Detail předmětu

Úvod do materiálových věd a inženýrství

FSI-BUM-KAk. rok: 2025/2026

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

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

doc. Ing. Vít Jan, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav materiálových věd a inženýrství (ÚMVI)

Vstupní znalosti

Všeobecné znalosti z matematiky, fyziky a chemie ze střední školy. Základní všeobecné znalosti o chování materiálů.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

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

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.
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".

Základní literatura

ASHY, 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-STR-K bakalářský

    specializace STG , 1 ročník, letní semestr, povinný
    specializace AIŘ , 1 ročník, letní semestr, povinný
    specializace SSZ , 1 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Konzultace v kombinovaném studiu

13 hod., povinná

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

9 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

Konzultace

43 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