Rok akademicki: 2018/2019 Kod: MIM s Punkty ECTS: 5. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne

Transkrypt

1 Nazwa modułu: Podstawy krystalografii Rok akademicki: 2018/2019 Kod: MIM s Punkty ECTS: 5 Wydział: Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej Kierunek: Inżynieria Materiałowa Specjalność: Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne Język wykładowy: Polski Profil kształcenia: Ogólnoakademicki (A) Semestr: 1 Strona www: Osoba odpowiedzialna: dr hab. inż. Ryś Janusz (jrysjr@agh.edu.pl) Osoby prowadzące: prof. dr hab. inż. Skrzypek Stanisław (skrzypek@agh.edu.pl) dr inż. Kowalska Joanna (joannak@agh.edu.pl) dr inż. Witkowska Małgorzata (witkowsk@agh.edu.pl) Krótka charakterystyka modułu Student pozna krystaliczną budowę materiałów, zasady wskaźnikowania i opisywania struktur krystalicznych. 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 Student powinien wykazywać znajomość pojęć z zakresu krystalografii i budowy krystalicznej materiałów, ma wiedzę dotyczącą struktury materiałów metalicznych (metali i stopów). IM1A_W05, IM1A_W07, IM1A_W06 M_W002 Student powinien posiadać podstawową wiedzę dotyczącą określania oraz opisu struktury jak również klasyfikowania materiałów krystalicznych. IM1A_W05, IM1A_W07, IM1A_W06 1 / 6

2 M_W003 Student powinien posiadać niezbędny zasób wiedzy podstawowej do dalszego poznawania i rozumienia zjawisk i przemian zachodzących w materiałach metalicznych, zna zależności krystalograficzne i zjawiska zachodzące w strukturze krystalicznej. Zna wpływ struktury krystalicznej materiałów i składu fazowego na ich własności. IM1A_W05, IM1A_W07, IM1A_W01, IM1A_W03, IM1A_W06 Umiejętności M_U001 Student powinien posiadać umiejętności klasyfikowania, identyfikacji oraz opisu budowy, struktury i symetrii materiałów krystalicznych z wykorzystaniem zasad wskaźnikowania i projekcji stereograficznej. IM1A_U15, IM1A_U21, IM1A_U22 M_U002 Ma umiejętność opisywania zależności w materiałach oraz zjawisk za pomocą modeli matematycznych, potrafi opisywać struktury krystaliczne materiałów, z wykorzystaniem rzutu stereograficznego potrafi wyznaczyć systemy poślizgu. IM1A_U06, IM1A_U01, IM1A_U10, IM1A_U21, IM1A_U22 Kompetencje społeczne M_K001 Student ma świadomość konieczności poznawania nowych metod badawczych wykorzystujących podstawy krystalografii aby skutecznie działać jako inżynier materiałoznawca. IM1A_K01 Egzamin, Aktywność na zajęciach 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 Student powinien wykazywać znajomość pojęć z zakresu krystalografii i budowy krystalicznej materiałów, ma wiedzę dotyczącą struktury materiałów metalicznych (metali i stopów). Student powinien posiadać podstawową wiedzę dotyczącą określania oraz opisu struktury jak również klasyfikowania materiałów krystalicznych. 2 / 6

3 M_W003 Umiejętności M_U001 M_U002 Student powinien posiadać niezbędny zasób wiedzy podstawowej do dalszego poznawania i rozumienia zjawisk i przemian zachodzących w materiałach metalicznych, zna zależności krystalograficzne i zjawiska zachodzące w strukturze krystalicznej. Zna wpływ struktury krystalicznej materiałów i składu fazowego na ich własności. Student powinien posiadać umiejętności klasyfikowania, identyfikacji oraz opisu budowy, struktury i symetrii materiałów krystalicznych z wykorzystaniem zasad wskaźnikowania i projekcji stereograficznej. Ma umiejętność opisywania zależności w materiałach oraz zjawisk za pomocą modeli matematycznych, potrafi opisywać struktury krystaliczne materiałów, z wykorzystaniem rzutu stereograficznego potrafi wyznaczyć systemy poślizgu. Kompetencje społeczne M_K001 Student ma świadomość konieczności poznawania nowych metod badawczych wykorzystujących podstawy krystalografii aby skutecznie działać jako inżynier materiałoznawca. Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć) Wykład Budowa krystaliczna materiałów, pojęcie monokryształu i polikryształu Podstawowe zagadnienia z zakresu krystalografii i budowy kryształów; monokryształy i polikryształy; polikryształ nanokrystalliczny, stan amorficzny ciała stałego, model atomu, struktura (budowa) krystaliczna i sieć przestrzenna. Modelowanie sieci krystalicznych, komórka elementarna sieci krystalicznej Charakterystyka układów krystalograficznych i typy sieci przestrzenne Bravais go, parametry sieciowe i kątowe, zależności geometryczne i parametry charakteryzujące komórkę elementarną, przestrzenie międzyatomowe luki oktaedryczne i tetraedryczne, gęstość krystalograficzna. Roztwory stałe i związki chemiczne, poszerzona definicja fazy Pojęcia roztworu stałego i związku chemicznego oraz ich związek z budową i rodzajem sieci krystalicznej; izomorfizm i alotropia (polimorfizm); odmiany alotropowe 3 / 6

4 wybranych metali i niemetali. Własności a budowa wewnętrzna wybranych materiałów metalicznych, sieci podstawowych metali Związek własności z budową wewnętrzną wybranych materiałów krystalicznych (metale i niemetale), podstawowe własności fizyczne, izotropia i anizotropia własności fizycznych, chemicznych i mechanicznych. Wskaźnikowanie węzłów, prostych i płaszczyzn sieciowych Zasady wskaźnikowania węzłów, prostych i płaszczyzn sieciowych, równania prostej i płaszczyzny sieciowej; symbole [uvw] i (hkl), rysowanie węzłów, prostych i płaszczyzn o zadanych wskaźnikach. iloczyn skalarny i wektorowy na przykładzie kierunków i płaszczyzn sieciowych. Wskaznikowanie w układzie regularnym i heksagonalnym. Prawo przynależności pasowej Przynależność wektora (kierunku) do płaszczyzny krystalograficznej, warunek prostopadłości wektorów/kierunków krystalograficznych, pojęcie pasa krystalograficznego i prawo przynależności pasowej; podstawowe wzory krystalograficzne. Rzut stereograficzny I Konstrukcja siatki Wulfa, rzut koła wielkiego i małego, podstawy rzutu stereograficznego. Rzut standardowy. Konstrukcje rzutów stereograficznych kryształów z wykorzystaniem siatki Wulfa. Rzut stereograficzny II Konstrukcje rzutów standardowych dla układu regularnego na płaszczyzny typu {100},{110} i {111}. Krystalograficzny aspekt mechanizmów odkształcenia plastycznego Rzeczywista budowa ciał krystalicznych, defekty struktury krystalicznej i kryteria klasyfikacji; defekty sieciowe: punktowe, liniowe i powierzchniowe; defekty liniowe (dyslokacje) a odkształcenie plastyczne. Elementy symetrii kryształów Symetria budowy kryształów; podstawowe elementy symetrii; operacje przekształceń symetrycznych (opis geometryczny i macierzowy); symetria w morfologii kryształów (grupy punktowe) oraz symetria w budowie wewnętrznej (grupy przestrzenne i ich symbolika). Zastosowanie rzutu stereograficznego Wykorzystanie rzutu stereograficznego do przedstawiania zależności krystalograficznych w materiałach. Systemy poślizgu w kryształach metali o sieci regularnej. Krystalografia przemiany fazowej/martenzytycznej. Zastosowanie rzutu stereograficznego do tekstury krystalograficznej materiału polikrystalicznego Tekstura metalograficzna, mineralogiczna i krystalograficzna. Zastosowanie obrotów kryształu w rzucie stereograficznym do konstrukcji Idealnych figur biegunowych. Zastosowanie rzutu stereograficznego do analizy orientacji krystalograficznej ziarna/monokryształu Orientacja osi głównych kryształu [100], [010], [001] i wskażniki osi zewnętrznych (x,y,z) w rzucie stereograficznym, tekstura jako własność statystyczna orentacji ziaren, kąty przestrzeni Eulera. Wykład podsumowujący, związek własności z siecią krstaliczną Wykład podsumowujący, przegląd najnowszych materiałow krsytalicznych w aspekcie związków sieć-własności (np.grafen) 4 / 6

5 Ćwiczenia audytoryjne Układy krystalograficzne Układy krystalograficzne i sieci przestrzenne Bravais go; podstawowe parametry i zależności geometryczne w charakteryzujące układ regularny i heksagonalny; przestrzenie międzyatomowe luki oktaedryczne i tetraedryczne, obliczanie gęstości krystalograficznej Wskaźnikowanie węzłów, prostych i płaszczyzn sieciowych Zasady wskaźnikowania węzłów, prostych i płaszczyzn sieciowych, rysowanie płaszczyzn i kierunków o zadanych wskaźnikach; wyznaczanie kątów między kierunkami i płaszczyznami. Prawo przynależności pasowej Iloczyn skalarny i wektorowy, prostopadłość płaszczyzn i kierunków, prawo przynależności pasowej, wyznaczanie osi pasa krystalograficznego (krawędzi przecięcia płaszczyzn), określanie symboli płaszczyzn należących do dwóch pasów. Rzut stereograficzny na płaszczyzny typu {100} Rzuty stereograficzne kierunków i płaszczyzn; konstrukcja rzutu standardowego na płaszczyzny typu {100}. Rzut stereograficzny na płaszczyzny typu {110}i {111} Rzuty stereograficzne kierunków i płaszczyzn; konstrukcja rzutu standardowego na płaszczyzny typu {110} i {111}. systemy poślizgu Pojęcie systemu poślizgu, systemy poślizgu w strukturach metali RSC, RPC oraz HZ ilustracja w komórce elementarnej oraz na rzucie standardowym na płaszczyznę (001). Ćwiczenia zaliczeniowe Rozwiązywanie zadań sprawdzające praktyczne umiejętności. Sposób obliczania oceny końcowej Ocena końcowa jest wystawiana wg.oceny z ćwiczeń audytoryjnych i egzaminu z wagą odpowiednio 40:60 z uwzględnieniem aktywności na wykładzie. Wymagania wstępne i dodatkowe Zgodnie z Regulaminem Studiów AGH podstawowym terminem uzyskania zaliczenia jest ostatni dzień zajęć w danym semestrze. Termin zaliczenia poprawkowego (tryb i warunki ustala prowadzący moduł na zajęciach początkowych) nie może być późniejszy niż ostatni termin egzaminu w sesji poprawkowej (dla przedmiotów kończących się egzaminem) lub ostatni dzień trwania semestru (dla przedmiotów niekończących się egzaminem). Zalecana literatura i pomoce naukowe 1.J.Chojnacki, Metalografia strukturalna Wyd. Śląsk Z. Bojarski, M. Gigla, K. Stróż, M. Surowiec, Krystalografia. Podręcznik wspomagany komputerowo, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1996 (ISBN ) 3.Z. Trzaska Durski, H. Trzaska Durska, Podstawy krystalografii strukturalnej i rentgenowskiej, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1994 (ISBN X) 4. T.Penkala Zarys krystalografii PWN Z.Kosturkiewicz Metody krystalografii Wyd. Nauk. UAM A.Kelly, G.W. Groves Krystalografia i defekty kryształów PWN Stanisław J. Skrzypek: Krystaliczna budowa metali, Rozdz. w: Inżynieria metali i ich stopów, red. Stanisław J. Skrzypek, Karol Przybyłowicz. Kraków : Wydawnictwa AGH, (Wydawnictwa Naukowe / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie ; KU 0406). ISBN / 6

6 S Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu 1. J. KOWALSKA, W. RATUSZEK, K. CHRUŚCIEL; Crystallographic relations between deformation and annealing texture in austenitic steels, Archives of Metallurgy and Materials, vol. 53 iss. 1 spec. iss (2008), s J. KOWALSKA, W. RATUSZEK, M. WITKOWSKA, A. ZIELIŃSKA-LIPIEC, Development of microstructure and texture in Fe-26Mn-3Si-3Al alloy during cold-rolling and annealing, Journal of Alloys and Compounds, vol. 615 Suppl. 1 (2014) s. S583 S J. KOWALSKA, W. RATUSZEK, M. WITKOWSKA, A. ZIELIŃSKA-LIPIEC, T. TOKARSKI; Microstructure and texture characteristics of the metastable Fe-21Mn-3Si-3Al alloy after cold deformation, Journal of Alloys and Compounds, vol. 643 suppl. 1 (2015) s. S39 S45 4. J. KOWALSKA, W. RATUSZEK, M. WITKOWSKA, A. ZIELIŃSKA-LIPIEC, M. Kowalski; Microstructure and texture evolution during cold-rolling in the Fe-23Mn-3Si-3Al alloy, Archives of Metallurgy and Materials, vol. 60 iss. 3 (2015) s J. KOWALSKA; Analysis of texture and microstructure of annealed Fe 23Mn 3Si 3Al steel, Acta Physica Polonica. A, vol. 130 no. 4, 2016, s Stanisław J. Skrzypek: Krystaliczna budowa metali, Rozdz. w: Inżynieria metali i ich stopów, red. Stanisław J. Skrzypek, Karol Przybyłowicz. Kraków : Wydawnictwa AGH, (Wydawnictwa Naukowe / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie ; KU 0406). ISBN S Stanisław J. SKRZYPEK, Anders Bergmark, Marcin GOŁY Structural characterization of surface layers in sintered Distaloy AE and Distaloy HP Charakterystyka strukturalna spieków ze stopowych proszków Distaloy AE i Distaloy HP /// Inżynieria Materiałowa ; ISSN R. 34 nr 4, s PROF, DR HAB. INŻ. Stanisław J. SKRZYPEK, DR INŻ. Małgorzata WITKOWSKA, DR INŻ. Joanna KOWALSKA, MGR Krzysztof CHRUŚCIEL: Zastosowanie nieniszczących dyfrakcyjnych metod rentgenowskich do charakteryzowania stanu struktury materiałów (The non-destructive X-Ray methods in measuring of some material properties), HUTNIK Wiadomości Hutnicze, 2012, s S. J. Skrzypek, W. Ratuszek, A. Bunsch, M. Witkowska, J. Kowalska, M. Goły, K. Chruściel Crystallographic texture and anisotropy of electrolytic deposited copper coating analysis. Journal of Achievments in Materials and Manufacturing Engineering v.43 (2010) Nov A.Bunsch,S.J.Skrzypek, J.Kowalska, Naroa Molina, W.Ratuszek: Texture and mechanical properties of electrodeposited copper thin films. Solid State Phenomena vol.163 (2010) p Informacje dodatkowe Termin i tryb zaliczenia poprawkowego prowadzący poda na pierwszym wykładzie. Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS) Forma aktywności studenta Udział w wykładach Udział w ćwiczeniach audytoryjnych Przygotowanie do zajęć Samodzielne studiowanie tematyki zajęć Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe Dodatkowe godziny kontaktowe z nauczycielem Sumaryczne obciążenie pracą studenta Punkty ECTS za moduł Obciążenie studenta 28 godz 14 godz 30 godz 38 godz 15 godz 2 godz 6 godz 133 godz 5 ECTS 6 / 6