NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR MATERIALTEKNOLOGI LØSNINGSFORSLAG

Like dokumenter
Eksamen i TMT 4185 Materialteknologi Tirsdag 12. desember 2006 Tid:

EKSAMEN I EMNE SIK5005 MATERIALTEKNOLOGI 2 MANDAG 5. MAI, LØSNINGSFORSLAG -

Meir om halvleiarar. Halvleiarteknologi

NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET Side 1 av 6 INSTITUTT FOR MATERIALTEKNOLOGI

NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR MATERIALTEKNOLOGI EKSAMEN I EMNE TMT4175 MATERIALTEKNOLOGI 2

Energiband i krystallar. Halvleiarar (intrinsikke og ekstrinsikke) Litt om halvleiarteknologi

Fysikk og teknologi Elektronikk FYS ) Det betyr kjennskap til Ohms lov : U = R I og P = U I

Varmebehandling av stål Frey Publishing

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN TMT4185 DES

Fysikk og teknologi - Elektronikk Mål for opplæringen er at eleven skal kunne

Basis dokument. 1 Solcelle teori. Jon Skarpeteig. 23. oktober 2009

Mange prosesser er betinget av diffusjonsprosesser. Eksempler er herding av stål (oppløsningsherding), settherding (karburisering) og nitrerherding.

Mange prosesser er betinget av diffusjonsprosesser. Eksempler er herding av stål (oppløsningsherding), settherding (karburisering) og nitrerherding.

Spenningskilder - batterier

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN FY1013 ELEKTRISITET OG MAGNETISME II Fredag 8. desember 2006 kl 09:00 13:00

ELEKTRISK STRØM 2.1 ELEKTRISK STRØM ATOMER

Fys2210 Halvlederkomponenter. Kapittel 1

Løsningsforslag til Øvingsoppgave 1. Et krystall er bygd opp av aggregat av atomer ordnet etter et regelmessig tredimensjonalt mønster.

DIFFUSJON I METALLER. DIFFUSJON - bevegelse av atomer. - størkning. foregår hurtigere i gass og smelte p.g.a. mindre effektiv atompakking

Plastisk deformasjon i metaller

Elektronikk med prosjektoppgaver FYS 1210

Energibånd i faste stoffer. Et prosjekt i emnet FY1303 elektrisitet og magnetisme, skrevet av Tord Hompland og Sigbjørn Vindenes Egge.

Metallene kjennetegnes mekanisk ved at de kan være meget duktile. Konstruksjonsmetaller har alltid en viss duktilitet og dermed seighet.

Løsningsforslag til ukeoppgave 15

EKSAMEN I: (MSK200 Materialteknologi) DATO: OPPGAVESETTET BESTÅR AV 3 OPPGAVER PÅ 4 SIDER + 3 SIDER VEDLEGG

DIFFUSJON I METALLER. DIFFUSJON - bevegelse av atomer. - størkning. foregår hurtigere i gass og smelte p.g.a. mindre effektiv atompakking

Elastisitet, plastisitet og styrking av metaller

UKE 4. Thevenin Spenningskilde og effektoverføring Fysikalsk elektronikk Ledere, isolatorer og halvledere, doping Litt om AC

Løsningsforslag i stikkordsform til eksamen i maskindeler og materialteknologi Tromsø Desember 2015

Eksamen i Emne TM4175 Materialteknologi 2, tirsdag 31. mai Løsningsforslag-

EKSAMEN I: (MSK205 Materialmekanikk) DATO: OPPGAVESETTET BESTÅR AV 3 OPPGAVER PÅ 3 SIDER + 2 SIDER VEDLEGG

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN FY1013 ELEKTRISITET OG MAGNETISME II Fredag 9. desember 2005 kl

Løsningsforslag til eksamen i materialteknologi

Solceller. Josefine Helene Selj

CMOS billedsensorer ENERGIBÅND. Orienteringsstoff AO 03V 2.1

Kondenserte fasers fysikk Modul 4

Spenningskilder - batterier

(.675$25',1 5 0$7(5,$// 5( )DJNRGH,/,

Løsningsforslag til Øvingsoppgave 1. Et krystall er bygd opp av aggregat av atomer ordnet etter et regelmessig tredimensjonalt mønster.

BYGGING AV LIKESTRØMSKILDE OG TRANSISTORFORSTERKER

Solceller og halvledere

UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Øvingsoppgave 3. Oppgave 3.4 Hva er mest elastisk av stål og gummi, og hvilket av disse to stoffene har høyest E-modul?

OPPGAVESETTET BESTÅR AV 5 OPPGAVER PÅ 3 SIDER + 3 SIDER VEDLEGG

Energiband i krystallar

Løsningsforslag til Øvingsoppgave 2

Plastisk deformasjon i metaller

5 DEFORMASJON AV METALLISKE MATERIALER (Deformation of metals)

I Fe - legeringer. Metaller og legeringer, 2 grupper: Fe - legeringer. II Ikke - Fe - legeringer. 10 Ferrous Alloys (lectures notes)

Legeringer og fasediagrammer. Frey Publishing

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Prosjekt i Elektrisitet og magnetisme (FY1303) Solceller. Kristian Hagen Torbjørn Lilleheier

Kapittel 17 Introduksjon til Solid State Components: Diodes

Laboratorieøvelse i Elektrisitet, MNFFY103 Institutt for Fysikk, NTNU

Eksamen i TMT 4185 Materialteknologi Fredag 18. desember 2009 Tid:

Ekstraordinær E K S A M E N. MATERIALLÆRE Fagkode: ILI 1269

10 JERN - KARBON LEGERINGER, LIKEVEKTSTRUKTURER (Ferrous Alloys) 10.1 Generelt

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Avdeling for ingeniørutdanning. Eksamen i materialteknologi og tilvirkning

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

DEFORMASJON AV METALLISKE MATERIALER

Tema i materiallære. HIN IBDK Industriteknikk RA Side 1 av 12. TM02: Plastisk deformasjon og herdemekanismer P S

TM03: Tema i materiallære

Løsningsforslag til Eksamen i maskindeler og materialteknologi i Tromsø mars Øivind Husø

EKSAMEN. EMNE: FYS 119 FAGLÆRER: Margrethe Wold. Klasser: FYS 119 Dato: 09. mai 2017 Eksamenstid: Antall sider (ink.

LØSNINGSFORSLAG i stikkordsform Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

LØSNINGSFORSLAG i stikkordsform Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Løsningsforslag til eksamen i TFY4170 Fysikk 2 Tirsdag 9. desember 2003

Fys2210 Halvlederkomponenter

OPPGAVESETTET BESTÅR AV 5 OPPGAVER PÅ 3 SIDER + 2 SIDER VEDLEGG SOM TOTALT BLIR 5 SIDER.

elementpartikler protoner(+) nøytroner elektroner(-)

59.1 Beskrivelse Bildet under viser hvordan modellen tar seg ut slik den står i utstillingen.

Avdeling for ingeniørutdanning. Eksamen i materialteknologi og tilvirkning

Kjemiske bindinger. Som holder stoffene sammen

Høgskolen i Gjøvik 14HBTEKD, 14HTEKDE. INNFØRING MED PENN, evt. trykkblyant som gir gjennomslag.

AVSPENNING, REKRYSTALLISASJON OG KORNVEKST

Fakultet for teknologi, kunst og design Teknologiske fag

Basis dokument. 1 Introduksjon. 2 Solcelle teori. Jon Skarpeteig. 11. november 2009

Mandag Ledere: Metaller. Atomenes ytterste elektron(er) er fri til å bevege seg gjennom lederen. Eksempler: Cu, Al, Ag etc.

Løsningsforslag FY6019 Moderne fysikk kl fredag 12. juni 2015

Løsningsforslag eksamen TMT4185 ;

Formel ark Mas

For å forstå hvordan halvledere fungerer, er det viktig først å ha forstått hva som gjør at noen stoffer leder strøm, mens andre ikke gjør det.

LØSNINGSFORSLAG TIL ØVING NR. 11, VÅR 2014

Løsningsforslag til EKSAMEN

Høgskolen i Gjøvik 15HBTEKD, 15HTEKDE. INNFØRING MED PENN, evt. trykkblyant som gir gjennomslag.

EKSAMEN I FAG SIF4062 FASTSTOFFYSIKK VK Fakultet for fysikk, informatikk og matematikk Tirsdag 8. mai 2001 Tid: Sensur faller 29.

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN I FAG SIF4065 ATOM- OG MOLEKYLFYSIKK Fakultet for naturvitenskap og teknologi 13. august 2002 Tid:

Eksamen i TMT 4185 Materialteknologi Tirsdag 12. desember 2006 Tid:

MATERIALLÆRE for INGENIØRER

Onsdag og fredag

OPPGAVESETTET BESTÅR AV 3 OPPGAVER PÅ 3 SIDER + 4 SIDER VEDLEGG

Vanlige varmebehandlings metoder for stål:

EKSAMENSOPPGAVE I FYS-2001

Stålfremstilling, Masovn

0$7(5,$// 5( )DJNRGH,/,

Kapittel 17 Introduksjon til Solid State Components: Diodes

NORGES TEKNISK NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR KJEMI

Legeringer og fasediagrammer. Frey Publishing

Transkript:

NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR MATERIALTEKNOLOGI Oppgave 1 LØSNINGSFORSLAG Eksamen i TMT 4185 Materialteknologi Fredag 18. desember 2009 Tid: 09 00-13 00 (a) (b) Karakteristiske linjer i fasediagrammet er: uidus, solidus, solvus, og eutektisk temperatur Vektstangregelen: Bør definere alle størrelser og så skrive vektstangen inn i fasediagrammet. Svaret bør være gitt som: C0 C Wsol C C der W W = 1. sol W C sol C sol 0 Csol C En fullgod besvarelse krever gode skisser av mikrostrukturutviklingen med tilhørende forklaring. Ved 723 o C transformerer resten til perlitt ( + Fe 3 C). Ved 700 o C er volumfraksjonen av hhv. ferritt og Fe 3 C lik: V f og (6,67 0,2) (6,67 0,02)7,9 (6,67 0,2) (0,2 0,02) (6,67 0,02)7,9 (6,67 0,02)7,7 V Fe f 3 C 1 0,98 0,02 0,98 Siden tettheten til ferritt og Fe 3 C er tilnærmet den samme, kan det aksepteres at denne forskjellen neglisjeres dersom det føres et resonnement for at dette er rimelig. Det henvises til forelesningsnotater eller lærebok (se Kap. 10 i Callister).

Oppgave 2 a) I atomgitteret til metallene finnes punktfeil, linjefeil og flatefeil. Forklar to eksempler for hver av disse feiltypene. Hvilken viktig mekansime i metallene avhenger av linjefeilene? Svar: Punktfeil: Interstitielle Substitusjonelle vakansar Linjefeil: Kantdislokasjon Skruedislokasjon Miksa dislokasjonar Bevegelse av dislokasjonene er nødvendig for plastisk deformasjon. Flatefeil: Korngrenser Tvillinggrenser Stablefeil Se boka for meir detaljer b) Nevn tre faktorer som gjør diffusjonen hurtig i et materiale. To gummiballonger fylles med gass og er omgitt av luft. Den ene fylles med Helium. Helium er mye lettere enn luft og diffunderer raskere enn luft i gummi. Den andre fylles med svovelhexafluorid (SF6). Dette er en gass som er seks ganger tyngre enn luft og som har vanskeligere enn luft for å diffundere i gummi. Argumenter ut fra din kvalitative forståelse av diffusjon hva som vil skje med ballongene. Svar: Hurtigere diffusjon: Høyere temperatur Store fremmedatom Åpne krystallstrukturer Andre-ordens bindinger Materialer med lav tetthet Stor konsentrasjonsgradient Gassen vil diffundere ut gjennom ballongveggen samtidig som lufta vil diffundere inn. I Helium er diffusjonen av Helium ut raskere enn lufta inn og ballongen krymper. Med ein ballong fylt med svovelhexafluorid er diffusjonen av lufta inn raskest og ballongen blåser derfor seg selv opp.

Oppgave 2 (d) Her er Al (aluminium) et metall og en god leder, mens både Si (silisium) og Ge (germanium) er halvledermaterialer. Gode ledere (metaller) er karakterisert ved et halvfullt ledningsbånd hvor elektroner beveger seg lett i et ytre elektriske felt. Valenselektronene er ikke knyttet til bindinger mellom bestemte atomer, men ligger i en sjø av elektroner som flyter lett mellom atomene. I halvledere og isolatorer er ledningsbåndet adskilt fra et fullt valensbånd med et energigap av varierende størrelse. I halvledere (intrinsikke) er dette energigapet såpass lite (~ ev) at ved normale temperaturer eksiteres (termiske eksitasjon) en viss fraksjon opp i ledningsbåndet og gir en moderat bidrag til elektrisk ledning. Halvledere kan også dopes med gitte fremmedatomer (ekstrinsikke halvledere) til å gi nye energinivåer (donor eller akseptornivå) som reduserer energigapet så mye at ledningsevnen øker dramatisk (flere størrelsesordner). Forskjellen på Si og Ge er størrelsen på energigapet, henholdsvis 1.11 ev og 0.67 ev, og siden ledningsevnen s exp( - forklarer 2 kt ) dette (kvalitativt) den store forskjellen i ledningsevne mellom Si og Ge. Disse problemstillingene er diskutert nærmere i Kap. 18 i læreboka; Callister Fra Tabell 1 ser vi at ledningsevnen i aluminium ved romtemperatur (25 0 C) er 3.77 x 10-4 -1 m -1 E g Fra Tabell 1 ser vi også at Al har tre elektroner i ledningsbåndet (3s 2 3p 1 ). Det er oppgitt at Al har fcc struktur med 4 atomer per enhetscelle, og en gitterparameter a = 4.0496 Å. Antall ladningsbærere (elektroner i ledningsbåndet) per volumenhet er da gitt ved: (3 elektr. per atom)(4 atomer per celle) n= = 1.8 x10 el/ m -10 3 (4.0496 10 m) Ledningsevnen er gitt 29 3 s= nq m. Elektronmobiliteten blir dermed: 7-1 s 3.77x10 ( Wm) m= = = 1.3x10 mv s 29-3 -19 nq 1.8x10 m x1.6x10 C -3 2-1 -1 Husk! ( C= As; V = AW -1 2 2 ( Wm) 1 m m = = ) -3 m As AW s Vs

Oppgave 3 (a) Oppgave 3b Elastic deformation: Stage 1: Elongation of amorphous chains Stage 2: Increase in crystallite thickness Plastic deformation Stage 3: Tilting of lamellar chain folds Stage 4: Separation of crystalline block segments Stage 5: Orientation of block segments and chains

See fig. 15.13 in Callister Oppgave 3c The corrosion graph shows passivation at moderate negative potential and an active area at more negative potential. The solution 1 corrodes faster due to a higher current density. Current density is proportional to corrosion rate. Oppgave 3d Thermal tempering of glass is made by heating the glass above the glass transition but below the softening temperature and cooling to room temperature in a jet of air. Results in compressive stress in the surface. This stress prevents cracks from propagating. See page 475 and fig 13.10 in Callister.