Nauka o Materiałach dr hab. inż. Mirosław Bućko, prof. AGH B-8, p. 1.13, tel

Transkrypt

1 Nauka o Materiałach dr hab. inż. Mirosław Bućko, prof. AGH B-8, p. 1.13, tel bucko@agh.edu.pl Plan wykładów Monokryształy, Materiały amorficzne i szkła, Polikryształy budowa, Polikryształy otrzymywanie, Proszki, włókna, warstwy, kompozyty, Właściwości mechaniczne sprężystość, Właściwości mechaniczne plastyczność, Właściwości mechaniczne dekohezja, Właściwości cieplne, Właściwości elektryczne, Właściwości magnetyczne, Właściwości optyczne, Właściwości biologiczne, Podstawy Nauki o Materiałach - Wstęp 1

2 Podstawy Nauki o Materiałach - Wstęp Literatura Wykłady M. F. Ashby; D. H. Jones Materiały inżynierskie wyd. WNT Warszawa 1996; R. Pampuch Budowa i właściwości materiałów ceramicznych, AGH, 1995; J. Dereń; J. Haber; R. Pampuch Chemia ciała stałego, PWN Warszawa 1975; R. Pampuch Współczesne materiały ceramiczne, AGH 2005; L.A. Dobrzański Metaloznawstwo z podstawami nauki o materiałach, WNT, 1996; M. Blicharski Wstęp do inżynierii materiałowej, AGH, 1995; Warunki zaliczenia przedmiotu Pozytywna ocena z laboratorium, Ocena końcowa = 0,25 ocena z laboratorium + 0,75 ocena z egzaminu Czym jest materiał? zazwyczaj ciało stałe, każda substancja (pierwiastek, związek chemiczny, stop) służąca do wytworzenia przedmiotu użytkowego o zdefiniowanych właściwościach materiały inżynierskie Co nie jest materiałem inżynierskim? odczynniki, paliwa, leki, żywność, woda (na pewno?), Historia materiałów Epoka kamienia od ok. 2,5 mln lat, początki kultury materialnej, narzędzia i przedmioty użytkowe, materiały pochodzenia naturalnego kamień, drewno, glina, kości; Epoka brązu od ok. 5 tys. lat, proste technologie ceramiczne i metalurgiczne, przeróbka surowców naturalnych, obróbka materiałów; Epoka żelaza od ok. 3 tys. lat, rozwój technologii ceramicznych i metalurgicznych, ulepszanie właściwości materiałów; Epoka materiałów zaawansowanych od???, materiały wysoko przetworzone, polimery, kompozyty, zaawansowana wiedza podstawowa i technologiczna, inteligentne projektowanie materiałów; Epoka??? 2

3 Historia materiałów Właściwości materiałów mechaniczne wytrzymałość, odporność, twardość, plastyczność; cieplne przewodnictwo cieplne, dylatacja, termomechaniczne odporność na wstrząs cieplny, optyczne przeźroczystość, barwa, elektryczne przewodnictwo elektryczne, polaryzacja, magnetyczne ferromagnetyzm, paramagnetyzm, biologiczne biozgodność, bioaktywność, } EM Podział materiałów ze względu na charakter przeważających wiązań chemicznych: metale materiały ceramiczne CERAMIKA polimery kompozyty KOMPOZYTY METALE POLIMERY 3

4 Podział materiałów ze względu na charakter przeważających wiązań chemicznych: metale materiały ceramiczne polimery kompozyty ze względu na zastosowanie: materiały konstrukcyjne do konstrukcji urządzeń zwielokrotniających siłę ludzkich mięśni, głównie przenoszące obciążenia mechaniczne; materiały funkcjonalne do budowy urządzeń zwielokrotniających działanie ludzkiego umysłu, wykorzystujące specyficzne właściwości; Czym jest nauka o materiałach? interdyscyplinarna dziedzina wiedzy (system poglądów) związana z materiałami w czterech podstawowych obszarach: budowa, właściwości, technologia, zastosowanie. Jej celem jest optymalne opracowanie materiału o wymaganych właściwościach dla określonego zastosowania. charakterystyka budowa technologia właściwości zastosowanie Czym jest nauka o materiałach? Nauka o materiałach to filozofia materiałów będąca podstawą technologii materiałowych zarówno w nauce jak i edukacji. Praktycznym wykorzystaniem nauki o materiałach dla wytwarzania i zastosowania specjalnych materiałów (wyjątkowe właściwości, mała skala produkcji) jest inżynieria materiałowa. 4

5 5 m Historia nauki o materiałach koniec XIX w. J.W. Gibbs, właściwości termodynamiczne wynikające ze struktury atomowej decydują o właściwościach fizycznych; początek XX w. rozwój chemii i fizyki ciała stałego; do WW II rozwój technologii materiałowych oparty na kolejno zdobywanych doświadczeniach głównie w metalurgii; po WWII zimna wojna, zbrojenia, programy kosmiczne, wyścig technologiczny wymusił poszukiwanie nowych bardziej wydajnych metod poszukiwań nowych materiałów i ich technologii; lata 70 XX w. powstanie nowej dziedziny nauki (Materials science & engineering, Materials technology, materials engineering); Poziomy budowy materiału subatomowy struktura elektronowa, wiązania chemiczne w ciele stałym, strukturalny nanoskala, sieć krystaliczna, symetria, mikrostrukturalny poziom mikroskopowy, ziarna, granice, pory, makroskopowy od milimetrów w górę, właściwości użytkowe, Poziomy budowy materiału 5

6 Konstrukcja ściany budynku Konstrukcja kadzi stalowniczej Konstrukcja pancerza czołgu 6

7 Konstrukcja endoprotezy stawu biodrowego 7