工程材料筆記
LWCJacky 2022/11/9 工程材料筆記
# 第二周
# 聚合物
- 塑膠、橡膠
- 高分子材料
# 依鍵結型式分類
- 金屬
- 自由電子較多
- 能導電
- 導熱性佳
- 陶瓷
- 電子大多成雙成對，自由電子較少
- 無法導電
- 可以阻熱
# 晶界
- 在結晶學中晶粒邊界是一種二維的晶體缺陷
- 在高溫時會產生結構問題
結晶型態，原子呈規則排列（有晶界） 非（結）晶型態：原子或分子在液態呈現不規則排列，但諾液態激冷$（10^6 k/llc）$則可形成非晶態（固態原子排列與液態相同）
# 依功能分類
- 半導體材料
- 生醫材料
- 儲氫材料
- 智能材料
# 依含碳量分類
- 低碳鋼
- （0.02％/0.04%～0.3％）
- 中碳鋼
- (0.3%~0.6%)
- (0.2%~0.7%)
- 高碳鋼
- (0.6％～2.0％)
# 依組織分類
- 亞共析鋼
- $<0.8%C$
- 共析鋼
- 玻來鐵
- $>0.8C$
- 過諾西鋼
- $>0.8%C$
# 依硬度分類
- 硬剛
- 低碳鋼
- 軟鋼
- 亞共析鋼
# 依用途
- 結構鋼
- 低碳鋼
- 亞共析鋼
- 軟鋼
- 工具鋼
- 模具鋼
# 最輕的結構材料（輕合金）
- 鎂合金
- 可抗電磁波
- 活性高易燃燒，不易加工
- 鋁
- 鈦
# amorphous 非晶態金屬
- ceramics
- metal
# 第三周
# 有磁性
- 麻田散鐵系
- （AISI 304,3xx)
- 肥粒鐵系
# 沒有磁性
- 沃斯田鐵系
# 超合金
- 在高溫amd/am 腐蝕性環境下仍具有一定的機械性質
- 以核電廠—渦輪機葉片
- 鐵基
- 鈷基
- 鎳基
# 添加合金元素
- c(碳)
- 強度
- 硬度
- Sn,Mn
- 特製用途
- s(熱裂）,p（冷裂）
- 不好元素
# 常見金屬成長方式
* 凝固模式：傳統凝固
* 結晶型態：多晶（等軸晶）
* 晶界：縱向，橫向
- 凝固模式：方向性凝固(最實用)
- 結晶型態：柱狀晶（多粒狀晶）
- 晶界：縱向晶界
- 凝固模式：單晶凝固
- 螺旋管：使只能一個柱狀晶能成長
- 結晶型態單一柱狀晶
- 晶界：完全沒有晶界
- 成本過高
# TABLE
- Low-c(mild steel軟鋼)
- M-c
- H-c
- 區分
- Low alloy
- 中合金 5%
- High alloy
- etaimless 不鏽鋼
- HSLA
- HS:剛強度
- LA:低合金鋼
# 第五周
# AISI
| AISI | 10 | 10 |
|---|---|---|
| 規範 | 碳鋼 | 含碳量0.10％ |
銅焊 Brazed 滾動製造 thead rolled 鍍鉻 chrinium plated
# 飛機最強結構（降落承重）
- 鉻鉬剛
# 陶瓷
- 晶鍵形式有關
- 不透明
- 鍵結強度高
# 依性質分類
- 具有半導體行為:整流器
- 具界電性（絕緣性）、壓電性、鐵磁性
- 電容器、傳感器
# 依結構分類
- 玻璃化（非結晶化）
- 為電絕緣體
- 陶瓷、玻璃
- 結晶質（體）
- 具耐高溫、耐高頻
- 例如：火星塞
# 應用分類
- 生醫陶瓷：
- HA Ca.p氫氧基磷灰石
# 離子鍵>共價鍵>金屬鍵
# 陶瓷材料強度比金屬更強
但陶瓷沒有遊離電子，鍵結很容易斷裂，無法承受變形。 金屬有游離電子，變形時還是可以獲得電子補充，可以承受一定變量的形變，鍵結不會斷裂。
# 聚合物
- 熱固性
- thermo settg
- 3D聚合 Cross-linkg
- 起初在低分子時具可塑性,聚合後成3D網狀結構，再加熱後並不會軟化
- 強度高，但無法回首使用
- 例如：環氧樹脂
- 熱塑性 thermoplastic
- 2D聚合
- 經聚合反應後，受熱可軟化，硬化/軟化過程可逆，具有良好的延性，成行後抗震
- 例如：PE,PVC,壓克力
# 鐵氟龍
- 耐熱、耐壓、耐磨
# 強化物（強度）+基地（韌性）
- （glass)fiber
- reinforced 強化
- plastic FRP
- metals 纖維強化塑膠
# 第六周
- 本徵半導體
- （四族）
- si,ge
- （四族）
- 非本徵半導體
- 多
- 3-5族
- GaAs 砷化鎵
- 3-5族
- 少
- 2-6族
- 多
- 半導體晶片
- 單晶
- 旋轉拉出成形
# 半導體製程
- 晶圓製造
- ic設計
- ic封裝
- ic測試
# 材料特性
- 高溫時晶粒的缺陷越高,
- 故晶粒越大強度越好
- 高溫時晶界不穩定,粗晶不易移動,故強度高
- 低溫時細晶強度好
- 低溫時晶界穩定
- 晶界可以阻擋差排移動,故強度高
# 差排
晶粒的線缺陷
- 0-D 點
- 1-D 線
- 2-D 面
- 3-D 體（立體）
# 性質
- 機械性質
- 原子排列（晶粒構造）
- 晶粒結構
- 相
- 物理性質
- 原子結構-電子排列結構
- 抗拉強度
- 材料受拉力（張力時）
- 在拉斷以前
- 每單位面積所能抵抗最大拉力
- 材料的最大拉力,非拉斷時拉力
- 但具有脆性材料拉斷時即為最大拉力
- 鑄鐵，水泥
- 但具有脆性材料拉斷時即為最大拉力
- 抗壓強度
- 材料抵抗被壓縮而破壞脂能力
- 例外
- 鑄鐵,水泥等很脆材料抗壓能力較強
- 抗疲勞強度
- 抵抗連續變化的破壞能力
- 例如
- 來回凹鐵絲會斷裂
- 韌性與脆性
- 難以破碎或斷裂,韌性
- 反之稱為脆性
- 可使用衝擊試驗法
- 可測量韌脆轉變溫度（DBTT)
- 潛變
- 材料最怕之一
- 不易被發現
- 類似慢性病
- 長時間受一定溫度下受力，經過長時間變化的特性
- 高溫受力原子化擴散
- 容易聚集
- 0.5tm(熔點)
- 材料最怕之一
# 腐蝕
- 被腐蝕液侵蝕,金屬被被消耗掉或選擇性消耗
- 應力腐蝕破壞（scc)
- 在應力＋腐蝕＝加速產生破壞
# 模具破裂原因
- 破損分析
- 安裝錯誤
- 材料是否正確
- 熱處理出問題
- 模擬
- 破損判定
# 材料試驗
- 目的: 獲得機械性質
- 作為機械設計或其他應用
- 監控材料品質（生產過程中監控）
- 檢查材料破損原因
# 第八周
# 疲勞會從表面產生
- 避免疲勞要先從表面處理開始
- 表面拋光
- 珠擊法
- 常溫加工
- 氮化
- 滲碳
- 疲勞試驗與潛變試驗所使用負荷有何不同？
- 擴散溫度
- 潛變試驗是施加一個固定的應力
- strain
- 磨平 拋光 淨蝕
# 腐蝕液
p68
# 破壞性檢測
- 拉伸試驗
- 衝擊試驗
# 非破壞性檢查
- 放射線探傷法
- x光
- 可以檢測內部與表面裂紋
- 判讀容易
- 缺點
- 平面缺陷通無法偵測
- x光
- 超音波探傷
- 裂紋靠近表面波形容易發生重疊，容易誤判
- 當角度不正確強度會變弱，容易得到錯誤結果
- 優點
- 平面缺陷可偵測
- 缺陷
- 缺陷大小難偵測
- 渦電流探傷法
- 磁粉探傷法
- 滲液探傷法
- 針對疲勞
- 只能用於表面烈紋檢測
# 表面
- RT
- UT
- MT
- ET
- PT
- 滲液探傷法
- 磁粉探傷法
- 渦電流探傷法
# 次表面
- 磁粉探傷法
- 渦電流探傷法
- RT
- UT
- MT
- ET
# 內部
- 超音波
- x光
- RT
- UT
# RT ps UT
# 第九周
# p81
# 原子鍵結形式p82(必考)
- 原子與原子間都有互相結合的傾向
- 離子鍵（Ionic Bond)
- nacl鹽巴
- 陶瓷
- 形成機制
- 以離子結合的鍵結
- 共價鍵（Covalent Bond)
兩個或兩個以上的金屬元素所組成
- 為絕緣體或半導體
- 結合力強有方向性
- 硬、脆而不具延性
- 配位數（Coordination Number)：8N
- 有機化合物級金屬間化合物
- 塑膠（高分子）、陶瓷
- 金屬鍵（Metallic Bond)
- 金屬
- 凡得瓦爾鍵（Hybrid Bond;Van der Waals Bonds)
# 八隅體
# 結金格子（lattice)p85
規則排列結金體，可在空間訂出最小單位稱基本格子。
- 晶面距離越長表示該面上的原子密度越高
- 原子受粒移動的傾向：d越小，原子吸引力越大-->越不容易移動
- 反過來說：面密度越高（d越小），則該面越容易受外力而移動
# 結金系統
- 方 a=b=c 加上 a=b!=c
- 斜 a!=b!=c
