Το αντικείμενο των Τεχνικών Υλικών έχει μεγάλη σημασία για τον μηχανικό, καθώς όλες οι κατασκευές του γίνονται από αυτά. Ιδιαίτερα, ο μηχανολόγος μηχανικός χρησιμοποιεί την μεγαλύτερη ποικιλία τεχνικών υλικών από κάθε άλλη ειδικότητα μηχανικού. Στο επίκεντρο της σπουδής των υλικών τίθεται το ερώτημα, πώς εξαρτώνται οι μακροσκοπικές ιδιότητες ενός υλικού από την εσωτερική του δομή και πώς ενδεχομένως μπορεί να μετατραπεί κατάλληλα η δομή του προκειμένου να επιτευχθούν ιδανικότερες ιδιότητες του υλικού. Ο φοιτητής, με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος, θα είναι σε θέση:

• Να κατανοεί τη σχέση μεταξύ των ιδιοτήτων, του χαρακτηρισμού, των διεργασιών και του σχεδιασμού των υλικών.

• Να αποκτήσει τις θεμελιώδεις πειραματικές και υπολογιστικές δεξιότητες σαν μηχανικοί στο τομέα των Υλικών.

• Να επιλέγει κατάλληλα υλικά συγκεκριμένων ιδιοτήτων κατά εφαρμογή.

• Να επιλέγει κατάλληλες κατεργασίες για τη μεταβολή συγκεκριμένων ιδιοτήτων των υλικών.

• Να αποκτήσει τις απαραίτητες δεξιότητες και τεχνικές για την ανάπτυξη και χρήση των σύγχρονων  υλικών.

• Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών για τα τεχνικά υλικά 

• Προσαρμογή σε νέες καταστάσεις που αφορούν τα νέα υλικά που χρησιμοποιούνται στον μηχανολογικό σχεδιασμό

• Λήψη αποφάσεων για την επιλογή τεχνικών υλικών 

• Σχεδιασμός και διαχείριση έργων που αφορούν την τεχνολογία παρασκευής υλικών

• Εργασία σε διεπιστημονικό περιβάλλον

• Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υλικών 

  Ιστορική αναδρομή. Επιστήμη και Τεχνολογία των υλικών. Ταξινόμηση υλικών. Κατανόηση των σχέσεων: Σύστασης-Δομής, Σύνθεσης-Μορφοποίησης- Επεξεργασίας- Κατεργασίας, Ιδιοτήτων και χαρακτηρισμού των υλικών, Επιλογής υλικών και σχεδιασμού 

• Ατομικές Δομές και Διατάξεις

  Κρυσταλλική δομή. Διάταξη ατόμων. Δομή Μετάλλων. Δομές FCC, HCP, BCC. Δομή κεραμικών. Σημεία, διευθύνσεις και επίπεδα στο μοναδιαίο κελί. Αλλοτροπία-πολυμορφισμός. Ασκήσεις.

• Ατέλειες των στερεών

  Σημειακές ατέλειες. Προσμίξεις στα στέρεα. Διαταραχές. Όρια κόκκων.

• Διάχυση

  Διάχυση αντικατάστασης. Ενδοπλεγματική διάχυση. 1^ος και 2^ος Νόμος Fick. Ενανθράκωση, Ασκήσεις.

• Διαγράμματα Φάσεων 

  Ορισμός Φάσης, ορολογία που συνοδεύει τα διαγράμματα και τους μετασχηματισμούς φάσης. Ερμηνεία των διαγραμμάτων φάσεων. Ισόμορφα και ευτηκτικά διαγράμματα. Διάγραμμα σιδήρου άνθρακα. Ανάπτυξη μικροδομών ισορροπίας κατά την ψύξη. Ασκήσεις.

• Μετασχηματισμοί Φάσεων

  Κινητική αντιδράσεων στερεής κατάστασης. Μπαινίτης. Μαρτενσίτης. Διαγράμματα ισοθερμικού μετασχηματισμού. Διαγράμματα συνεχούς μετασχηματισμού. Ασκήσεις.

• Μηχανικές ιδιότητες 

  Εφελκυστική, θλιπτική, διατμητική και στρεπτική τάση και παραμόρφωση. Ελαστική έναντι πλαστικής παραμόρφωσης, Πραγματική έναντι μηχανικής τάσης και παραμόρφωσης. Πείραμα του Εφελκυσμού, Μέτρο ελαστικότητας, Αντοχή διαρροής και εφελκυστική αντοχή, Λόγος Poisson. Ολκιμότητα, ενδοτικότητα, δυσθραυστότητα, σκληρότητα. Σχεδιασμός/Παράγοντες ασφάλειας 

• Αστοχία των υλικών 

  Θραύση. Κόπωση. Ερπυσμός.

• Επεξεργασία και εφαρμογές μεταλλικών υλικών:

  Τύποι μεταλλικών κραμάτων. Μηχανικές κατεργασίες συμπαγούς υλικού και ελάσματος. Ενδοτράχυνση. Ανοπτήσεις, Μαρτενσιτική βαφή και επαναφορά, Κλιμακωτές βαφές. 

• Δομές των πολυμερών, Χαρακτηριστικά, Ιδιότητες 

  Κατηγορίες, Μονομερή και χημικές λειτουργικές ομάδες, Ονοματολογία. Μοριακό Βάρος & βαθμός πολυμερισμού, Μοριακές Δομές. Τήξη, κρυστάλλωση, υαλώδης μετάβαση - Μηχανικές Ιδιότητες 

• Ιδιότητες και εφαρμογές των κεραμικών:

  Δομή και ιδιότητες κρυσταλλικών και άμορφων κεραμικών. Μορφές του άνθρακα: διαμάντι, γραφίτης. Μηχανικά ζητήματα των κεραμικών υλικών. 

• Σύνθετα υλικά

  Αρχή συνδυασμένης δράσης, συστατικά ενίσχυσης, μήτρα, ταξινόμηση, ίνες άνθρακα, πολυμερών. 

  Κατεργασία, ιδιότητες και εφαρμογές σύνθετων υλικών.  

• Λειτουργικές ιδιότητες υλικών

  Ηλεκτρικές και οπτικές ιδιότητες (Ηλεκτρική αγωγιμότητα. Διηλεκτρική σταθερά. Ημιαγωγοί. Αλληλεπίδραση φωτός με ηλεκτρόνια στα στερεά - Ανάκλαση – Πόλωση). Μαγνητικές Ιδιότητες (Διαμαγνητισμός- Παραμαγνητισμός- Σιδηρομαγνητισμός). Θερμικές Ιδιότητες (Θερμικές Τάσεις. Θερμική Διαστολή). Εφαρμογές. Ασκήσεις.

• Διάβρωση και υποβάθμιση των υλικών

  Διάβρωση και Μέθοδοι Προστασίας, Μορφές Διάβρωσης, Μηχανισμοί Διάβρωσης, Ηλεκτροχημική Διάβρωση, Παθητική και Ενεργητική Προστασία

• Εργαστήριο 

  Μεταλλογραφική παρατήρηση, θερμικές κατεργασίες, δοκιμή εφελκυσμού και λοιπά πειράματα ελέγχου μηχανικών ιδιοτήτων, φυσικές ιδιότητες, σκληρομετρήσεις

Η ύλη του μαθήματος καλύπτεται σε ένα σύνολο πέντε (5) διδακτικών ωρών ανά εβδομάδα, οι οποίες αναλύονται σε δύο (2) εβδομαδιαίες διαλέξεις διάρκειας δύο (2) ωρών η κάθε μία για την κάλυψη της θεωρίας και σε ένα εβδομαδιαίο εργαστηριακό μάθημα διάρκειας μιας (1) ώρας.  Η κάθε διάλεξη πραγματοποιείται με τη βοήθεια διαφανειών (power point) και παρουσιάσεων στον πίνακα οι οποίες είναι αναρτημένες στο e-class.

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΦΟΙΤΗΤΩΝ

-Εξέταση Εργαστηρίου που περιλαμβάνει τις τεχνικές εκθέσεις 

-Τελική γραπτή εξέταση Θεωρίας

• W.D.CALLISTER, D.G.RETHWISH, Επιστήμη και Τεχνολογία των Υλικών, 10η Έκδοση, Εκδόσεις Τζιόλα, Θεσσαλονίκη 2022.

• D.R. ASKELAND, W.J. WRIGHT, ΥΛΙΚΑ: Δομή, Ιδιότητες και Τεχνολογικές Εφαρμογές, 7η Έκδοση, Εκδόσεις Τζιόλα, Θεσσαλονίκη 2018.

• M. ASHBY, H. SHERCLIFF, D. CEBON, Υλικά: Μηχανική, Επιστήμη, Επεξεργασία και Σχεδιασμός, Εκδόσεις Κλειδάριθμος, Αθήνα 2011.
• Α.ΒΑΤΑΛΗΣ, Επίστημη & Τεχνολογία Υλικών, Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη 2009.