Detail předmětu

Fyzika materiálů

FSI-5FMAk. rok: 2019/2020

Předmět Fyzika materiálů má poskytnout studentům teoretický základ nutný pro komplexní řešení materiálových problémů. Je koncipován jako fyzikální podklad zpracovatelských technologií kovových konstrukčních materiálů, tj. tváření, svařování, obrábění a slévání . Zahrnuje též fyzikálněchemické základy výroby a zpracování keramických a makromolekulárních látek. Vytváří tak interdisciplinární vazbu s technologiemi nekovových materiálů. Poskytuje informace o deformačním a lomovém chování materiálů, mechanismech porušování a základech lomové mechaniky. Znalost předmětu je předpokladem pro tvůrčí činnost v oborech inženýrského studia, tj. strojírenské a slévárenské technologie a materiálového inženýrství.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Bohumil Pacal, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav materiálových věd a inženýrství (ÚMVI)

Výsledky učení předmětu

Předmět Fyzika materiálů umožňuje studentům získat znalosti o vnitřní stavbě konstrukčních materiálů a o termodynamických a kinetických aspektech jejich fázových přeměn. Jsou probírány zákony i popis difúzních pochodů s konkretizací na dané fázové přeměny. Student se rovněž seznámí s deformačním a lomovým chováním materiálů, se základy lomové mechaniky a s vybranými degradačními procesy (koroze, opotřebení).

Prerekvizity

Předmět navazuje na znalosti z oblasti stavby atomů, chemické termodynamiky, elektrochemie, krystalické stavby kovů, rovnovážných a nerovnovážných fázových přeměn s konkretizací na kovové soustavy, znalostí v oblasti deformačního a lomového chování materiálů a souvislostí mezi strukturou a vlastnostmi kovových i nekovových materiálů.

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 ve cvičeních, odevzdání všech protokolů z laboratorních cvičení na odpovídající věcné i grafické úrovni, zpracování závěrečné semestrální práce započítané do klasifikačního hodnocení u zkoušky. Při zkoušce jsou prověřovány znalosti především písemnou formou z tématických okruhů, se kterými jsou studenti na začátku semestru seznámeni. V ústní části zkoušky student zodpoví dotazy k ověření dílčích znalostí. Výsledná klasifikace zahrnje: hodnocení protokolů z laboratorních cvičení, výsledek písemné zkoušky a ústního pohovoru.

Učební cíle

Cílem předmětu Fyzika materiálů je seznámit studenty s vnitřní stavbou reálných krystalických i nekrystalických materiálů (kovů, polymerů, keramiky) a dopad interakcí a distribuce poruch na jejich užitné a technologické vlastnosti. Úkolem předmětu je poskytnout poznatky o relacích mezi fázovým složením a transformacemi materiálů a mechanickými i křehkolomovými vlastnostmi.

Tento předmět je zařazen jako povinně volitelný ve 3. ročníku obecného bakalářského studia. Jeho volba je doporučena v případě, že student hodlá volit obor M-KSB či M-MTI.

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

Účast ve cvičeních je povinná, neúčast musí být řádně omluvena,průběžné odevzdávání protokolů.Znalosti z probírané látky budou prověřovány formou krátkých testů. V případě omluvené neúčasti ve cvičeních bude dané téma nahrazováno formou individuálních zadání.

Základní literatura

Anderson,J.C.:Materials Science, Chapmen&Hall, London 1990
Askeland D.R.,Phulé P.P.: The science and enginering of materials, Toronto, Canada 2006
Callister, W.D., Jr., Rethwisch, D. G. Materials Science and Engineering: An Introduction, John Wiley & Sons 2013. (EN)
Smallmen,R.E.:Modern Physical Metallurgy Butterworths, Kent, England 1985

Doporučená literatura

Askeland D.R.,Phulé P.P.: The science and enginering of materials,...
Ptáček L. a kol.: Nauka o materiálu I a II, Akademické nakladatelství CERM, 2001 a 2002

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program B3S-P bakalářský

    obor B-STI , 3 ročník, zimní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Bohumil Pacal, CSc.

Osnova

Periodická soustava prvků. Vazby v pevných látkách
Vnitřní stavba kovů a slitin, polymerů a keramických materiálů
Poruchy vnitřní stavby a jejich význam
Termodynamika fázových přemen u čistých látek, roztoků a intermediární fází. Entalpické diagramy.
Kinetika fázových přeměn
Difúze v kovech a slitinách
Použití termodynamiky, kinetiky a difúze ve fázových přeměnách. Přeměny řízené difúzí. Bezdifúzní přemeny
Elastická, anelastická a plastická deformace. Druhy zpevnění. Odpevňovací pochody
Základy lineárně-elastické a elasto-plastické lomové mechaniky
Lomové chování kovů a slitin - tvárný, křehký, únavový lom a lom při creepu
Lomové chování polymerů a keramiky
Ostatní degradační procesy, materiálů - koroze,opotřebení aj.

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Karel Němec, Ph.D.
Ing. Eva Molliková, Ph.D.,Paed IGIP
Ing. Martin Zelený, Ph.D.

Osnova

Krystalové struktury I - Millerovy indexy směrů a rovin
Krystalové struktury II - Základní atomy v krystalové mřížce
Struktura a vlastnosti polymerů
Termodynamiky čistých látek - určování závislostí H,S,G = (T)
Termodynamika roztoků - stanovení termodynamické aktivity metodou nosného plynu. Test
Entalpické diagramy pro základní rovnovážné diagramy
Entalpické diagramy pro soustavu Fe - Fe3C
Velikost a růst austenitického zrna - stanovení hnací síly růstu, kinetika růstu zrna
Difúze - I a II. Fickův zákon
Přeměny přechlazeného austenitu - tvorba proeutektoidního feritu. Test
Přeměny přechlazeného austenitu - konstrukce diagramů IRA A ARA
Plastická deformace - stanovení exponentu zpevnění
Lomová houževnatost - zkoušení, metodika a výpočty,odevzdání semestrální práce
Rentgenostrukturní analýza - stanovení mezirovinných vzdáleností a zápočet

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz