmiin esimerkiksi kiteisten metallimateriaalien lämpökäsittelyjen saralla. Opiskelija ymmärtää keskeisten metallisten materiaalien mekaanisia ominaisuuksia kuvaavien käsitteiden merkityksen ja osaa kuvailla materiaalin mekaanisia ominaisuuksia käsitteiden avulla sekä arvioida materiaalin soveltuvuutta käyttökohteeseen ominaisuuksien perusteella. Opiskelija pystyy hakemaan standardin verkkokirjastosta ja osaa esittää mittausdataa taulukkolaskentaohjelmalla standardissa esitetyllä tavalla. Opiskelija pystyy mittausdatasta määrittämään ja raportoimaan standardissa esitetyllä tavalla keskeiset mekaaniset ominaisuudet. Opiskelija osaa selittää elastisen ja plastisen muodonmuutoksen perustan kiteisissä metallimateriaaleissa ja ymmärtää erilaisten kidevirheiden vaikutuksen plastiseen muodonmuutokseen. Opiskelija tunnistaa erilaiset dislokaatiotyypit ja ymmärtää liukutasojen sekä liukusuuntien käsitteet ja eri kidesysteemien vaikutuksen materiaalien mekaanisiin ominaisuuksiin. Opiskelija osaa selittää kuinka metallien lujuuteen voidaan vaikuttaa erilaisilla metallien lujittamismenetelmillä. Opiskelija ymmärtää pysyvän muodonmuutoksen ja lämpötilan välisen yhteyden toipumis-, rekristallisaatio- ja rakeen kasvu -ilmiöiden taustalla sekä ilmiöiden vaikutuksen materiaalien mekaanisiin ominaisuuksiin metallisia materiaaleja lämpökäsiteltäessä.

Sisältö

Sisältö Ydinsisältö Täydentävä tietämys Erityistietämys
1. Kiteisten materiaalien rakenne. Kidesysteemit ja yksikkökopit, kiderakenteen suunnat ja tasot. Röntgendiffraktio.     
2. Kiderakenteen virheet (pistemäiset, viivamaiset, tasomaiset ja kolmiulotteiset virheet).     
3. Diffuusio. Diffuusion lämpötila riippuvuus.      
4. Elastinen ja plastinen muodonmuutos. Keskeiset mekaaniset ominaisuudet (kimmokerroin, myötölujuus, murtolujuus, murtovenymä ja kovuus). Jännitys ja venymä ja jännitys-venymä -kuvaajan muodostaminen ja tulkinta.     
5. Plastisen muodonmuutoksen mekanismit metalleissa ja metallien lujittumismekanismit. Kidevirheiden ja kidesysteemin vaikutus mekaanisiin ominaisuuksiin. Metallisten materiaalien liukusysteemit. Toipuminen, rekristallisaatio ja rakeenkasvu.      

Ohjeita opiskelijalle osaamisen tasojen saavuttamiseksi

Kurssilla osaamisen arviointia suoritetaan viikkoharjoitusten kotitehtävillä, harjoituksissa pienryhmätyöskentelynä tehtävillä harjoitustehtävillä, peridoidittaisilla sanakokeilla sekä välikokeilla tai tenteillä. Kurssin opetus toteutetaan käänteisen oppimisen periaatteella, jossa opiskelijat tutustuvat aihealueeseen aluksi itse perehtyen kurssin kirjaan sekä opettajan tekemiin opetusvideoihin. Perehtymisen jälkeen opiskelijat tekevät itsenäisesti aihealueeseen liittyviä harjoitustehtäviä ja viikon lopuksi opiskelijat kokoontuvat ratkaisemaan vaativampia aihealueeseen liittyviä ongelmia pienryhmissä opettajan läsnä ollessa. Kurssin arvosana määräytyy kurssin aikana kerättyjen pisteiden summasta. Pisteitä voi kerätä viikkoharjoitusten tehdyistä kotitehtävistä, sanakokeista ja välikokeista tai tentistä. Viikkoharjoitusten kotitehtävissä ja harjoitusten läsnäoloissa on 50% suoritusvaatimus perioideittain. Keskeisten materiaaliopillisten termien osaamista arvioidaan perioidien lopuksi suoritettavissa sanakokeissa, joissa keskeisiä termejä suomennetaan ja selitetään ja tehtävästä on saatava 60% maksimipisteistä.

Arvosteluasteikko:

Arvosteluasteikko on numeerinen (0-5)

Osasuoritukset:

Osasuoritusten pitää liittyä samaan toteutuskertaan

Oppimateriaali

Tyyppi Nimi Tekijä ISBN URL Lisätiedot Tenttimateriaali
Kirja   Materials Science and Engineering: An Introduction 9th Edition   Callister ja Rethwisch   1118324579       Kyllä   



Vastaavuudet

Opintojakso Vastaa opintojaksoa  Selite 
MOL-11011 Materiaaliopin perusteet 1, 5 op MOL-1310 Materiaaliopin perusteet 1, 5 op  

Päivittäjä: Kokkonen Jari, 09.08.2019