Detail předmětu

Úvod do materiálových věd a inženýrství

FSI-BUM-AAk. rok: 2021/2022

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 a cyklickém namáhání. Probrané mechanizmy jsou dále prezentovány na skupinách materiálů podle jejich základních aplikačních charakteristik.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

6

Garant předmětu

doc. Ing. Vít Jan, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav materiálových věd a inženýrství (ÚMVI)

Nabízen zahraničním studentům

Pouze domovské fakulty

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 všeobecné znalosti o chování 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

Podmínky udělení zápočtu. Základní podmínkou pro udělení zápočtu je aktivní absolvování všech cvičení na základě domácí přípravy na cvičení a zpracování protokolů ze cvičení podle pokynů učitele. Příprava na cvičení je kontrolována pravidelnými testy a dvěma zápočtovými písemkami. Zkouška. Zkouška se skládá z části písemné a ústní. V písemné části zkoušky student zpracuje 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.
DOWLING, E.N. Mechanical Behaavior of Materials.
OHRING, M. Engineering Materials Science.

Doporučená literatura

PLUHAŘ, J. A KOLEKTIV. Nauka o materiálech, SNTL, Praha, 1989.
PLUHAŘ, J., KORITTA, J. Srojírenské materiály. SNTL/ALFA, Praha, 1977.
PTÁČEK L., A KOLEKTIV. Nauka o materiálu I. CERM, Brno, 2003.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program B-STI-A bakalářský 1 ročník, letní semestr, povinný
  • Program B-STI-Z bakalářský 2 ročník, letní semestr, doporučený kurs
    1 ročník, letní semestr, doporučený kurs

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Vít Jan, Ph.D.

Osnova

1. Úvod, materiálové inženýrství, experimentální metody
2. Vnitřní stavba hmoty, krystalografie
3. Termodynamika, kinetika, difúze
4. Fázové diagramy jednoduchých binárních soustav
5. Fázové diagramy soustav s intermediárními fázemi a soustav s polymorfními složkami, metastabilní soustavy
6. Tuhnutí a krystalizace, Fázové reakce v tuhém stavu
7. Mechanické vlastnosti materiálů I - vliv mikrostruktury na mechanické vlastnosti, druhy deformace – statické zkoušky, zkouška rázem v ohybu
8. Mechanické vlastnosti materiálů II – lomová mechanika, únava materiálu, creep, relaxace
9. Hlavní skupiny konstrukčních materiálů
10. Konstrukční materiály s nízkou hustotou
11. Konstrukční materiály s vysokou pevností
12. Konstrukční materiály pro vysokoteplotní aplikace
13. Degradační procesy ovlivňující konstrukční materiály

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Vít Jan, Ph.D.

Osnova

1. Úvod
2. Mikroskopie
3. Krystalografie
4. Základní binární rovnovážné diagramy I.
5. Základní binární rovnovážné diagramy II.
6. Termická analýza.
7. Materiálografie, test
8. Diagram s polymorní složkou - Fe-Fe3C metastabilní
9. Zkouška tahem.
10. Zkoušky tvrdosti.
11. Zkouška rázem v ohybu.
12. Únava, test2
13. Shrnutí , zápočet