Detail předmětu

Úvod do fyziky materiálů

FSI-WUFAk. rok: 2019/2020

Předmět Úvod do fyziky materiálů má poskytnout studentům teoretický základ nutný pro řešení materiálových problémů. Je koncipován jako fyzikální podklad užitných vlastností materiálů i jejich zpracovatelských technologií klasických i moderních. Zahrnuje též fyzikálněchemické základy výroby a zpracování keramických a makromolekulárních látek. Vytváří tak interdisciplinární vazbu s technologiemi nekovových materiálů. Znalost předmětu je předpokladem pro tvůrčí činnost v oboru materiálového inženýrství, strojírenské a slévárenské technologie.

Výsledky učení předmětu

Předmět „úvod do fyziky materiálů“ umožňuje studentům získat znalosti o vnitřní stavbě materiálů a o termodynamických a kinetických aspektech procesů, probíhajících v materiálech během jejich výroby a užití. Student se rovněž seznámí se souvislostmi vnitřní stavby materiálů a jejich vlastností.

Prerekvizity

Předmět navazuje na znalosti z oblasti atomové stavby, chemické termodynamiky, elektrochemie, krystalické stavby kovů, rovnovážných a nerovnovážných fázových přeměn s konkretizací na kovové soustavy, deformačního a lomového chování materiálů a znalostí struktury a vlastností základních skupin kovových a nekovových materiálů.

Doporučená nebo povinná literatura

SMALLMAN, Raymond E. Modern physical metallurgy. Elsevier, 2016, 544 s. ISBN 9781483105970. (EN)
PTÁČEK, Luděk. Nauka o materiálu. I. 2. opr. a rozš. vyd. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2003, 516 s. ISBN 80-7204-283-1. (CS)
CALLISTER, William D. a David G. RETHWISCH. Materials science and engi neering: an introduction. 8th ed. Hoboken: Wiley, 2010, 885 s. ISBN 978-0-470-41997-7. (EN)
MUNZ, Dietrich a Theo FETT. Ceramics: mechanical properties, failure behaviour, materials selection. Berlin: Springer-Verlag, 1999, 298 s. ISBN 3-540-65376-7. (EN)
MÜNSTEROVÁ, Eva. Fyzikální metalurgie a mezní stavy materiálu: doplňková skripta a návody do cvičení. Brno: Vysoké učení technické, 1989, 208 s. (CS)
PLUHAŘ, Jaroslav. Fyzikální metalurgie a mezní stavy materiálu. Praha: Bratislava: SNTL; Alfa, 1987, 418 s. (CS)
ANDERSON, J. C. Materials science for engineers. 5th ed. Cheltenham: Nelson Thornes, 2003, 664 s. ISBN 0748763651. (EN)
KRATOCHVÍL, Petr, P. LUKÁČ a B. SPRUŠIL. Úvod do fyziky kovů I. Praha: SNTL, 1984, 243 s. (CS)
ASKELAND, Donald R. a Pradeep P. PHULÉ. Science and engineering of materials. 4th ed. Pacific Grove: Books/Cole-Thomson Learning, 2003, 1003 s. ISBN 0534953735. (EN)
JONES, David R. H. a Michael F. ASHBY. Engineering Materials 2: An Introduction to Microstructures and Processing. 4. Elsevier Science, 2012. ISBN 0080966683. (EN)
LEJČEK, Pavel a Pavel NOVÁK: Fyzika kovů, VŠCHT Praha, 2008, 162 s. (CS)

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Výuka je doplněna laboratorním cvičením.

Způsob a kritéria hodnocení

100% účast na cvičeních, odevzdání všech protokolů z laboratorních cvičení na odpovídající věcné i grafické úrovni, zpracování závěrečné semestrální práce. Při zkoušce jsou písemnou formou prověřovány znalosti tématických okruhů, se kterými jsou studenti na začátku semestru seznámeni. V ústní části zkoušky student prokáže dílčí znalosti a schopnost vyvození souvislostí a závěrů. Výsledná klasifikace zahrnuje: hodnocení protokolů z laboratorních cvičení, hodnocení závěrečné semestrální práce, výsledek písemné zkoušky a ústního pohovoru.

Jazyk výuky

čeština

Cíl

Cílem předmětu Úvod do fyziky materiálů je seznámit studenty s vazbami mezi vnitřní stavbou reálných, kovových i nekovových krystalů i nekrystalických materiálů s jejich vlastnostmi a fyzikálními procesy jejich technologického zpracování. Úkolem předmětu je poskytnout poznatky o vztazích mezi fázovým složením a fázovými transformacemi v materiálech a mechanickými i křehkolomovými vlastnostmi. Získané znalosti jsou také fyzikálním podkladem jednotlivých zpracovatelských technologií.

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

Účast ve cvičeních je povinná, neúčast musí být řádně omluvena. Kontrolována bude účast na cvičeních včetně krátkých testů, ověřujících znalosti probírané látky. Neúčast musí být řádně omluvena. V případě omluvené neúčasti bude dané téma nahrazováno formou individuálních zadání.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program B3A-P bakalářský

    obor B-MTI , 2. ročník, letní semestr, 8 kreditů, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

1. Prvky a jejich vlastnosti. Typy meziatomových vazeb
2. Vnitřní stavba kovových a nekovových materiálů
3. Elektronová teorie kovů a její aplikace – elektrická vodivost, magnetismus, koheze
4. Poruchy vnitřní stavby, jejich projevy a význam
5. Termodynamika čistých látek, roztoků a intermediálních fází
6. Kinetika fázových přeměn.
7. Krystalizace kovů a slitin
8. Difúzní a bezdifuzní přeměny v kovových soustavách
9.Tepelné, elektrické a magnetické vlastnosti látek.

Laboratoře a ateliéry

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

1. Stavba atomu
2. Krystalové struktury – základní struktury, Millerovy indexy směru a rovin, vícesložkové struktury
3. Termodynamika čstych láek
4. Termodynamika roztoků
5. Entalpické diagramy pro obecné rovnovážné fázové diagramy
6. Entalpické diagramy pro soustavu Fe-C
7. Tvorba proeutektoidního feritu
8. Konstrukce kinetických diagramů
9. Kvantitativní metody hodnocení struktur a jejich využití v termodynamice
10. Stanovení Gibbsovy energie růstu austenitického zrna
11. Difuze I – řešení základních problémů
12. Difuzivita uhlíku při cementaci
13. Konstrukční plasty

eLearning