برنامه درسی

لیست برنامه های درسی

پیش نیاز درس
  1. شیمی عمومی
  2. ریاضی عمومی
منابع

طرح درس
  • جلسه 1 : آشنایی با درس شیمی فیزیک هدف از ارائه این در در مقطع کارشناسی و توضیح در خصوص رئوس مطالب که در درس ارائه میشود و اهمیت آنها در رشته مهندسی مواد
  • جلسه 2 : بررسی حالات ماده و قوانین حاکم بر حالت گار ( قانون بویل ماریوت-ماریوت، قانون چارلز گیلوساک، فرضیه آووگادرو و طریقه بدست آمدن قانون عمومی گازها
  • جلسه 3 : اهمیت معادله حالت گازها ایده آل و تعیین شاریط استاندارد حجم گازها و کاربردهای آن (تعیین وزن موکولی گازها ...)
  • جلسه 4 : قانون فشارهای جزئی دالتون و قانون گراهام بهمراه مثالهایی در این مورد
  • جلسه  5 : نظریه جنبشی گازها وبدست آوردن معادله گازهای ایده آل
  • جلسه  6 : گازهای غیر ایده آل  و گازهای واندروالس
  • جلسه  7 : تراکم گازها و تعیین فشار و دما و حجم بحرانی برای گازهای حقیقی و مطالبی در خصوص متغییرهای کاسته
  • جلسه 8 : توضیحات در مورد اهداف اصلی از تدوین قوانین ترمودینامیک و کاربردهای آن در مهندسی  مواد
  • جلسه 9 : مفاهیم ترمودینامیک (سیستم ، محیط ، جهان سیستم ، منابع حرارتی و مکانیکی و ......)
  • جلسه  10 : ادامه مفاهیم ترمودینامیکی
  • جلسه  11 : قانون اول ترمودینامیک (تعیین توابع حالت انرژی داخلی و آنتالپی)
  • جلسه 12 : آزمایش ژول و تعریف ظرفیت حرارتی و انواع آن
  • جلسه 13 : ترموشیمی و محاسبه گرمای تحولات و واکنشها در اثر تغییر دما
  • جلسه 14 : قانون دوم ترمودینامیک، تعریف آنتروپی، تحلیل رفتن انرژی سیستم و محاسبه آنتروپی تحولات با تغییر دما،
  • جلسه 15 : ماشین حرارتی، چرخه کارنو، معرفی و مفهوم توابع انرژی آزاد، انرژی آزاد گیبس
  • جلسه 16 :معادلات ترمودینامیکی در محیطهای بسته، روابط ماکسول و معادله گیبس هلمولتز
  • جلسه 17 : قانون سوم ترمودینامیک، قوانین ریچارد و تورنتن در مورد قانون سوم
  • جلسه 18 : تابعیت آنتالپی، آنتروپی و انرژی آزاد گیبس از فشار
  • جلسه 19 : تابعیت انرژی آزاد گیبس از فشار گازهای حقیقی و مفهوم فیوگاسیته
  • جلسه 20 : تغییرات انرژی آزاد گیبس برحسب دما
  • جلسه 21 : بررسی ترمودینامیکی واکنشها شیمیایی و ثابت تعادل
  • جلسه 22 : انواع ثابتهای تعادل (فشاری،غلظتی و درصد مولی) و روابط بین آنها
  • جلسه 23 : انواع واکنشها در مهندسی مواد (همگن و ناهمگن) و محاسبه انرژی آزاد گیبس فاز چگال (مایع و جامد)
  • جلسه 24 : بررسی ترمودینامیکی واکنش اکسیداسیون فلزات

 

هدف از طرح درس
  • بررسی اهمیت رفتار گازها و آشنایی با گازهای ایداه آل و حقیقی و قوانین حاکم بر رفتار گازها
  • آشنایی با مفاهیم پارمترهای ترمودینامیکی مانند سیستم، محیط ، جهان سیستم و .....
  • آشنایی با قوانین اول ، دوم و سوم ترمودینامیک
  • بررسی واکنشهایی شیمیایی از دیدگاه ترمودینامیک
  • بررسی واکنشهای اکسیداسیون
تعداد واحد ۳
روش تدریس

پاورپونت و وایت برد

نحوه ارزیابی
  • - کوئیزها (حداقل 4 کوئیز) : 2 نمره از 20 نمره پایانی
  • - تکالیف درسی (حداقل 6 تکلیف ) : 3 نمره از 20 نمره پایانی
  • - آزمون میان ترم :  5 نمره از 20 نمره پایانی
  • - آزمون پایان ترم : 10 نمره از 20 نمره پایانی
  • فعالیت کلاسی (نمره مازاد) : 1 نمره  از نمره 20 نمره پایانی

 

زمان بندی و نحوه ارائه درس
  • - مروری بر جلسه گذشته کلاس برای یادآوری و حضور ذهن دانشجویان
  • - هر دو هفته یکبار کوئیز کلاسی برای مطالعه دانشجویان در طول ترم
  • - ارائه مطالب تئوری و مطالب تجربی و صنعتی در مورد مطالب مطرح شده
  • - مطرح کردن سواالات برای درک بهتر دانشجویان با مطالب کلاس
  • جمع بندی و اهمیت مطالب ارائه شده
  • - ارائه مباحث برای آمادگی دانشجویان برای جلسه آینده کلاس

اطلاعات کلاس

زمان برگزاری مکان برگزاری توضیحات فایل پیوست اول فایل پیوست دوم فایل پیوست سوم
یکشنبه 12-10 و سه شنبه 12-10 ساختمان 8 - طبقه 3 دانشکده مهندسی مکانیک

مثالهای عملی در مورد این درس

 - - -
پیش نیاز درس
  • شیمی عمومی
  • ریاضی عمومی 1
منابع

  1. معرفی اصىل علم و مهندسی مىاد-تألیف دکتر محمد ریاحی، مهندس محمد فرجی-1383-انتشارات دانشگاه علم و صنعت ایران
  2. 1996-Principles of Materials Science and Engineering, W. F. Smith, 3ED, McGraw Hill
  3. Engineering Materials, Properties and selection, K. G. Budinski and M. K. Budinski, 7
    ED, Prentice Hall, 2002
  4. اصول علم و مهندسی مواد کلیستر ترجمه دکتر علی شکوه فر
  5. اصول علم و مهندسی مواد ون ولک ترجمه دکتر اشرفی زاده
طرح درس
  1. جلسه 1 : مقدمه بر علم مواد (انواع مواد مهندسی فلزات، غیر فلزات ، کامپوزیتها، پلیمرها و سرامیکها) ، جایگاه متالورژی فیزیکی در مهندسی مواد، کاربرد و اهمیت آن در مهندسی مکانیک
  2. جلسه 2 : ساختمان اتمی، آرایش الکترونها در اتم، طبقه بندی عناصر (بر طبق جدول تناوبی و بر اساس خواص عناصر)، پیوندهای اتمی و انواع آنها و مقایسه پیوندها اتمی با یکدیگر
  3. جلسه 3: شبکه های فضایی (سیستمهای کریستالی)، سیستمهای مهم کریستالی در فلزات (B.C.C. ، F.C.C و H.C.P.) و تعیین فاکتور فشردگی
  4. جلسه 4 : صفحات و جهات کریستالی (اندیس میلر)، مکانیزم تبلور و نیروی ایجاد تبلور
  5. جلسه 5 : نواقص کریستالی، اثبات وجود نقص در شبکه کریستالی، عیوب نقطه ای ( جاهای خالی، ببین نشینی و جانشینی)، علت افزایش انرژی شبکه به دلیل وجو عیب
  6. جلسه 6 : عیوب خطی (نابجاییها)، علت ایجاد ناجاییها در شبکه، تاثیر نابجایی ها بر خواص مکانیکی
  7. جلسه 7 :عیوب سطحی (مرز دانه ها (Grain Boundry)، نقص در چیدن (Stacking Fault))، عیوب قطعات ریخته گری
  8. جلسه 8 : علت مشاهده مرز دانه ها، روشهای تعیین اندازه دانه ،
  9. جلسه 9 : ساختار آلیاژها، انجماد فلزات خالص (نمودار دما-زمان)، محلول جامد، شرایط انحلال دو فلز در یکدیگر، انواع فازهای جامد در مواد
  10. جلسه 10 : انواع دیاگرامهای فازی در مهندسی مواد، روش رسم دیاگرام محلول جامد (نمودارهای دما-زمان)، مشخصات دیاگرام محلول جامد، تعیین ترکیب شیمیایی فازها، درصد فازها (قانون اهرم)، رسم سطح مقطع، تدوین جدول آنالیز فازی
  11. جلسه 11 : بررسی پدیده کورنیک (Corring) و علت ایجاد آن ، تعریف نفوذ و انواع مکانیزمهای نفوذ
  12. جلسه 12 : دیاگرام فازی یوتکتیک (روش رسم و مشخصات این دیاگرام)، بررسی واکنش یوتکتیک و ایجاد ساختار لایه لایه ، آنالیز فازی  آلیاژ یوتکتیک
  13. جلسه 13 : بررسی آلیاژهای هیپو یوتکتیک و هایپر یوتکتیک، تدوین جدول آنالیز فازی آنها، تعیین میزان فازهای الفا اولیه (هیپو) و بتای اولیه (هایپر) و تعیین درجه آزادی برای آلیاژ یوتکتیک
  14. جلسه 14 :  دیاگرام فازی پری تکتیک (روش رسم و مشخصات این دیاگرام)، بررسی واکنش پری تکتیکی و چگونگی ایجاد فاز آلفا از فاز مذاب و فاز بتا)، آنالیز فازی آلیاژ پری تکتیک
  15. جلسه 15 : بررسی آلیاژهای هیپو پری تکتیک و هایپر پری تکتیک، تدوین جدول آنالیز فازی آنها، تعیین میزان فازهای الفا اولیه (هیپو) و بتای اولیه (هایپر) و تعیین درجه آزادی برای آلیاژ پری تکتیک
  16. جلسه 16 : دیاگرام فازی منوتکتیک (مشخصات این دیاگرام)، بررسی واکنش منوتکتیک، آنالیز فازی آلیاژ منوتکتیک (بصورت تکلیف کلاسی)
  17. جلسه 17 : ترکیبات و فازهای میانی ، چگونگی تشکیل این فازها و ترکیبات، انواع آنها، بررسی پدیده پلی مورفیسم
  18. جلسه 18 : دیاگراهای فازی پیچیده، طریقه نامگذاری فازها در دیاگرام، واکنشهای در حالت جامد (یوتکتوئید و پری تکتوئید)
  19. جلسه 19 :دیاگرامهای فازی آهن - کربن، بررسی فازهای فریت ، آستنیت، آهن دلتا و ترکیب میانی سمنتیت، واکنشهای دیاگرام آهن - کربن، فولادها، چدنها
  20. جلسه 20 : آنالیز فازی فولادهای یوتکتوئید، هیپویوتکتوئید و هایپریوتکتوئید (تعیین ترکیب شیمیایی فازها، درصد فازها ، سطح فولادها)
  21. جلسه 21 : آنالیز فازی چدنهای سفید یوتکتوئید، هیپویوتکتوئید و هایپریوتکتوئید(تعیین ترکیب شیمیایی فازها، درصد فازها ، سطح چدنهای سفید)
  22. جلسه 22 : چگونگی تشکیل چدنهای خاکستری، آنالیز فازی چدنهای خاکستری، بررسی اجمالی سایر چدنها (چدن مالیبل، داکتیل، چدن خالدار و ....)
  23. جلسه 23 : بررسی انواع فولادها (فولادهای فریتی پرلیتی، فولادهای بینتی ، فولادهای مارتنزیتی)
  24. جلسه 24 : بررسی خواص مواد سرامیکی، پلمیری و مقایسه آلیاژها آهنی (فولادها و چدنها) با آنها، جمع بندی نهایی در مورد درس علم مواد
هدف از طرح درس

معرفی اصول ریز ساختار اتمی، مولوکولی از نظر علمی و مهندسی آنها، آشنایی دانشجویان با انواع مواد مهندسی ، تقسیم بندی آنها، خواص و ویژگیها مواد مهندسی، آشنایی با فازها و ترکیبات میانی در حالت جامد، دیاگرامهای فازی و دیاگرام اهن کرین و واکنشها و تحولات بین فازی و آشنایی با فولادها و چدنها و انواع آنها

تعداد واحد ۳
روش تدریس
  • ویدیو پروژکتور
  • وایت برد
نحوه ارزیابی
  • تکالیف کلاسی :3 نمره از 20 نمره نهایی
  • آزمون میان ترم : 5 نمره از 20 نمره نهایی (این آزمون ممگن است به صورت کوئیزهای 0.5 تا 1 نمره ای در صول ترم انجام شود)
  • آزمون پایان ترم : 12 نمره از 20 نمره نهایی
  • فعالیت کلاسی : 1 نمره (مازاد)
زمان بندی و نحوه ارائه درس
  • - مروری بر جلسه گذشته کلاس برای یادآوری مباحث جلسه قبل کلاس به منتظور آمادگی دانشجویان برای ادامه درس
  • - درصورت ضرورت : هر دو هفته یکبار کوئیز کلاسی برای مطالعه دانشجویان در طول ترم
  • - مطرح کردن سواالات برای درک بهتر دانشجویان با مطالب کلاس
  • - جمع بندی و اهمیت مطالب ارائه شده
  • - ارائه مباحث برای آمادگی دانشجویان برای جلسه آینده کلاس

اطلاعات کلاس

زمان برگزاری مکان برگزاری توضیحات فایل پیوست اول فایل پیوست دوم فایل پیوست سوم
یکشنبه 10-8 و دوشنبه 15-14 ساختمان 8 ، طبقه 4 مهندسی مکانیک

قسمتی از پاورپونت تا ابتدای نمودار آهن - کربن بارگذاری شده است.

 - - -
تعداد واحد ۳
روش تدریس
  1. ویدیو پروژکتور
  2. وایت برد
نحوه ارزیابی
  1. تکالیف کلاسی :3 نمره از 20 نمره نهایی
  2. آزمون میان ترم : 5 نمره از 20 نمره نهایی (این آزمون ممگن است به صورت کوئیزهای 0.5 تا 1 نمره ای در صول ترم انجام شود)
  3. آزمون پایان ترم : 12 نمره از 20 نمره نهایی
  4. فعالیت کلاسی : 1 نمره (مازاد)
زمان بندی و نحوه ارائه درس
  1. مروری بر جلسه گذشته کلاس برای یادآوری مباحث جلسه قبل کلاس به منتظور آمادگی دانشجویان برای ادامه درس
  2. - درصورت ضرورت: هر دو هفته یکبار کوئیز کلاسی برای مطالعه دانشجویان در طول ترم
  3. - مطرح کردن سواالات برای درک بهتر دانشجویان با مطالب کلاس
  4. - جمع بندی و اهمیت مطالب ارائه شده
  5. - ارائه مباحث برای آمادگی دانشجویان برای جلسه آینده کلاس
 

اطلاعات کلاس

زمان برگزاری مکان برگزاری توضیحات فایل پیوست اول فایل پیوست دوم فایل پیوست سوم
دوشنبه 17-16 و چهارشنبه 12-10 ساختمان 8 ، طبقه 4 مهندسی مکانیک

قسمتی از پاورپونت تا ابتدای نمودار آهن - کربن بارگذاری شده است.

 - - -
پیش نیاز درس

ندارد

منابع

 

طرح درس
  1. جلسه 1 : آشنایی با اصول و مبانی انجماد و اهمیت، جایگاه و کاربرد انجماد در مهندسی مواد و بررسی اجمالی در خصوص نمودار دما - زمان و اهمیت این نمودارها در انجماد فلزات
  2. جلسه 2 : بررسی، مطالعه و تعریف سیالها و مذابها، شباهتها و تفاوتهای سیالها و مذابهای فلزی، بررسی خواص انتقالی (ویسکوزیته و انتقال حرارت) و خواص فیزیکی (فشار هیدوراستاتیک)، روشهای نوین مطالعه مذابها (بصورت سمینار کلاسی)
  3. جلسه 3: بررسی ساختار درونی مذابها با استفاده تابع توزیع شعاعی (RDF) و بررسی جنبه های ترمودینامیکی مذابها (تغییر حجم، گرمای نهان ذوب و آنتروپی ذوب)
  4. جلسه 4 : تئوری ساختارهای مذابهای فلزی (تئوری تراکمی ، تئوری شبکه ای و تئوری هندسی)
  5. جلسه 5 : ادامه مبحث تئوری ساختارهای مذابهای فلزی (مدل واکنش منظم- نامنظم، تئوری اندازه دانه و تئوری نابجایی)
  6. جلسه  6 : بررسی فرآیند ذوب، ماهیت فرآیند ذوب و مدلهای آن (مدل لیندمن و مدل شبکه ای)، فوق گرمایش در فرآیند ذوب، کریستالهای مایع
  7. جلسه 7 : ترمودینامیک انجماد، آنتالپی، مفهوم ظرفبت حرارتی، آنتروپی، نیروی محرکه انجماد (بررسی نمودارهای آنتالپی، آنتروپی و انرژی آزاد گیبس بر حسب دما) و آنالیز حرارتی فرآیند انجماد
  8. جلسه 8 : تاخیر در انجماد (تئوری جواه زنی)، انرژی سطحی، نظریه جوانه زنی، انواع جوانه زنی (همگن و ناهمگن)، بررسی علت تاخیر در انجماد، محاسبه شعاع و انرژِ آزاد بحرانی جوانه زنی همگن و بررسی تئوریکی سرعت جوانه زنی همگن، مقایسه سرعت جوانه همگن تئوری با عمل
  9. جلسه 9 : جوانه زنی ناهمگن، تاثیر زاویه ترشوندگی بر شکل جوانه ناهمگن، محاسبه شعاع و انرژِ آزاد بحرانی جوانه زنی ناهمگن و بررسی تئوریکی سرعت جوانه زنی ناهمگن، مقایسه سرعت جوانه ناهمگن تئوری با عمل، جوانه زنی روی سطوح ناصاف
  10. جلسه 10 : جوانه زاها و شرایط حاکم بر آنها، ظرفبت حرارتی جوانه زاها، جوانه زاهای آلومینیم و فولاد، نکات مهم در مورد استفاده از جوانه زا، جوانه زنی در آلیاژها، نظریه های نوین جوانه زنی (نظریه های چالمرز و هال)
  11. جلسه 11 : تعریف رشد مفاهیم انرژی سطحی و کشش سطحی، انواع فصل مشترکهای مذاب و جامد و ویژگیهای آنها، علت تشکیل انواع فصل مشترک از دیدگاه ترمودینامیک،
  12. جلسه 12 : فاکتورجادهی و مکانیزمهای رشد، انیزوتروپی رشد، منابع انرژی در سطح جامد، انواع رشد فصل مشترک جامد
  13. جلسه 13 : پارامترهای موثر بر ساختار فصل مشترک (آنالیز جکسون)، علت تشکیل فصل مشترکهای مختلف , بررسی آلیاژهای Al-Si
  14. جلسه 14 : ارئه فرمولها و قوانین انواع سرعت رشد ( مکانیزم رشد نرمال؛ رشد جانبی، جوانه زنی مکرر سطحی و جوانه زنی مارپیچی) و مقایسه مکانیزمهای رشد
  15. جلسه 15 : بررسی مورفولوژی رشد در فلزات خالص و آلیاژها، انواع مدلهای انجمادی ( انجماد تعادلی و انجماد غیرتعادلی : 1- اختلاط کامل- توزیع یکنواخت در مذاب(معادله شیل)، 2- عدم اختلاط و نفوذ کامل در مذاب و 3- نفوذ کامل در مذاب -اختلاط جزئی)      
  16. جلسه 16 : جدایش ریز و درشت، راههای جلوگیری از آن و ساختار قطعات ریختگی (دانه های ستونی، محوری) و بررسی مکانیزمهای آنها
هدف از طرح درس

آموزش مطالب تکمیلی به داشجویان در مورد اصول و مبانی علمی انجماد فلزات و چگونگب تاثیر انجماد بر ریزساختار و خواص قطعه ریخته شده 

تعداد واحد ۲
روش تدریس
  • ویدیو پروژکتور
  • وایت برد
نحوه ارزیابی
  • سوالات تحقیقی کلاسی در طول ترم : حداکثر 2 نمره
  • سمینار کلاسی در مورد مباحث بروز انجماد فلزات : 1 تا 2 نمره مازاد بر نمره نهایی
  • آزمون پایان ترم : 18 نمره

 

زمان بندی و نحوه ارائه درس
  • مروری بر جلسه گذشته کلاس برای یادآوری مباحث مطرح شده در جلسه قبل
  • - مطرح کردن سوالات در طول کلاس برای درک بهتر دانشجویان با مطالب کلاس
  • جمع بندی و اهمیت مطالب ارائه شده در هر جلسه کلاس
  • - ارائه مباحث برای آمادگی دانشجویان برای جلسه آینده کلاس

اطلاعات کلاس

زمان برگزاری مکان برگزاری توضیحات فایل پیوست اول فایل پیوست دوم فایل پیوست سوم
یکشنبه 16-14 ساختمان 8 طبقه 3 مهندسی مکانیک

قسمتی از پاوپونت درس در فایل پیوست آورده شده است

 - - -
پیش نیاز درس

ندارد

منابع

طرح درس
  1. آشنایی با میانی سینتیک و کاربرد آن در مهندسی مواد، مروری بر نظریه های حالات متعادل و نامتعادل، قانون عمل جرم، اهمیت معادلات سرعت و کاربرد آن در مهندسی مواد
  2. مروری بر سرعت تحولات و واکنشهای یک طرفه، و دوطرفه با درجه های 1 ، 2 و 3 و بالاتر
  3. روشهای آنالیز ریاضی حل معادلات سرعت (روش مشتق، روش انتگرال و ....) و بررسی معادلات درجه متغیر
  4. بررسی اثر دما (معادله آرنیوس) و کاتالیزورهای همگن و ناهمگن (جوانه زاها) بر سرعت واکنشها و و تحولات و مکانیزم حاکم بر آنها
  5. مبانی و اصول نفوذ در جامدات، قوانین فیک و معادله سرعت تحولات فیزیکی تحت کنترل نفوذ مانند جوانه زنی ، رشد و ....
  6. اهمیت انرژی اکتیواسیون (فعال سازی) و روشهای تعیین انرژی اکیتواسیون، تعیین نوع تحول بر اساس آن (واکنشهای قیزیکی، فیزیکوشیمیایی و شیمیایی )
  7. تلفیق سینتیک شیمیایی (واکنشهای شیمیایی) و سینتیک انتقال (فرآیندهای تحت کنترل نفوذ) و رسم مدارهای معادل برای آنها
هدف از طرح درس

آشنایی دانشجویان با مباحث سینتیک تحولات در مهندسی مواد به منظور دستیابی به معادله سرعت و پیش بینی مکانیزم تحولاتی از قبیل واکنشهای شیمیایی، تحولات نفوذی و ...

تعداد واحد ۲
روش تدریس
  • استفاده از ویدیو پروژکتور
  • استفاده از وایت برد
نحوه ارزیابی

تکالیف و سوالات در طول ترم : 2 نمره از نمره نهایی

آزمون نهایی : 8 نمره از نمره نهایی

(این درس بطور مشترک با استاد دیگر گروه مهندسی مواد ارائه میشود)

زمان بندی و نحوه ارائه درس
  • - مروری بر جلسه گذشته کلاس برای یادآوری و حضور ذهن دانشجویان
  • - مطرح کردن سواالات برای درک بهتر دانشجویان با مطالب کلاس
  • جمع بندی و اهمیت مطالب ارائه شده
  • - ارائه مباحث برای آمادگی دانشجویان برای جلسه آینده کلاس

اطلاعات کلاس

زمان برگزاری مکان برگزاری توضیحات فایل پیوست اول فایل پیوست دوم فایل پیوست سوم
چهارشنبه 10-8 ساختمان 8 طبقه 3 دانشکده مهندسی مکانیک

دانشجویان میتوانند علاوه بر منابع اعلام شده از کتاب فرآیندهای سینتیکی در مهندسی مواد و متالورژی تالیف دکتر خطیب الاسلام صدرنژاد استفاده کنند

 - - -
پیش نیاز درس

---

منابع

.Solidification Processing, Merton C. Flemings, McGraw-Hill, 1974
.Solidification and Casting, G.J. Davis, Wiley, 1973
.Fundamentals of Solidification, W. Kurz, D.J. Fisher, Trans Tech Publications, 1986
.Science and Engineering of Casting Solidification, D.M. Stefanescu, Springer US, 2009
فایل پیوست اول final Solidification Arshad enghlish pdf (14032).pdf
طرح درس

Session 1: Introduction to the Principles and Fundamentals of Solidification Importance, significance, and applications of solidification in materials engineering Overview of temperature-time diagrams and their importance in the solidification of metals.

Session 2: Study, and Definition of Liquids and Melts Similarities and differences between liquids and metallic melts Study of transport properties (viscosity and heat transfer) and physical properties (hydrostatic pressure) Modern methods for studying melts (as a class seminar).

session 3: Study of the Internal Structure of Melts Using the Radial Distribution Function (RDF) Study of the thermodynamic aspects of melts (volume change, latent heat of fusion, and entropy of fusion).

session 4: Theory of the Structures of Metallic Melts Theories of metallic melts: Condensation theory, Lattice theory, and geometrical theory.

Session 5: Continuation of the Theory of Metallic Melts Structures Regular-Disordered reaction model, grain size theory, and dislocation theory (as a class seminar).

session 6: study of the Melting Process Nature of the melting process and its models (Lindeman model and Lattice model) Superheating in the melting process.

Session 7: Thermodynamics of Solidification, concept of heat capacity, entropy, and driving force of solidification Examination of enthalpy, entropy, and Gibbs free energy diagrams as a function of temperature Thermal analysis of the solidification process.

Session 8: Delay in Solidification Nucleation theory, nucleation theory, and types of nucleation (homogeneous and heterogeneous) Study of the causes of solidification delay Calculation of the critical radius and free energy for homogeneous nucleation Theoretical analysis of the homogeneous nucleation rate Comparison of theoretical and experimental homogeneous nucleation rates.

Session 9: Heterogeneous Nucleation The effect of contact angle on the shape of heterogeneous nucleation Calculation of the critical radius and free energy for heterogeneous nucleation Theoretical analysis of the heterogeneous nucleation rate, Comparison of theoretical and experimental heterogeneous nucleation rates,

Session 10: Nucleating Agents and the Conditions Governing Them, Heat capacity of nucleating agents Nucleating agents, in aluminum and steel Important considerations in the use of nucleating agents.

Session 11: Definition of Growth, Types of interfaces between liquid and solid phases and their characteristics, The reason for the formation of different types of interfaces from a thermodynamic perspective.

Session 12: Growth Mechanisms Anisotropy of growth, Energy sources at the solid surface, Types of solid-solid interface growth

Session 13: Parameters Affecting Interface Structure (Jackson Analysis), Reasons for the formation of different interfaces, Study of Al-Si alloys.

Session 14: Presentation of Formulas and Laws for Various Growth Rates, Mechanisms of normal growth, lateral growth, surface repetitive nucleation, and spiral nucleation, Comparison of growth mechanisms.

Session 15: study of Growth Morphology in Pure Metals and Alloys, Types of solidification models (equilibrium and non-equilibrium solidification): 1. Complete mixing - Uniform distribution in the melt (Sheil equation), 2. Not mixing and complete diffusion in the melt, 3. Complete diffusion in the melt - Partial mixing.

Session 16: Summary of the topics presented in the course.
هدف از طرح درس

Teaching supplementary materials to students regarding the principles and scientific foundations of metal solidification and how solidification affects the microstructure and properties of the cast part

تعداد واحد ۲
روش تدریس

Video projector

whiteboard

نحوه ارزیابی

Class research questions: 4 Points

Class seminar: 2 points (excess Point)

Final Exam: 16 points

زمان بندی و نحوه ارائه درس

Review of the previous class session to refresh the topics discussed in the last session

presenting topics to prepare students for the next session

Summary and importance of the topics presented in each class session

اطلاعات کلاس

زمان برگزاری مکان برگزاری توضیحات فایل پیوست اول فایل پیوست دوم فایل پیوست سوم
Sunday 10-12 Building 8, third floor, Faculty of Mechanical Engineering

For Foreign Students

 - - -
پیش نیاز درس
  1. شیمی فیزیک مواد
  2. ریاضی عمومی
  3. معادلات دیفرانسیل
منابع

فایل پیوست اول thermodyamics (final)(PDF).pdf
طرح درس

جلسه 1 : مروری بر شیمی فیزیک (حالات ماده، خواص گازها و قوانین حاکم برآنها، تئوری جنبشی گازها، گازهای غیرایده­آل و گازهای واندروالس، تراکم گازها، شرایط بحرانی)

جلسه 2 : ادامه مروری بر شیمی فیزیک (مفاهیم ترمودینامیک از قبیل سیستم، محیط، جهان سیستم، منابع حرارتی و مکانیکی، کار و .....)

جلسه 3 : قانون اول ترمودینامیک (تعیین توابع حالت انرژی داخلی و آنتالپی و مفهوم ظرفیت حرارتی)

جلسه 4 : قانون دوم ترمودینامیک (تعریف آنتروپی، جنبه آماری آنتروپی)

جلسه 5 : ادامه قانون دوم ترمودینامیک (جنبه آماری آنتروپی و بررسی مثالهایی در این مورد)

جلسه 6 : توابع انرژی آزاد، معادله گیبس هلمولتز و قانون سوم ترمودینامیک، تابع انرژی آزاد از فشار(فیوگاستیه)، تعادل واکنشهای شیمیایی، ثوابت تعادل، انرژی آزاد فاز چگال، مفهموم اکیتوتیه

جلسه 7 : بررسی ترمودینامیکی اکسیداسیون و اثر ذوب فلز و اکسید فلز بر نمودارهای انرژی آزاد گیبس با دما

جلسه 8 : دیاگرام الینگهام، مفهموم خطوط در آن، رسم دیاگرام و تعیین نقاط مبنا واکنش احیا توسط H2 و CO

جلسه 9 : تعادل در سیستمهای یک جزئی (مفهوم تعادل، بررسی آب بعنوان سیستم یک جزئی)

جلسه 10 : معادله کلازیوس-کلاپیرون و فرم انتگرالی آن

جلسه 11 : رسم نمودارهای فازی یک جزئی و تاثیر فشار گاز خنثی بر فشار بخار

جلسه 12 : مبانی ترمودینامیک محلولها (انواع سیستمها، پارامتراهای موثر بر انحلال)

جلسه 13 : مبانی ترمودینامیک محلولها (انواع سیستمها، پارامتراهای موثر بر انحلال)

جلسه 14 : تاثیر انحلال برفشار بخار (اثرسطح محلول و نیروی جاذبه و دافعه اتمهای ناهمنام در محلول)

جلسه 15 : محلولهای ایده آل (قانون رائولت) و محلولهای رقیق (قانون هنری) و محلولهای غیرایده آل

جلسه 16 : مفهموم اکتیویته در محلولها و مقادیر مولار جزئی

جلسه 17 : معادله گیبس دوهم، ارتباط مقادیر مولار جزئی اجزاءی محلول و تاثیر انحلال بر انرژی آزاد گیبس

جلسه 18 : خواص محلولهای ایده آل (تغییر حجم، آنتالپی، آنتروپی و انرژی آزاد در اثر انحلال)

جلسه 19 : خواص محلولهای غیرایده آل (توابع اضافی، ضریب اکتیویته، ارتباط بین اجزای محلول)

جلسه 20 : تابع آلفا و محلول باقاعده و خواص محلولهای باقاعده (آنتالپی، آنتروپی و انرژی آزاد)

جلسه 21 : تئوری نیمه شیمیایی محلولها، بررسی رفتار محلولها از دیدگاه تئوری نیمه شیمیایی

جلسه 22 : حالت استاندارد و انواع آن (استاندارد رائولتی، هنری و یک درصد وزنی) و ارتباط بین حالتهای مختلف استاندارد

جلسه 23 : بررسی سیستمهای دوجزئی (بررسی تعادل در این سیستمها، اهمیت نمودارهای ΔGM-X در ارتباط به تعادل فاز)

جلسه 24 : علت دوفازی شدن ، نمودارهای اکتیویته بر حسب ترکیب شیمیایی

جلسه 25 : رسم دیاگرام فازی محلول جامد با استفاده ازنمودارهای ΔGM-X  

جلسه 26 : محاسبه کمیتهای ترمودینامیکی از دیاگرامهای فازی

هدف از طرح درس
  • کاربرد و اهمیت ترمودینامیک در مهندسی مواد.
  • بررسی ترمودینامیکی واکنشهای اکسیداسیون، احیا با منواکسید کربن و هیدروژن (دیاگرام الینگهام).
  • بررسی ترمودینامیکی سیستمهای یک جزئی (معادله کلازیوس کلاپیرون).
  • رسم دیاگرامهای یک جزئی
  • ترمودینامیک محلولها (مفهموم محلول، عوامل موثر بر انحلال، قوانین محلولها، رابطه گیبس دوهم ، محلولهای با قاعده و مدل نیمه شیمیایی محلولها)
  • تعادل فازی در سیستمهای دوجزئی (مفهوم تعادل، نمودارهای اکیتیویته در سیستمهای دوجزئی و ....)
تعداد واحد ۳
روش تدریس

پاورپونت

وایت برد

نحوه ارزیابی
  • - کوئیزها (حداقل 4 کوئیز) : 2 نمره از 20 نمره پایانی
  • - تکالیف درسی (حداقل 6 تکلیف ) : 2 نمره از 20 نمره پایانی
  • - آزمون میان ترم  اول :  2 نمره از 20 نمره پایانی
  • - آزمون میان ترم دوم :  4 نمره از 20 نمره پایانی
  • - آزمون پایان ترم : 10 نمره از 20 نمره پایانی
  • فعالیت کلاسی (نمره مازاد) : 1 نمره  از نمره 20 نمره پایانی
زمان بندی و نحوه ارائه درس
  • -مروری بر جلسه گذشته کلاس برای یادآوری و حضور ذهن دانشجویان
  •  هر دو هفته یکبار کوئیز کلاسی برای مطالعه دانشجویان در طول ترم
  •  ارائه مطالب تئوری و مطالب تجربی و صنعتی در مورد مطالب مطرح شده
  •  مطرح کردن سواالات برای درک بهتر دانشجویان با مطالب کلاس
  • -جمع بندی و اهمیت مطالب ارائه شده
  •  ارائه مباحث برای آمادگی دانشجویان برای جلسه آینده کلاس

اطلاعات کلاس

زمان برگزاری مکان برگزاری توضیحات فایل پیوست اول فایل پیوست دوم فایل پیوست سوم
یکشنبه 16-14 و دوشنبه 16-14 ساختمان 8 - طبقه 3 دانشکده مهندسی مکانیک - - -
پیش نیاز درس
  1. خواص فیزیکی 2
  2. پدیده های انتقال
منابع

طرح درس

جلسه 1 : آشنایی با انجماد فلزات و اهمیت آن در مهندسی مواد، کاربردهای انجماد (بررسی ریزساختار قطعات ریختگی، تولید ساختارهای جهت دار، تولید ساختار نانو، تولید فلزات شیشه ای با استفاده از انجماد)

جلسه 2 : ساختار مذابهای فلزی، بررسی تغییر خواص ماکروسکوپی در حین انجماد مانند تغییر حجم، دانسیته، حفرات، انرژی پیوند، بی نظمی در مذاب و تغییر فاصله بین اتمی و عدد همسایگی در مذابها)

جلسه 3 : تئوری های موجود برای ساختار مذاب (تئوری شبکه ای، تئوری تراکمی ، تنئوری هندسی)

جلسه 4 : تابع توزیع شعاعی (RDF)، اهمیت آن در بررسی ساختارمذابها

جلسه  5 : ترمودینامیک انجماد (توصیف نیروی محرکه انجماد)، بررسی نمودارهای آنتالپی، آنتروپی و انرژی آزاد گیبس با دما در طی فرایند انجماد

جلسه  6 : آنالیز حرارتی (رسم نمودار دما- زمان)، اهمیت این نمودار در انجماد فلرات، اثر انتقال حرارت قالب بر دیاگرامهای دما-زمان

جلسه  7 : تاخیر در انجماد، جوانه زنی همگن، تئوری حاکم بر آن (معادله یانگ)، محاسبه شعاع بحرانی و انرژی آزاد بحرانی

جلسه 8 : مفهموم فوق تبرید (تحت تبرید)، ارتباط آن با شعاع بحرانی و انرژی آزاد بحرانی و اثر فوق تبرید بر دیاگرام انرژی آزاد برحسب شعاع

جلسه 9 : سرعت جوانه زنی همگن، فاکتور فرکانس، رسم نمودار سرعت جوانه زنی همگن و مقایسه آن با سرعت جوانه همگن در عمل

جلسه  10 : جوانه زنی ناهمگن، محاسبه شعاع بحرانی و انرژی آزاد بحرانی، مقایسه شعاع و انرژی آزاد بحرانی جوانه زنی همگن و ناهمگن، رسم نمودارها انرژی آزا  برحسب شعاع جوانه زنی همگن و ناهمگن

جلسه  11 : سرعت جوانه زنی ناهمگن، فاکتور فرکانس، رسم نمودار سرعت جوانه زنی ناهمگن و مقایسه آن با سرعت جوانه ناهمگن در عمل

جلسه 12 : رشد فاز جامد (مروری بر انواع فصل مشترک مذاب وجامد، فاکتور جادهی، پارامترهای موثر برساختار فصل مشترک، ارائه فرمولهال و قوانین سرعت رشد)

جلسه 13 : انواع فصل مشترک مذاب/جامد، علت تشکیل فصل مشترکهای مختلف در فلزات (از دیدگاه ترمودینامیک)

جلسه 14 : فاکتورجادهی، انیزوتروپی رشد، عوامل ایجاد انیزوتروپی ، انرژی فصل مشترک و منابع انرژی در سطح

جلسه 15 : پارامترهای موثر بر ساختار فصل مشترک (آنالیز جکسون)، علت تشکیل فصل مشترکهای مختلف در مواد و نتایج حاصل از بررسی، بررسی فصل مشترک در آلیاژهای آلومنینم-سیلسیم یوتکتیک، هایپر و هیپو

جلسه 16 :انواع مکانیزمهای رشد، مکانیزم رشد نرمال (فصل مشترکهای ناصاف)، مکانیزم رشد جانبی (فصل مشترکهای ناصاف)، معادلات سرعت آنها

جلسه 17 : بررسی فوق تبرید در معادله سرعت رشد، معادله سرعت رشد جوانه زنی مکرر سطحی، معادله سرعت رشد جوانه زنی مارپیچی (رشد مارپیچی)

جلسه 18 : موفولوژی رشد در فلزات خالص، شیب دمایی مثبت در مذاب (قالب عایق)، شیب دمایی منفی در مذاب (مذاب سرد)، ویژگیهای دندریتها

جلسه 19 : انجماد آلیاژهای تک فازی، اصطلاحات مورد نیاز : ضریب توزیع تعادلی K.، شیب خط لیکوئیدوس m، مدل انجماد یک بعدی، ضریب نفوذ در مذاب DL و شیب حرارتی در داخل مذاب GL

جلسه 20 : انواع مدلهای انجمادی آلیاژهای تک فلز، انجماد تعادلی ، انجماد غیرتعادلی

جلسه 21 : انجماد تعادلی (شرایط انجماد تعادلی، رسم پروفیل غلظت در طی این انجماد، قانون اهرم)

جلسه 22 : انجماد غیرتعادلی تحت اختلاط کامل -نوع اول (رسم پروفیل غلظت در طی این انجماد، تعیین معادله غلظت (معادله شیل))

جلسه 23 : انجماد غیرتعادلی بدون اختلاط نفوذ - کامل در مذاب نوع دوم (رسم پروفیل غلظت در طی این انجماد، تعیین معادله پروفیل غلظت برای مذاب و جامد)

جلسه 24 : اصول و مبانی ریخته گری و اهمیت آن در ساخت قطعات (انواع روشهای ریخته گری، اهمیت کیفیت مذاب، اجزای قالب، تغذیه و مبردها و ...)

جلسه 25 : طراحی قالب، اصول طراحی راهگاه، حوضچه پای راهگاه، راهباره و ....

جلسه 26 : مباحث خاص در ریخته گری فلزات (ده قانون ریخته گری)

هدف از طرح درس
  • کاربرد و اهمیت انجماد فلزات در مهندسی مواد.
  • اهمیت و ارتباط انجماد فلزات با ریخته گری قطعات
تعداد واحد ۳
روش تدریس
  • پاورپونت
  • وایت برد
نحوه ارزیابی
  • تکالیف درسی (حداقل 4 تکلیف ) : 2 نمره از 20 نمره پایانی
  • آزمون میان ترم :  5 نمره از 20 نمره پایانی
  • آزمون پایان ترم : 13 نمره از 20 نمره پایانی
  • فعالیت کلاسی (نمره مازاد) : 1 نمره  از نمره 20 نمره پایانی
زمان بندی و نحوه ارائه درس
  • مروری بر جلسه گذشته کلاس برای یادآوری و حضور ذهن دانشجویان
  •  هر دو هفته یکبار کوئیز کلاسی برای مطالعه دانشجویان در طول ترم
  •  ارائه مطالب تئوری و مطالب تجربی و صنعتی در مورد مطالب مطرح شده
  •  مطرح کردن سواالات برای درک بهتر دانشجویان با مطالب کلاس
  • جمع بندی و اهامیت مطالب ارائه شده
  •  ارائه مباحث  برای آمادگی دانشجویان برای جلسه آینده کلاس

اطلاعات کلاس

زمان برگزاری مکان برگزاری توضیحات فایل پیوست اول فایل پیوست دوم فایل پیوست سوم
یکشنبه 17-16 و دوشنبه 12-10 ساختمان 8 - طبقه 3 دانشکده مهندسی مکانیک - - -
پیش نیاز درس

---

منابع

فایل پیوست اول solid state (14032) 1 pdf.pdf
طرح درس

جلسه 1 : آشنایی با تغییر حالت و اهمیت آن در مهندسی مواد، تعریف فاز ، تغییر حالت و انواع آن  

جلسه 2 : تعریف نفوذ و حرکت، انواع حرکت اتمی در تغییر حالت در جامد مقایسه حرکتها و تاثیر آن برنوع استحاله.

جلسه 3 : بررسی انواع دگرگونی (دگرگونی همراه با تغییر ترکیب شیمیایی – بررسی دیاگرام آهن-روی)، دگرگونی همراه با تغییر ساختار بلوری (آلوتروپیک ، استحاله مارتنزیتی) و بررسی این استحاله ها از دیدگاه ترمودینامیکی وعوامل موثر برآن از جمله سرعت استحاله ، نوع حرکت،

 جلسه 4 : دگرگونی توام با تغییر ترکیب شیمیایی و ساختار بلوری (بررسی استحاله یوتکتوئیدی آلومینیم – مس، آهن – کربن و آهن – نیکل)

جلسه 5 : دگرگونی توام با تغییر در نظم، انتفالات الکترونی و بررسی دگرگونی از دیدگاه همگن (استحاله اسپینودال) یا ناهمگن بودن در فاز جامد

جلسه 6 : نفوذ در جامدات، بررسی انواع شیب (گرانی، الکتریکی، تنشی، پتانسیل شیمیایی و دمایی) که منجر به دگرگونی فازی در جامد میشود ، تعریف نفوذ، رسم پروفیل غلظت و مکانیزمهای آن

جلسه 7 : قوانین فیک (بررسی قانون اول و دوم فیک)، ضریب نفوذ و عوامل موثر بر آن، انواع نفوذ در مواد.

جلسه 8 : بررسی قانون اول فیک (حالت ثبات ، اکسیداسیون فلزات و نفوذ گاز در فلزات)

جلسه 9 : بررسی قانون دوم فیک (حالت غیرثبات ، جسم نیمه نامحدود، زوج نیمه نامحدود، جواب فیلم نازک و سیستمهای محدود)

جلسه 10 : ضریب نفوذ، اوناع ضریب نقوذ (ذاتی، درخود، درهم)، محاسبه ضریب نفوذ درهم (روش بولتزمن ماتانو)، بررسی عوامل موثر بر نفوذ

جلسه 11 : انواع تبدیلات در فاز جامد (ساحتار مجدد، جانشینی)، پایداری و شبه پایداری فازهای جامد، مراحل تبدیلات همگن و نا همگن، بررسی انواع تحولات در مهندسی مواد (گاز-جامد، گاز-مایع، جامد-جامد) و سینیتک آنها

جلسه 12 : جنبه های ویژه تبدیل در فاز جامد، انرژی کرنشی ناشی از تحولات در فاز جامد، شکل ذرات فاز محصول جامد، انواع استحاله ها در فاز جامد (پرلیتی، رسوب سختی، اسپینودال، پلی مورفسیم استحاله توده ای) و بررسی مکانیزیم آنها

جلسه 13 : ادامه بررسی انواع استحاله ها در فاز جامد (تبدیل یاخته ای، تشکیل پرلیت، بینیت)، اهمیت دیاگرامهای TTT در تغییر حالتهای متالورژیکی و رسم این دیاگرامها

جلسه 14 : تعیین رژیم دمایی برای ایجاد مورفولوژیهای مختلف در فولادها با اسنفاده دیااگرامهای TTT ، بررسی چگونگی انجام استحاله پرلیتی و بینیتی

جلسه 15 : تبدبل جانشینی (تبدیل مارتنزیتی) ، ویژیگی ها و مشحصه اصلی آنها و چگونگی اناجم استحاله مارتنزیتی،

جلسه 16 : تغییر شکل  در فلزات، بررسی سختی ، استحکام و نرمی و اندازه دانه در اثر تغییر شکل، بررسی فرآیند بازیابی و تبلور مجدد ، مراحل و اهمیت آن

هدف از طرح درس
  • آشنایی با تمام تغییر حالتهای ممکن فازی در سیستمهای متالورژیکی
  • بررسی سینیتکی و ترمودینامیکی تغییر حالت در فاز جامد
تعداد واحد ۲
روش تدریس

پاورپونت 

وایت برد

نحوه ارزیابی
  • سوالات کلاسی : 1 نمره از 20 نمره پایانی
  • سمینار کلاسی :  2  نمره از 20 نمره پایانی
  • آزمون پایان ترم : 17 نمره از 20 نمره پایانی
  • فعالیت کلاسی (نمره مازاد) : 1 نمره  از نمره 20 نمره پایانی
زمان بندی و نحوه ارائه درس
  • مروری بر جلسه گذشته کلاس برای یادآوری و حضور ذهن دانشجویان
  • ارائه مطالب تئوری و مطالب تجربی و صنعتی در مورد مطالب مطرح شده
  • مطرح کردن سواالات برای درک بهتر دانشجویان با مطالب کلاس
  • جمع بندی و اهمیت مطالب ارائه شده
  • ارائه مباحث برای آمادگی دانشجویان برای جلسه آینده کلاس

اطلاعات کلاس

زمان برگزاری مکان برگزاری توضیحات فایل پیوست اول فایل پیوست دوم فایل پیوست سوم
دوشنبه 10-8 طبقه 3 - ساختمان 8 - دانشکده مهندسی مکانیک - - -