Introduction to Materials Science and to Laboratory Exercises in Materials Science (5 cr)

Objectives (course unit)

The student knows the technical properties of different material groups and the method used to select the materials suitable for the particular structure. Practical laboratory work is done during the course. For example, changing the properties of metal materials by means of heat treatment, as well as research methods for the properties of the most common technical materials.

Content (course unit)

The course focuses on the properties and use of technical materials. The core material of the course is steels, cast irons, other metals and the most common polymers, elastomers and composites. In the laboratory part of the course, the elastic and plastic deformation of materials, heat treatment and research methods of metal materials are studied in practice. In addition, the theory material of the course includes e.g. equilibrium diagrams, phase changes and the most common material testing methods in materials science.

Assessment criteria, satisfactory (1-2) (course unit)

Knows technical materials and their properties. Can, under guidance, apply the theoretical background to one of the practice and work tasks of laboratory work. Recognizes important operating methods for one's field and knows preliminary industrial manufacturing techniques suitable for each material based on previous studies and/or work experience.
Developable communication and teamwork skills

Assessment criteria, good (3-4) (course unit)

Knows technical materials and their properties well. Can apply the theoretical background to one of the practice and work tasks of laboratory work. Can choose the most appropriate procedure from different material options and manufacturing techniques and justify their choice.
Can cooperate responsibly and develop interaction skills.

Assessment criteria, excellent (5) (course unit)

Understands the properties and manufacturing techniques of the materials used in mechanical engineering in a broad area. Knows how to choose materials suitable for a specific structure and understands the meaning of new solutions and applies the common knowledge to find them. Is able to combine the theoretical background learned through an independent work sample together in practice and work tasks of laboratory work.
Can cooperate responsibly, flexibly and constructively. Develops both own and group interaction

Location and time

Luennot lukkarissa julkaistun aikataulun mukaisesti, laboratorio-opetuksen aikataulu annetaan erikseen ryhmäjaon mukaisesti kurssin alun oppitunneilla.

Exam schedules

Kurssin teorialuentojen perusteella väli- ja loppukoe pidetään erikseen ilmoitettuina ajankohtina Tunimoodletentteinä. Uusintatenttimahdollisuus toteutuu siten, että suoritetaan kerralla kurssin kaikki aiemmin tentityt osuudet erikseen sovittavana päivänä kokonaan tai osin paperitenttinä.

Opetettavan kurssin materiaalitekniikan laboratoriotöiden arviointi pohjautuu kolmeen osaan, jotka ovat
1. Jatkuva näyttö, joka muodostuu laboratoriotyöskentelyyn osallistumisen perusteella
2. Kirjalliset laboratoriotöiden selostukset (labratyöraportit) ja
3. Loppukoe tehtyjen laboratoriotöiden sisällöstä, jonka osuus koko kurssin arvioinnista on yhdessä laboratorioraporttien kanssa n. puolet kurssin arvioinnista.

Assessment methods and criteria

Hyväksytysti suoritetut pakolliset harjoitustyöt ja tunneilla esitettävät harjoitustehtävien purut. Harjoitustyössä opiskelija tai opiskelijaryhmä valmistelee esityksen teknisestä materiaalista / komponentista, ja kertoo kyseisen materiaalin teknisistä ominaisuuksista ja/tai valmistusmenetelmästä. Kurssin laboratorioharjoituksista tuotetaan laboratoriotyön raportti, joka on osa kurssin arvosteltavaa suoritusta.

Hylättyä suoritusta voi koittaa uusia kaksi kertaa tenttimällä koko kurssin alueen uusintatentissä. Harjoitustyöt ovat voimassa vuoden kurssin aloituspäivästä lukien.

Assessment scale

0-5

Teaching methods

MATERIAALITEKNIIKAN PERUSTEIDEN LUENTO-OSUUS: Lähiopetus luentosalissa ja oppituntien lomaan ajoitetut teoriaopetusta tukevat laboratorioharjoitukset. Harjoitustehtävät, esitelmät, laboratoriotöiden selostukset ja välikoe sekä lopputentti.
MATERIAALITEKNIIKAN PERUSLABORAATIOIDEN OSUUS:
Laboratoriotöissä tutkitaan mm. materiaalien lujuus- ja sitkeysominaisuuksia sekä lämpökäsittelyn vaikutusta näihin. Opintojakson opetusmenetelmät ovat vahvasti painottuneet käytännöllisiin taitoihin. Kurssin läpäisy vaatii läsnäoloa ja osallistumista laboratoriotöiden opetukseen jokaisella laboratoriotöiksi merkityllä opetuskerralla.

Learning materials

Teknologiateollisuus: Teräskirja (saatavana verkkoversio)
K. Koivisto ym.: Konetekniikan materiaalioppi (Edita)
Materiaalitoimittajien täydentävää aineistoa esim. metalli- ja muovi- ja kumimateriaaleista
Opettajan kurrsin Tunimoodlessa julkaistut omat luentomateriaalit on kurssin opiskeltavaa ydinmateriaalia. Laboratorio-opetuksen työohjeet ja muu opintojakson laboratorioaineisto julkaistaan erikseen kurssin TuniMoodle -alustalla.

Student workload

1 op ~ 27 h työskentelyä, ja siihen sisältyy lähiopetusta, ohjattua etäopiskelua, itsenäistä työskentelyä ja ryhmätyöskentelyä

Content scheduling

Materiaalien käyttöominaisuudet, materiaalien testausmenetelmät
- Metallien sisäinen rakenne, metallien plastinen muodonmuutos ja elpyminen, lämpökäsittelyt
- Metallisten rakennemateriaalien esittely: teräkset, valuraudat, alumiinimateriaalit, kupariseokset, muut tekniset metallimateriaalit
- Muovien rakenne ja ominaisuudet, muovien valmistus ja käyttö.
- Muovikomposiitit
- Elastomeerit
- Muut insinöörin tehtävissä mahdollisesti esille tulevat materiaalivaihtoehdot.
Laboratoriotyökerat pidetään n. joka kolmas viikko luentokertojen lomassa ja niitä on jokaiselle ryhmälle neljä (4) kpl max. n. 15 opiskelijalle toteutettuna 3h seteissä.

Further information

Luentokerroilla annettavat harjoitustehtävät, eivät sisällä matemaattisia tehtäviä. Kurssin laboratorio-osuudessa osaan tehtävistä tarvitaan mm. lujuusopin luentojen kaltaisia matemaattisia valmiuksia. Kurssin tentit toteutetaan verkkotentteinä, jolloin henkilökohtainen laite verkkoon pääsemiseksi on välttämätön. Mahdollinen uusintatentti katso edellä.

Materiaalitekniikan laboratoriotöiden turvallisuus ohjeistetaan etukäteen edeltävällä, pakollisella luentokerralla ja opittua metodia toteutetaan alkavilla laboratoriotyökerroilla tuntien aluksi. Pakollisia suojavarusteita tälle kurssin osuudelle ovat suojalasit.