Materiaalkunde
Michael Ashby – Materials Engineering, Science, Processing and Design H1 t/m H4
Hoofdstuk 1
Mechanische eigenschappen
Design-limiting properties, beperkte mogelijkheden
E = elasticiteitsmodulus/Young’s Modulus
➔ Hoog: stijf, laag: elastisch
σy = yield strength/vloeispanning
➔ Te laat: plastische vervorming
K1c = fracture toughness/(kerf-)slagwaarde
➔ Te laag: afbreken
ρ = density/dichtheid
σts = treksterkte = limiet van het harder worden van metalen (materiaal breekt na limiet)
Bij de proces dominante factor moet het materiaal gezocht worden.
Thermische eigenschappen
Tmax = maximale temperatuur waarbij het materiaal nog bruikbaar is
➔ In Kelvin
Thermal expension/warmte uitzettingscoëfficiënt (α) = hoeveel een materiaal uitzet
Thermal conductivity/thermische geleidbaarheid (λ) = snelheid waarmee de warmte zich verspreidt
Heat capacity/warmtecapaciteit (Cp) = de hoeveelheid warmte die nodig is om een materiaal een
bepaalde temperatuur te krijgen
𝜆
Thermal diffusivity (a) =
𝐶𝑝
Chemische eigenschappen
Corrosief: als een stof andere stoffen waarmee hij in contact komt kan vernietigen of onherstelbaar
beschadigen
UV-beïnvloedbaar: als een stof onder uv-licht andere eigenschappen krijgt
Oxidatie: als een stof aangetast wordt onder invloed van zuurstof
Elektrische, magnetische en optische eigenschappen
Conduction/elektrische geleiding (Ke)
Resistivity/weerstand (ρe)
Dielectric properties
Dielectric constant (εD)
➔ Hoog: elektronenopstelling in elektrisch veld verandert
, ‘Hard’ magnetic materials: eenmaal gemagnetiseerd niet meer te demagnetiseren
Remanence: het beetje magnetisme dat achterblijft in een materiaal als het magnetisch veld weg is
Saturation magnetisation/verzadigingspunt: hoe sterk een veld moet zijn om een materiaal te
magnetiseren
Licht
Reflect: ondoorzichtige materialen, het licht wordt gereflecteerd
Refract: transparante materialmen, het licht wordt doorgelaten met een breking
Absorb: als een materiaal licht van bepaalde golflengtes absorbeert
Milieueigenschappen
Embodied energy: totale energie die gebruikt wordt om 1 kg van een materiaal te maken
Carbon footprint: het gewicht van koolstof dat is uitgestoten tijdens het maken van 1 kg materiaal
Water demand: water dat is onttrokken aan een bron en niet meer is teruggegeven aan de bron
tijdens het maken van 1 kg materiaal
Hoofdstuk 2
Profile of properties: wat overeenkomt met de benodigdheden van een ontwerp
Materiaalfamilies
Metalen: stijf, makkelijk vervormbaar, sterk, goed elektrisch en thermisch geleidbaar, reactief
Keramiek: stijf, hard, slijtvast (sterkte behouden bij hoge temperaturen en bestand tegen corrosie),
goede isolatoren, bros
Glas: niet plastisch, hard, bestand tegen corrosie, goede elektrische isolatoren, transparant in het
licht, bros, kwetsbaar
Polymeren: licht, flodderig maar sterk, sterkte vergelijkbaar met metalen, eigenschappen hangen af
van de temperatuur, makkelijk te vormen, montage makkelijk en goedkoop
Elastomeren: polymeren die bijna niet stijf zijn, uitrekken, maar krijgt oude vorm terug, sterk en taai
Hybrides: natuurlijke materialen, meerdere materialen gecombineerd, duur, moeilijk te vormen en
samen te voegen
Proces
Het procesuniversum bestaat uit:
• Vormen
• Samenvoegen
• Afwerken
Bij vormen en samenvoegen kunnen de materiaaleigenschappen veranderen
Staafdiagram op logaritmische schaal: diagram voor één eigenschap van alle materialen
Michael Ashby – Materials Engineering, Science, Processing and Design H1 t/m H4
Hoofdstuk 1
Mechanische eigenschappen
Design-limiting properties, beperkte mogelijkheden
E = elasticiteitsmodulus/Young’s Modulus
➔ Hoog: stijf, laag: elastisch
σy = yield strength/vloeispanning
➔ Te laat: plastische vervorming
K1c = fracture toughness/(kerf-)slagwaarde
➔ Te laag: afbreken
ρ = density/dichtheid
σts = treksterkte = limiet van het harder worden van metalen (materiaal breekt na limiet)
Bij de proces dominante factor moet het materiaal gezocht worden.
Thermische eigenschappen
Tmax = maximale temperatuur waarbij het materiaal nog bruikbaar is
➔ In Kelvin
Thermal expension/warmte uitzettingscoëfficiënt (α) = hoeveel een materiaal uitzet
Thermal conductivity/thermische geleidbaarheid (λ) = snelheid waarmee de warmte zich verspreidt
Heat capacity/warmtecapaciteit (Cp) = de hoeveelheid warmte die nodig is om een materiaal een
bepaalde temperatuur te krijgen
𝜆
Thermal diffusivity (a) =
𝐶𝑝
Chemische eigenschappen
Corrosief: als een stof andere stoffen waarmee hij in contact komt kan vernietigen of onherstelbaar
beschadigen
UV-beïnvloedbaar: als een stof onder uv-licht andere eigenschappen krijgt
Oxidatie: als een stof aangetast wordt onder invloed van zuurstof
Elektrische, magnetische en optische eigenschappen
Conduction/elektrische geleiding (Ke)
Resistivity/weerstand (ρe)
Dielectric properties
Dielectric constant (εD)
➔ Hoog: elektronenopstelling in elektrisch veld verandert
, ‘Hard’ magnetic materials: eenmaal gemagnetiseerd niet meer te demagnetiseren
Remanence: het beetje magnetisme dat achterblijft in een materiaal als het magnetisch veld weg is
Saturation magnetisation/verzadigingspunt: hoe sterk een veld moet zijn om een materiaal te
magnetiseren
Licht
Reflect: ondoorzichtige materialen, het licht wordt gereflecteerd
Refract: transparante materialmen, het licht wordt doorgelaten met een breking
Absorb: als een materiaal licht van bepaalde golflengtes absorbeert
Milieueigenschappen
Embodied energy: totale energie die gebruikt wordt om 1 kg van een materiaal te maken
Carbon footprint: het gewicht van koolstof dat is uitgestoten tijdens het maken van 1 kg materiaal
Water demand: water dat is onttrokken aan een bron en niet meer is teruggegeven aan de bron
tijdens het maken van 1 kg materiaal
Hoofdstuk 2
Profile of properties: wat overeenkomt met de benodigdheden van een ontwerp
Materiaalfamilies
Metalen: stijf, makkelijk vervormbaar, sterk, goed elektrisch en thermisch geleidbaar, reactief
Keramiek: stijf, hard, slijtvast (sterkte behouden bij hoge temperaturen en bestand tegen corrosie),
goede isolatoren, bros
Glas: niet plastisch, hard, bestand tegen corrosie, goede elektrische isolatoren, transparant in het
licht, bros, kwetsbaar
Polymeren: licht, flodderig maar sterk, sterkte vergelijkbaar met metalen, eigenschappen hangen af
van de temperatuur, makkelijk te vormen, montage makkelijk en goedkoop
Elastomeren: polymeren die bijna niet stijf zijn, uitrekken, maar krijgt oude vorm terug, sterk en taai
Hybrides: natuurlijke materialen, meerdere materialen gecombineerd, duur, moeilijk te vormen en
samen te voegen
Proces
Het procesuniversum bestaat uit:
• Vormen
• Samenvoegen
• Afwerken
Bij vormen en samenvoegen kunnen de materiaaleigenschappen veranderen
Staafdiagram op logaritmische schaal: diagram voor één eigenschap van alle materialen
