בחירת חומרים – 0581.4115

מרצה:

ד"ר עוז גולן

שנה: תשע"ח,  סמסטר ב'         

היקף הקורס ושעות:    3 שעות,  יום א' 9:00-12:00 , כיתה 103 בניין הנדסת תוכנה

מטרות

• למידת שיטות שונות לבחירת חומרים כתלות ביישום ובתכן המכאני.
• הכרה השוואתית בין קבוצות החומרים השונות עם דגש על תכונות ויישומים.
• בחירת סגסוגות מתכתיות לרבות תהליכים וטיפולים משלימים.
• בחירת חומרים נכונה ומניעת כשלים הנדסיים.

משקל: 3

תקציר

ביצועים טובים של רכיבים הנדסיים תלויים בבחירת חומרים נכונה בכדי להתאימם לתנאי השירות הנדרשים בהתאם להגדרת היישום. תפקידם של מהנדס החומרים והמהנדס המכאני הוא להטמיע את בחירת החומרים בכל שלבי התכן המכאני החל משלב התכנון, דרך הייצור ועד לבקרת האיכות של המוצר המוגמר. כשלים הנדסיים רבים מתרחשים כתוצאה מחוסר התאמה בין בבחירת החומר לתנאי השירות, בין בחירת החומר לתהליך הייצור או בין בחירת החומר לשרטוט המכאני. תנאי השירות יכולים להיות סטאטיים או דינאמיים ונגזרים בעיקר מהמאמצים, הטמפ' והסביבה ואילו תהליכי הייצור כוללים בתוכם את שלבי העיבוד והטיפולים המשלימים.

במהלך הקורס נלמד להכיר קריטריונים לבחירת חומרים ואת הסגסוגות המתכתיות השונות לרבות הקשר לתהליכי הייצור ולטיפולים המשלימים. הקורס מהווה הרחבה לידע הכללי בהנדסת חומרים ומסייע בהכשרת מהנדס החומרים/המכאני לתעשייה ולמחקר.

נושאי הקורס לפי שבועות*:

מפגשים

נושא

1

מבוא, שיקולים בבחירת חומרים, דוגמאות לבחירת חומרים ותהליכים,  Case Studies

2

חומרים הנדסיים ותכונותיהם, משפחות של חומרים.

3

עקרונות בסיסיים לבחירת פלדות

4

קבוצת הפלב"מים - קבוצות ויישומים

5

נתכי טיטניום, קטגוריות ויישומים

6

נתכי אלומיניום, נחושת ומגנזיום

7

נתכי ניקל, קובלט, מתכות ליישומים מיוחדים

8

בחירת חומרים לפי תהליכי ייצור

9

בחירת חומרים בתכן מכאני - א' ,  CES

10

בחירת חומרים בתכן מכאני - ב',  CES

11

בחירת חומרים לפי מכאניקת השבר (Damage Tolerance),  CES

12

בחירת חומרים בתכן מכאני - ג',  CES

13

תרגילים מסכמים

 * סדר הנושאים יכול להשתנות בהתאם לשיקול דעת המרצה.

מבנה הציון:

סוג המטלה:

ציון מבחן סופי 60%

ציון בוחן אמצע

שקלול תרגילים

ציון אחר (פרויקט/ מצגת) :  40%

על מנת לעבור בהצלחה את הקורס יש לעמוד בכל אחד מהתנאים הבאים:

1. הציון הסופי בקורס הוא 60 לפחות
2. ציון הבחינה הסופית הוא 60 לפחות.
3. הפרויקטון כולל הצגת חובה בכיתה (עד 15 דקות) וכן חיבור בכתב חובה.

שפת לימוד הקורס:  עברית

משך זמן המבחן: 3 שעות.

עזרים למבחן:  חומר פתוח

חובת נוכחות בקורס: לא

ספרי לימוד/חומר קריאה:

1. Ashby, M.F. et al., Materials - Engineering, Science, Processing and Design, Third Ed., Elsevier, 2013.
2. CES EduPack, GRANTA Design Software for Materials Selection. Databases, Charts and Tools for Students.
3. ASM Handbook Volume 1: Properties and Selection: Irons, Steels, and High-Performance Alloys (10th edition), ASМ International 1990.
4. ASM Metals Handbook Volume 2: Properties and Selection Nonferrous Alloys and Special Purpose Materials (10th edition), ASМ International 1990.
5. Springer Handbook of Condensed Matter and Materials Data, W. Martienssen and H. Warlimont (Eds.), 2005.
6. Springer Handbook of Mechanical Engineering, Edited by Grote & Antonsson, 2008. pp. 75-220.
7. Handbook of Materials Selection, Ed. M. Kutz, NewYork , John Wiley & Sons, Inc., 2002.
8. Callister, W. D., Materials Science and Engineering, An Introduction, Wiley & Sons 2010.
9. Askeland ,D.R., The Science and Engineering of Materials, Chapman & Hall 2011.

Syllabus of Materials Selection – 0581.4115

Academic Year:     2017-2018, Second Semester                                            

Course hours and location:

3 hours, Sunday 9:00-12:00, Class 203 "Software Engineering" building

Objective:

1.   Learning different methods for materials selection, depending on applications and mechanical design.

2. Understand the various materials groups, with emphasis on features and applications.

3. Selection of metal alloys including processes and treatments.

4.  Preventing engineering failures by selecting the correct materials

Credit Points: 3

Course Description:

Many engineering failures occur as a result of a mismatch between the choice of material and the service conditions, between the choice of material and the production process or between material selection and mechanical design. The material and the mechanical engineers must assimilate the material selection at all stages of mechanical design from the design stage, through the production process to the quality control of the finished product. Understanding of the materials selection and design in mechanical systems provides a practical knowledge for failure prevention and selection of manufacturing processes for achieve optimum engineering performances. During the course we will meet criteria for the selection of materials and the various metal alloys, including the processes and treatments. The course is an extension of general knowledge in materials engineering and assists in the training of the materials / mechanical engineer for industry and research.

Lecture topics by weeks *

1. Introduction, material selection considerations, examples of materials and processes selection , Case studies

2. Engineering materials and their properties, families of materials.

3. Basic principles for the selection of steels

4. Stainless Steels, Properties and applications

5. Titanium Alloys,  Properties and applications

6. Aluminum alloys, Magnesium and Copper

7. Nickel and Cobalt Alloys, Superalloys, Metals for high performance applications

8. Selection of materials according to production processes

9. Materials Selection in Mechanical Design 1  (CES)

10. Materials Selection in Mechanical Design 2  (CES)

11. Materials Selection in Mechanical Design 3  (CES)

12. Materials selection by  Damage Tolerance  (CES)

13. Tutorial & Case studies

*The order of the topics can be changed.

Textbooks and Recommended Bibliography:

1. Ashby, M.F., Materials Selection in Mechanical Design, Fifth Ed., Elsevier Press, 2017.
2. Ashby, M.F. et al., Materials - Engineering, Science, Processing and Design, Third Ed., Elsevier, 2013.
3. CES EduPack, GRANTA Design Software for Materials Selection. Databases, Charts and Tools for Students.
4. ASM Handbook Volume 1: Properties and Selection: Irons, Steels, and High-Performance Alloys (10th edition), ASМ International 1990.
5. ASM Metals Handbook Volume 2: Properties and Selection Nonferrous Alloys and Special Purpose Materials (10th edition), ASМ International 1990.
6. Springer Handbook of Condensed Matter and Materials Data, W. Martienssen and H. Warlimont (Eds.), 2005.
7. Springer Handbook of Mechanical Engineering, Edited by Grote & Antonsson, 2008. pp. 75-220.
8. Handbook of Materials Selection, Ed. M. Kutz, NewYork , John Wiley & Sons, Inc., 2002.
9. Callister, W. D., Materials Science and Engineering, An Introduction, Wiley & Sons 2010.
10. Askeland ,D.R., The Science and Engineering of Materials, Chapman & Hall 2011.

Course Requirements and Calculation of Final Grade:                

Class presentation and "mini project" 40%

Final Exam Grade 60%

In order to pass the course, students must fulfill the following conditions:

1. Final weighted course grade of at least 60 (taking into consideration all of the above course requirements).

2. Attendance according to the attendance requirement. (see section regarding attendance)

Language of teaching the course: Hebrew

Duration of Final Exam: 3 hours 

Permitted Material/Tools for Exams:  open

Class Attendance: Not mandatory