Modellering og simulering av materialers mikrostruktur

Emnet undervises annet hvert år, neste gang høsten 2014.
Emnet tar sikte på å gi en innføring i et utvalg av modeller og metoder for å modellere og simulere materialers
nano-/mikrostruktur og mekaniske egenskaper. Hovedvekt vil være på modellering og simulering av mikrostruktur
-utvikling under termisk og mekanisk behandling av metaller, og aluminium i særdeleshet.
Emner som vil bli berørt vil være:
En generell introduksjon til modellering og datamaskinsimulering i materialvitenskap; Litt om modeller og modelleringsverktøy på ulike lengdeskalaer (fra atomær skala til kontinuumsnivå); Modeller for utvikling av deformasjonstekstur; Modeller for substrukturutvikling og arbeidsherding ved plastisk bearbeiding; Modeller for gjenvinning, rekrystallisasjon og kornvekst; Presipiteringsmodeller.
Fysiske prinsipper samt struktur og oppbygging for et utvalg interne mikrostrukturmodeller vil bli presentert og opplæring i praktisk bruk av disse modellene vil bli gitt.

Studentene skal etter å ha gjennomført og bestått emnet kunne ha kunnskaper om og ferdigheter erfaring i bruk av et utvalg av «state-of-the-art» modeller og simuleringsverktøy for bruk i materialvitenskap og teknologi, med hovedvekt på fysikalsk baserte modeller for utvikling av mikrostruktur, tekstur og egenskaper under termomekanisk bearbeiding av metaller, og aluminium i særdeleshet.
Etter avsluttet kurs skal studenten kunne:
Gjøre rede for hovedprinsippene for ulike modellkonsepter og simuleringsverktøy for beregning/simulering av mikrostruktur og mikrostruktur-utvikling i metaller på ulike lengdeskalaer.
• Beskrive det eksperimentelle og teoretiske grunnlaget for relevante modeller for sub-strukturutvikling og arbeidsherding i aluminiumslegeringer under plastisk bearbeiding.
• Gjøre rede for prinsippene for og den matematiske formuleringen av modeller for utvikling av deformasjonsteksturer i metaller
• Beskrive det eksperimentelle og teoretiske grunnlaget for relevante modeller for utvikling i kornstruktur og tekstur under gløding av metaller som har vært gjenstand for plastisk deformasjon ved valsing og ekstrudering, dvs. modeller for gjenvinning og rekrystallisasjon.
• Gjøre rede for det teoretiske grunnlaget for og den matematiske formuleringen av «state-of-the-art» modeller for presipitering og utherding i utherdbare aluminiumslegeringer og hvordan dette relaterer til mekaniske egenskaper.
• Anvende/bruke et utvalg tilgjengelige datamaskinmodeller for å beregne, analysere og diskutere utvikling av mikrokjemi (elementer i fast løsning og sekundærpartikler), mikrostruktur (kornstruktur), tekstur og relaterte egenskaper under termomekanisk bearbeiding av aluminium
• Med basis i bruk av et utvalg relevante modeller/modellverktøy, foreslå egnede bearbeidingsprosedyrer for å oppnå ønskede mikrostrukturelle forhold og egenskaper ved termisk og mekanisk bearbeiding av utvalgte materialer for strukturelle anvendelser.
• Analysere og diskutere gyldighet og begrensninger i relevante modeller for anvendelse i det praktiske liv og under industrielle prosessbetingelser.

Undervisningen vil legges opp som en kombinasjon av forelesninger, kollokvier og selv-studium. I tillegg vil det være et eget øvingsopplegg (dataøvinger/demonstrasjoner) som vil gi opplæring i og erfaring med bruk av utvalgte modeller for å simulere struktur- og tekstur-utvikling ved termomekanisk behandling av Al-legeringer. Øvingsopplegget krever innlevering av en skriftelig rapport.