Rok akademicki: 2015/2016 Kod: NIM s Punkty ECTS: 6. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne

Transkrypt

1 Nazwa modułu: Struktura materiałów Rok akademicki: 2015/2016 Kod: NIM s Punkty ECTS: 6 Wydział: Metali Nieżelaznych Kierunek: Inżynieria Materiałowa Specjalność: Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne Język wykładowy: Polski Profil kształcenia: Ogólnoakademicki (A) Semestr: 4 Strona www: Osoba odpowiedzialna: prof. dr hab. inż. Błaż Ludwik (blaz@agh.edu.pl) Osoby prowadzące: prof. dr hab. inż. Błaż Ludwik (blaz@agh.edu.pl) dr inż. Włoch Grzegorz (gwloch@agh.edu.pl) Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń) Wiedza M_W001 Zna podstawy budowy struktur atomowych materii w zakresie fizyki metali IM1A_W05, IM1A_W17 Kolokwium M_W002 Zna charakterystyczne cechy wyróżniające grupy faz między w stopach metali IM1A_W06, IM1A_W12 Kolokwium M_W003 Zna podstawy metod obserwacji struktury metali i stopów IM1A_W09, IM1A_W17 M_W004 Zna podstawowe metody badania własności mechanicznych wykorzystywane w zakresie materiałoznawstwa IM1A_W10, IM1A_W09, IM1A_W20 M_W005 Umie dobierać odpowiednie metody obserwacji struktury i sposoby przygotowania próbek do badań strukturalnych IM1A_U05, IM1A_U10, IM1A_U12, IM1A_U11 1 / 6

2 Karta modułu - Struktura materiałów M_W006 Posiada umiejętność przeprowadzenia podstawowych prób określających własności mechaniczne materiałów IM1A_U03, IM1A_U04 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych, Kolokwium, Zaliczenie M_W007 Posiada umiejętność przeprowadzenia podstawowych prób określających własności mechaniczne materiałów IM1A_U15, IM1A_U03, IM1A_U04 Umiejętności M_U001 Potrafi charakteryzować rodzaje przemian fazowych w oparciu o diagramy równowagi fazowej, techniki analizy termicznej, oraz obserwacje zmian strukturalnych IM1A_U02, IM1A_U10 M_U002 Potrafi charakteryzować rodzaje przemian fazowych w oparciu o techniki analizy termicznej i cechy struktury stopu. IM1A_U02, IM1A_U03, IM1A_U10, IM1A_U06 M_U003 Student potrafi dobierać odpowiednie metody obserwacji struktury i sposoby przygotowania próbek do badań strukturalnych, oraz dokonać uproszczonej interpretacji wcześniejszych procesów przetworzenia materiału w oparciu o obserwacje strukturalne. IM1A_U05, IM1A_U10, IM1A_U12, IM1A_U11 Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć Wykład Ćwiczenia audytoryjne Ćwiczenia laboratoryjne Ćwiczenia projektowe Konwersatori um seminaryjne praktyczne terenowe warsztatowe Inne E-learning Wiedza M_W001 M_W002 M_W003 M_W004 Zna podstawy budowy struktur atomowych materii w zakresie fizyki metali Zna charakterystyczne cechy wyróżniające grupy faz między w stopach metali Zna podstawy metod obserwacji struktury metali i stopów Zna podstawowe metody badania własności mechanicznych wykorzystywane w zakresie materiałoznawstwa / 6

3 Karta modułu - Struktura materiałów M_W005 M_W006 M_W007 Umiejętności M_U001 M_U002 M_U003 Umie dobierać odpowiednie metody obserwacji struktury i sposoby przygotowania próbek do badań strukturalnych Posiada umiejętność przeprowadzenia podstawowych prób określających własności mechaniczne materiałów Posiada umiejętność przeprowadzenia podstawowych prób określających własności mechaniczne materiałów Potrafi charakteryzować rodzaje przemian fazowych w oparciu o diagramy równowagi fazowej, techniki analizy termicznej, oraz obserwacje zmian strukturalnych Potrafi charakteryzować rodzaje przemian fazowych w oparciu o techniki analizy termicznej i cechy struktury stopu. Student potrafi dobierać odpowiednie metody obserwacji struktury i sposoby przygotowania próbek do badań strukturalnych, oraz dokonać uproszczonej interpretacji wcześniejszych procesów przetworzenia materiału w oparciu o obserwacje strukturalne Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć) Wykład Budowa atomowa metali, wiązania między atomami i właściwości pierwiastków Budowa atomu układ okresowy pierwiastków. Metale alkaliczne, przejściowe, triady, miedziowce, metale ziem rzadkich, metale o słabych własnościach. Położenie w układzie okresowym a promień jonowy, typ sieci krystalicznej, temperatura topnienia i wrzenia, ferromagnetyki diamagnetyki paramagnetyki. Wiązania jonowe. Zasady Paulinga tworzenia struktur w kryształach jonowych wielościany koordynacyjne, typ sieci w zależności od różnicy promieni jonowych. Wiązania kowalencyjne (atomowe). Wiązania siłami Van der Waalsa kryształy gazów szlachetnych, temperatura topnienia. Wiązanie metaliczne właściwości fizyczne metali. 3 / 6

4 Karta modułu - Struktura materiałów Roztwory stałe, charakterystyka faz między i opis fazowy popularnych materiałów Układy podwójne (powtórka) energia swobodna w układach podwójnych. Warunek energetyczny roztworów ciągłych, rozpadu spinodalnego, tworzenia mieszanin dwóch faz w zależności od stężenia składników. Krystalizacja w przypadku roztworów ciągłych reguła dźwigni. Krystalizacja w warunkach przemiany eutektycznej, perytektycznej, monotektycznej. Złożone układy równowagi fazowej w układach podwójnych. Przyczyny makro-segregacji grawitacyjnej, segregacji normalnej, odwrotnej, międzydendrytycznej, mikrosegregacja, przechłodzenie stężeniowe. Roztwory stałe międzywęzłowe, różno węzłowe, pierwotne, wtórne, ograniczone, nieograniczone. Przyczyny ograniczenia rozpuszczalności w roztworach stałych. Rozpuszczalność w miedziowcach. Nadstruktury. Fazy sigma. Fazy elektronowe Hume-Rothery ego ( 21/14, 21/13, 21/12). Fazy Lavesa (gęste upakowanie jonów w strukturach typu AB2 ra/rb 1,225). Fazy międzywęzłowe (metale przejściowe C, B, N, H, duża twardość, typy sieci, przewodność elektryczna, zastosowania w praktyce. Fazy typu CuAl2, bartolid daltonid (związek). Fazy Zintla (AB3 zróżnicowanie średnic jonów A- B, różnice w porównaniu z nadstrukturą AuCu3). Związki o normalnej wartościowości (tellurki, antymonki, selenki. bizmutki, fosforki, siarczki ). Fazy w układzie Fe-C. Opis fazowy i strukturalny układu Fe-FeC3. Stale węglowe podział stali, domieszki (S kruchośc na gorąco, P kruchośc na zimno, Si, Mn, H płatki śnieżne, N, O odgazowywanie stali). Stale uspokojone i nieuspokojone. Przemiany fazowe podczas wolnego chłodzenia stopów Fe-C. Cechy strukturalne i własności stali węglowych i żeliw. Oznaczenia stali stopowych i wpływ niektórych pierwiastków na strukturę i własności (Cr, Ni). Stopy Cu-Zn (fazy, struktura, wpływ szybkości chłodzenia na przemianę, ). Podział mosiądzów, własności w zależności od składu, struktury i temperatury prowadzenia próby rozciągania. Metody badań strukturalnych i podstawy interpretacji obrazów struktury Metody badań strukturalnych. Mikroskopia optyczna obserwacje w jasnym i ciemnym polu, i w świetle spolaryzowanym. Mikroskopia elektronowa podstawy budowy mikroskopu prześwietleniowego i skaningowego, interpretacja obrazów kontrast absorpcyjny i dyfrakcyjny. Metody przygotowania preparatów cienkie folie, repliki węglowe cieniowane, repliki ekstrakcyjne. Podstawy analitycznej mikroskopii elektronowej metody badania składu chemicznego (TEM/EDX). Podstawowe metody badań mechanicznych metali i stopów, Metody badań mechanicznych. Metody oceny twardości (próba Brinella, Vickersa, Rockwella, próby mikrotwardości). Udarność. Próba rozciągania rodzaje próbek, charakterystyki z wyraźną i umowna granicą plastyczności, wyznaczanie naprężenia umownego i rzeczywistego, odkształcenia procentowego, inżynierskiego (ułamkowego) i rzeczywistego (logarytmicznego), parametry próby, prędkość odkształcania, szybkość umocnienia, czułość na prędkość odkształcania. Interpretacja mechaniczna pasma Lüdersa Ćwiczenia laboratoryjne 1. Układy równowagi i analiza termiczna. Część doświadczalna: Rejestrowanie krzywych studzenia trzech stopów z układu Pb- Sn. Wyznaczenie składu chemicznego badanych stopów w oparciu o krzywe chłodzenia. Ćwiczenia tablicowe interpretacja i opis fazowy i strukturalny dwuskładnikowych układów równowagi. Przemiana eutektyczna, perytektyczna, monotektyczna, eutektoidalna, perytektoidalna, monotektoidalna. Rozpuszczalność w stanie ciekłym i stałym skutki strukturalne krystalizacji stopów. Szkicowanie krzywych studzenia z 4 / 6

5 Karta modułu - Struktura materiałów zaznaczeniem charakterystycznych punktów początku i końca przemiany fazowej. Wyznaczanie ilości oraz składu chemicznego poszczególnych faz reguła dźwigni. 2. Badania strukturalne. Przygotowanie zgładów metalograficznych i obserwacje struktury kilku materiałów przy pomocy optycznego mikroskopu wykonanie zdjęć mikrostruktury. Opis cech charakterystycznych struktury w zależności od przerobu materiału i zastosowanej obróbki cieplnej silumin modyfikowany i niemodyfikowany (AK11), mosiądz M63 jedno i dwufazowy, brąz aluminiowy BA 1032 w stanie równowagowym i hartowany, miedź wyżarzona i odkształcona, aluminium o drobnym ziarnie i bardzo dużym (makroskopowym), brąz cynowy po homogenizacji i szybko studzony (struktura dendrytyczna). 3. Próba rozciągania Wykonanie prób rozciągania próbek kilku materiałów materiały kruche (silumin) i o dużej plastyczności (mosiądz), z wyraźną granicą plastyczności (stal), próbki płaskie i okrągłe. Wyznaczanie bazy dla próbek 5 i 10 krotnych. Opracowanie danych z próby rozciągania zapisanych w postaci plików tekstowych: rysowanie krzywych rozciągania w skali naprężenia rzeczywistego względem odkształcenia rzeczywistego, naprężenia umownego względem odkształcenia umownego, wyznaczanie parametrów Rm, R02, A, Z. Sposób obliczania oceny końcowej Ocena końcowa jest ustalana w oparciu o średnią ocen egzaminu i zaliczenia ćwiczeń laboratoryjnych pod warunkiem uzyskania w każdym przypadku oceny pozytywnej. Przy braku obecności na wykładach konieczne jest uzyskanie pozytywnej oceny z poszerzonego egzaminu ustnego. Wymagania wstępne i dodatkowe Nie podano wymagań wstępnych lub dodatkowych. Zalecana literatura i pomoce naukowe Z. Bojarski, M. Gigla, K. Stróż, M. Surowiec Krystalografia WN PWN, Warszawa, 2001 Z. Kędzierski Przemiany fazowe w układach skondensowanych PWND Kraków, 2003 O.H. Wyatt, D. Dew-Hughes Wprowadzenie do inżynierii Materiałowej WNT Warszawa, 1978 M.F.Ashby, D.R.H. Jones Materiały inzynierskie WNT Warszawa, 1995 Z.Kaczyński, S.Prowans Metaloznawstwo C. Kittel Wstęp do fizyki ciała stałego PWNWarszawa, 1970 Władysław Łoskiewicz, Marian Orman Układy równowagi podwójnych stopów metali Stanisław Prowans Struktura stopów Karol Przybyłowicz Metaloznawstwo Fryderyk Staub, Jan Adamczyk, Łucja Cieślak, Jerzy Grubała, Adolf Maciejny Metaloznawstwo. Adam Kosowski Metaloznawstwo i obróbka cieplna stopów odlewniczych. Leszek A. Dobrzański, Eugeniusz Hajduczek Metody badań metali i stopów tom II. Badania metalograficzne makroskopowe i na mikroskopie świetlnym. Mikroskopia elektronowa. Stanisław Prowans Struktura stopów. Jerzy Ryś Metalografia ilościowa. Czesław Adamski, Zbigniew Bonderek, Tadeusz Piwowarczyk Mikrostruktury odlewniczych stopów miedzi oraz cynku. Stefan Katarzyński, Stanisław Kocańda, Marek Zakrzewski Badanie własności mechanicznych metali Leszek A. Dobrzański, Ryszard Nowosielski Metody badań metali i stopów. Badania własności fizycznych. PN-EN PN-77/H Władysław Łoskiewicz, Marian Orman Układy równowagi podwójnych stopów metali Stanisław Prowans Struktura stopów 5 / 6

6 Karta modułu - Struktura materiałów Karol Przybyłowicz Metaloznawstwo Fryderyk Staub, Jan Adamczyk, Łucja Cieślak, Jerzy Grubała, Adolf Maciejny Metaloznawstwo. Adam Kosowski Metaloznawstwo i obróbka cieplna stopów odlewniczych. Leszek A. Dobrzański, Eugeniusz Hajduczek Metody badań metali i stopów tom II. Badania metalograficzne makroskopowe i na mikroskopie świetlnym. Mikroskopia elektronowa. Stanisław Prowans Struktura stopów. Jerzy Ryś Metalografia ilościowa. Czesław Adamski, Zbigniew Bonderek, Tadeusz Piwowarczyk Mikrostruktury odlewniczych stopów miedzi oraz cynku. Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu Nie podano dodatkowych publikacji Informacje dodatkowe Brak Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS) Forma aktywności studenta Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe Samodzielne studiowanie tematyki zajęć Przygotowanie do zajęć Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych Udział w wykładach Sumaryczne obciążenie pracą studenta Punkty ECTS za moduł Obciążenie studenta 2 godz 30 godz 70 godz 42 godz 28 godz 172 godz 6 ECTS 6 / 6