Detail předmětu

Úvod do materiálových věd a inženýrství

FSI-BUMAk. rok: 2005/2006

Kurz využívá vybrané poznatky z fyziky, chemie, fyzikální chemie a matematiky. Jeho náplní je výklad o vnitřní stavbě látek, krystalické struktuře pevných látek, krystalické mřížce a jejich charakteristikách. Dále je studována termodynamika materiálů, difúze,rovnovážné fázové diagramy, fázové přeměny a jejich vliv na strukturu a vlastnosti. Deformační a lomové chování materiálů, mechanismy zpevňování a odpevňování, strukturní charakteristiky, mechanické charakteristiky při statickém, rázovém, cyklickém a creepovém namáhání.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

prof. Ing. Tomáš Podrábský, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav materiálových věd a inženýrství (ÚMVI)

Výsledky učení předmětu

Studenti získají přehled o podstatě fyzikálně chemických procesů, které se rozhodující měrou podílejí na komplexu užitných vlastností materiálů. Tyto znalosti jsou nezbytné jako podklad pro studium předmětu "Struktura a vlastnosti materiálů".

Prerekvizity

Všeobecné znalosti z matematiky, fyziky a chemie ze střední školy.Základní znalosti technologie výroby železných a neželezných kovů a jejich slitin.

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínky udělení zápočtu. Základní podmínkou pro udělení zápočtu je aktivní absolvování všech cvičení, zpracování protokolů ze cvičení podle pokynů učitele. Zkouška. Zkouška se skládá z části písemné a ústní. V písemné části zkoušky student zpracuje čtyři otázky z témat, která jsou součástí obsahové náplně předmětu. Při ústní zkoušce student zodpoví dotazy týkající se písemné části a další doplňující otázky zkoušejícího.

Učební cíle

Kurz poskytuje informaci o vnitřní stavbě, struktuře a fyzikální podstatě procesů technologického zpracování materiálů. Výuka je vedena tak, aby student pochopil vztahy mezi chemickým složením, zpracováním, strukturou a vlastnostmi materiálu, směrodatnými pro zpracovatelské technologie a konstrukční využití.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Zameškaná výuka v rámci cvičení bude nahrazena po dohodě s příslušným vyučujícím.

Základní literatura

ASHBY, F.M., JONES, D.R.H. Engineering Materials I., II.
OHRING, M. Engineering Materials Science.
DOWLING, E.N. Mechanical Behavior of Materials.

Doporučená literatura

PTÁČEK L., A KOLEKTIV. Nauka o materiálu I. CERM, Brno, 2003.
PLUHAŘ, J. A KOLEKTIV. Nauka o materiálech, SNTL, Praha, 1989.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program B3901-3 bakalářský

    obor B3940-00 , 1. ročník, letní semestr, povinný
    obor B3910-00 , 1. ročník, letní semestr, povinný
    obor B3942-99 , 1. ročník, letní semestr, povinný
    obor B3904-00 , 1. ročník, letní semestr, povinný

  • Program B2341-3 bakalářský

    obor B2381-00 , 1. ročník, letní semestr, povinný

  • Program B2341-3 bakalářský

    obor B2381-00 , 1. ročník, letní semestr, povinný
    obor B2339-00 , 1. ročník, letní semestr, povinný

  • Program N2301-3 magisterský navazující

    obor N2300-00 , 1. ročník, letní semestr, volitelný (nepovinný)

  • Program N2301-3 magisterský navazující

    obor N2300-00 , 1. ročník, letní semestr, volitelný (nepovinný)

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Rudolf Foret, CSc.
Ing. Eva Molliková, Ph.D.,Paed IGIP
doc. Ing. Eva Münsterová, CSc.
doc. Ing. Bohumil Pacal, CSc.
prof. Ing. Luděk Ptáček, CSc.
Ing. Lubomír Stránský, CSc.
prof. Ing. Stanislav Věchet, CSc.

Osnova

1. Úvod: Co jsou materiálové vědy a materiálové inženýrství.
2. Stavba krystalických materiálů, (krystalové struktury, vazby mezi atomy,charakteristiky krystalové mřížky, Millerovy indexy směrů a rovin).
3. Struktura skutečných krystalickch materiálů, (strukturní poruchy a jejich význam).
4. Fáze v kovových soustavách (kapalný stav kovů a slitiny, tuhé fáze v kovech a slitinách,tuhé roztoky a intermediární fáze).
5. Termodynamika kovů a slitin s jejich uplatněním v materiálových vědách (základní pojmy,nultá až třetí věta termodynamiky. Použití Gibbsovy volné energie ve fyzikálně-chemických pochodech).
6. Difuze v kovech a slitinách (podstata, význam a mechanizmy difuze, fenomenologická teorie difuze, stacionární a nestacionární difuze).
7. Rovnovážné diagramy a rovnovážné fázové přeměny (rozdělení binárních rovnovážných diagramů, termodynamická podmínka, Gibbsův zákon fází, křivky tuhnutí a chladnutí čistého kovu a slitin, určení rovnovážného složení koexistujících fází při dané teplotě, pákové pravidlo, Sauverovy diagramy).
8. Základní rovnovážné diagramy (s úplnou a neúplnou rozpustností a s eutektickou nebo s peritektickou přeměnou), binární rovnovážné diagramy s překrystalizací a s tvorbou intermediární fáze (Cu-Zn, Cr-Ni atd.), rovnovážné diagramy vícesložkové soustavy.
9. Rovnovážné diagramy soustavy Fe-C (metastabilní a stabilní diagram).
10. Nerovnovážné fázové přeměny (mechanismus krystalizace, odměšování – chemická, nestejnorodost, rozpad a přeměny tuhého roztoku a jejich konkretizace u slitin Fe-C).
11. Deformační a lomové chování materiálů (napětí, deformace elastická a plastická – mechanizmy, Hookův zákon, plastická deformace mono a polykrystalů).
12. Zpevňovací a odpevňovací pochody (druhy deformačního zpevnění, zotavení a rekrystalizace).
13. Tečení a únava.

Laboratoře a ateliéry

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Petra Cihlářová, Ph.D.
doc. Ing. Ladislav Čelko, Ph.D.
Ing. Pavel Doležal, Ph.D.
Ing. Klára Hanzlíková, Ph.D.
Ing. Zdeněk Hodis, Ph.D.
Ing. Petr Liškutín
doc. Ing. Eva Münsterová, CSc.
Ing. Karel Němec, Ph.D.
Ing. Zina Pavloušková, Ph.D.
Ing. Marie Ptáčková
Ing. Hana Tesařová, Ph.D.
Ing. Antonín Vyhnánek
Ing. Karel Zábranský, Ph.D.
Ing. Josef Zapletal, Ph.D.
prof. Ing. Tomáš Podrábský, CSc.

Osnova

1. Úvod, světelná mikroskopie.
2. Příprava metalografických vzorků.
3. Zkouška tahem.
4. Zkoušky tvrdosti.
5. Zkouška rázem v ohybu.
6. Lomová houževnatost.
7. Únava materiálu + test.
8. Krystalická stavba kovů.
9. Základní binární rovnovážné diagramy I.
10. Základní binární rovnovážné diagramy II.
11. Termická analýza.
12. Diagram Fe-Fe3C metastabilní + test.
13. Diagram Fe-C stabilní, zápočet.