Nazwa modułu: Technologie inżynierii powierzchni Rok akademicki: 2013/2014 Kod: MIM-1-702-n Punkty ECTS: 5 Wydział: Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej Kierunek: Inżynieria Materiałowa Specjalność: - Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: - Język wykładowy: Polski Profil kształcenia: Ogólnoakademicki (A) Semestr: 7 Strona www: http://galaxy.uci.agh.edu.pl/~wmiim/ Osoba odpowiedzialna: dr inż. KĄC Sławomir (slawomir.kac@agh.edu.pl) Osoby prowadzące: Gut Stanisław (gut@agh.edu.pl) Radziszewska Agnieszka (radzisze@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 Ma podstawową wiedzę z zakresu metod badawczych stosowanych do wyznaczania własności materiałów inżynierskich IM1A_W07 M_W002 Posiada podstawowe wiadomości z zakresu inżynierii powierzchni-zna podstawy wytwarzania warstw wierzchnich i powłok IM1A_W26 M_W003 Orientuje się w obecnym stanie oraz najnowszych trendach rozwojowych inżynierii materiałowej IM1A_W14 M_W004 Zna i umie identyfikować mechanizmy i procesy zużycia materiałów IM1A_W32 M_W005 Zna metodologię i instrumentarium podstawowych analitycznych metod chemicznych i spektralnych stosowanych w badaniach materiałów IM1A_W31 Umiejętności M_U001 Posiada umiejętność posługiwania się podstawowymi przyrządami do wyznaczania własności materiałów IM1A_U03 Udział w dyskusji, Wykonanie projektu 1 / 6
M_U002 Potrafi dokonać identyfikacji i sformułować specyfikację prostych zadań inżynierskich, typowych dla inżynierii materiałowej IM1A_U06 Udział w dyskusji, Wykonanie projektu Kompetencje społeczne M_K001 Ma świadomość ważności i zrozumienie pozatechnicznych aspektów i skutków działalności inżynierskiej, w tym jej wpływu na środowisko, i związanej z tym odpowiedzialności za podejmowane decyzje IM1A_K02 Udział w dyskusji, 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 Inne terenowe E-learning Wiedza M_W001 M_W002 M_W003 M_W004 M_W005 Umiejętności M_U001 Ma podstawową wiedzę z zakresu metod badawczych stosowanych do wyznaczania własności materiałów inżynierskich Posiada podstawowe wiadomości z zakresu inżynierii powierzchni-zna podstawy wytwarzania warstw wierzchnich i powłok Orientuje się w obecnym stanie oraz najnowszych trendach rozwojowych inżynierii materiałowej Zna i umie identyfikować mechanizmy i procesy zużycia materiałów Zna metodologię i instrumentarium podstawowych analitycznych metod chemicznych i spektralnych stosowanych w badaniach materiałów Posiada umiejętność posługiwania się podstawowymi przyrządami do wyznaczania własności materiałów + - - - - - - - - - - + - - - - - - - - - - - - - + - - - - - - - 2 / 6
M_U002 Potrafi dokonać identyfikacji i sformułować specyfikację prostych zadań inżynierskich, typowych dla inżynierii materiałowej Kompetencje społeczne M_K001 Ma świadomość ważności i zrozumienie pozatechnicznych aspektów i skutków działalności inżynierskiej, w tym jej wpływu na środowisko, i związanej z tym odpowiedzialności za podejmowane decyzje Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć) Wykład Wykład przeznaczony jest dla studentów kierunku inżynieria materiałowa. Celem wykładu jest zapoznanie przyszłego inżyniera z podstawowymi technologiami uszlachetniania warstw powierzchniowych materiałów dla poprawy ich właściwości eksploatacyjnych, jak również nadania im walorów dekoracyjnych. Dla jego właściwego zrozumienia wymagane są podstawowe wiadomości z fizyki, chemii, chemii fizycznej i podstaw materiałoznawstwa. Program wykładu obejmuje następujące podstawowe zagadnienia: kierunki rozwoju technologii obróbki powierzchniowej, powierzchniowe obróbki cieplne i cieplno-chemiczne, techniki natryskiwania cieplnego, nanoszenie elektroiskrowe warstw, techniki jarzeniowe, techniki cienkowarstwowe (CVD, PVD), techniki wiązkowe (implantacyjne, elektronowe, laserowe), techniki nagniatania, techniki detonacyjne, technologie zapobiegające korozji materiałów, techniki chemiczne powłoki konwersyjne, zasady i sposoby nanoszenia powłok galwanicznych, ogniowych i natryskowych, platerowanie blach i rur, preizolacja rur, w szczególności: - Klasyfikacja metod wytwarzania warstw i powłok, podział technik inżynierii powierzchni, - Kryteria doboru warstw wierzchnich i powłok do warunków eksploatacji narzędzi i urządzeń, - Kierunki rozwoju technologii obróbki powierzchniowej, - Powierzchniowe obróbki cieplne, - Powierzchniowe obróbki cieplno-chemiczne, - Technologie chemiczne (zol-żel), - Technologie galwanicznego i ogniowego nakładania powłok, - Powłoki malarskie technologie nakładania powłok malarskich, - Technologie spawalnicze techniki napawania i natryskiwania cieplnego, 3 / 6
- Wybrane techniki nagniatania i techniki detonacyjne, - Techniki jarzeniowe i implantacyjne, - Techniki cienkowarstwowe (PVD), - Techniki cienkowarstwowe (CVD), - Techniki wiązkowe (elektronowe), - Techniki wiązkowe (laserowe), Ćwiczenia projektowe Ćwiczenia projektowe Tematyka projektów pokrywa się z zagadnieniami znajdującymi się w programie wykładu. Tematy projektów do realizacji (do wyboru przez studentów): 1. Projekt obróbki cieplno-chemicznej i ubytkowej kół zębatych 2. Projekt technologii warstw nawęglanych stosowanych na koła zębate. 3. Projekt technologii azotowania stali charakteryzujących się wysoką wytrzymałością w podwyższonych temperaturach 4. Projekt technologii borowania dyfuzyjnego stali konstrukcyjnych 5. Projekt technologii wytwarzania warstw hartowanych wiązką elektronową wykorzystanych w częściach samochodowych (bieżnie łożysk, przeguby kulowe, wałki rozrządu, itp.) 6. Projekt technologii implantacji jonów materiałów charakteryzujących się wysoką odpornością tribologiczną 7. Projekt ochrony przed korozją wysokotemperaturową elementów zaworów cieplnych przez napawanie stopami niklu 8. Projekt technologii laserowego stopowania (Cr, Ta) stali niestopowych 9. Projekt technologii otrzymywania powłok natryskiwanych na bariery cieplne elementów silników spalinowych (zawory, gniazda zaworowe, głowice, kolektory, itp.). 10. Projekt technologii anodowania stopów aluminium (zastosowanie: tworzywa konstrukcyjne) 11. Projekt technologii nanoszenia warstw lakierniczych na elementy stosowane w różnych warunkach środowiskowych 12. Projekt magnetronowego osadzania na stalach warstw (np.: Al2O3, CeO2) o własnościach katalitycznych 13. Projekt technologii laserowego odkształcania (Laser Shot Peening) warstw wierzchnich metali 14. Projekt technologii wytwarzania warstw galwanicznych na cylindry silników spalinowych, pierścienie tłokowe i in. 15. Projekt technologii PLD wytwarzania cienkich warstw na bazie np.: Y-Ba-Cu-O stosowanych na nadprzewodniki 17. Projekt technologii wytwarzania warstw TiN metodą PVD (Physical Vapour Deposition) stosowanych na narzędzia skrawające. 18. Projekt technologii wytwarzania warstw TiC metodą CVD (Chemical Vapour Deposition) stosowanych na narzędzia do przeróbki plastycznej. 19. Projekt technologii wytwarzania warstw TiCN metodą PVD (Physical Vapour Deposition) stosowanych na narzędzia do obróbki plastycznej na zimno. Sposób obliczania oceny końcowej Ocena końcowa = 0,6 x ocena z realizacji projektu + 0,2 x średnia z ocen z kolokwiów + 0,2 x odpowiedzi ustne studenta podczas przygotowywania projektu 4 / 6
Wymagania wstępne i dodatkowe znajomość podstawowych wiadomości z materiałoznawstwa oraz pozytywnie zaliczoną fizykę i chemię, ponadto umiejętność posługiwania się literaturą z zakresu inżynierii powierzchni w stopniu podstawowym, umiejętność pisania raportów, umiejętności prezentacji, Zalecana literatura i pomoce naukowe 1. K.Przybyłowicz: Metaloznawstwo, Skrypt AGH, 1979 i wydania późniejsze. 2. T.Burakowski, E.Roliński, T.Wierzchoń: Inżynieria Powierzchni, Wyd. Pol. Warszawskiej, Wwa, 1992. 3. T.Burakowski i T.Wierzchoń: Inżynieria Powierzchni Metali, WNT W-wa, 1995. 4. P.Kula: Inżynieryjna Warstwa Wierzchnia, Wydawnictwa Naukowe Politechniki Łódzkiej, Łódź 2000. 5. Rosiński: Wybrane zastosowania implantacji jonów w nauce i technice, Ossolineum, Wrocław 1978. 6. R.Kloc: Metody wytwarzania cienkich warstw metalicznych, PWN, W-wa, 1974. 7. D.S.Rickerby, A.Matthews: Advanced Surface Coatings, Chapman and Hall, New York, 1991. 8. M. Kupczyk: Syntetyczny opis zużycia ostrzy skrawających ze szczególnym uwzględnieniem zużycia ściernego. Wyd. PTNP, Poznań 1998, 9. J. K. Senatorski: Podnoszenie tribologicznych właściwości materiałów przez obróbkę cieplną i powierzchniową. Wyd. 1MP, Warszawa 2003, 10. Nakonieczny: Powierzchniowa obróbka plastyczna kulowanie. Wyd. IMP, Warszawa 2003, 11. J. Socha, J. A. Weber: Podstawy elektrolitycznego osadzania stopów metali. Wyd. BMP, Warszawa 2001, 12. M. Kupczyk: Inżynieria powierzchni powłoki przeciwzużyciowe na ostrza skrawające. Wyd. PP, Poznań 2004. 13. T. Burakowski: Rozważania o synergizmie w inżynierii powierzchni. Wyd. PR, Radom 2004 14. M. Blicharski: Inżynieria powierzchni, WNT, 2009r. 15. A. Michalski: Fizykochemiczne podstawy otrzymywania powłok z fazy gazowej. Ofic. Wyd. PW, Warszawa 2000 16. B. Major: Ablacja i osadzanie leserem impulsowym. Wyd. Akapit", Kraków 2002 17. A. Klimpel: Napawanie i natryskiwanie cieplne, Warszawa, WNT, 2000r, 18. J. Kusiński: Lasery i ich zastosowanie w Inżynierii Materiałowej, Wydawnictwo Naukowe Akapit, Kraków-2000. Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu Wszystkie publikacje dostępne są na: http://www.bpp.agh.edu.pl/ Wykaz wybranych publikacji: 1.Kusiński J., Woldan A., Kąc S.: Modification of the steel surface layer for its better wear resistance by means of laser melting and alloying, proceedings of SPIE-The International Society for Optical Engineering, Laser Technology VII: Applications of Lasers, Vol. 5229, (2003), s. 155-162. 2.Kąc S., Kusiński J., Woldan A.: The investigation of microstructures and of properities SWV9 high speed tool steel after laser melting ;Inżynieria Materiałowa, nr 4 (123), 2001, s. 442 3.Woldan A., Kusiński J., Tasak E., Kąc S.: The structure and properties of the plain carbon steel surface layer alloyed with chromium, Inżynieria Materiałowa, nr 5 (124), 2001, s. 954, 4.Kąc S., Kusiński J.: SEM and TEM microstructural investigation of high-speed tool steel after laser melting, Materials Chemistry and Physics 81 (2003), s. 510-512. 5.Kąc S., Kusinski J.: SEM structure and properties of ASP2060 steel after laser melting, Surface and Coatings Technology, 180-181 (2004), pp. 611-615. 6.Kąc S., Kusiński J., Zielinska Lipiec A., Wrońska I.: Scaning electron microscopy and transmission electron microscopy microstructural investigation of high-speed tool steel after Nd:YAG pulsed laser melting, Journal of Microscopy, Vol. 224, 2006, s. 65-67. 7.Kusiński J., Radziszewska A., Kąc S., Kopia A., Rozmus-Górnikowska M.: Technika laserowa w inżynierii powierzchni wybrane przykłady, rozdział w monografii Inżynieria powierzchni wybrane zagadnienia pod red. B. Antoszewskiego, wyd. Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce, 2011 8.Kusiński J., Kowalski K., Kąc S.,Matteazzi P., Krebs M., Morgiel J., Cochet S.: Microstructure of LaNi5 base nanopowders produced by high energy ball milling, Diffusion and Defect Data Solid State Data. Pt. B, Solid State Phenomena ; ISSN 1012-0394, 2012 vol. 186 s. 124 129. 9.Kusiński J., Kąc S.,: Wytwarzanie techniką ablacji laserowej powłok na bazie Ti na podłożu polimerowym Zabrze : Wyd. Fundacja Rozwoju Kardiochirurgii im. prof. Zbigniewa Religi, Monografiaoprac. I wyd. w ramach realizacji programu wieloletniego,,polskie Sztuczne Serce na lata 2007 2012. ISBN 978-83-63310-04-2, 2012. 5 / 6
10.Kusinski J., Kac S., Kopia A. et al.; Laser modification of the materials surface layer a review paper; Bulletin of the Polish Academy of Sciences Technical Sciences, vol. 60, no. 4, pp. 711 728, 2012. 11.Kąc S., Moskalewicz T.; Microstructure of doped Bi2O3 thin films deposited by PLD technique, Inżynieria Materiałowa, 2013 R. 34 nr 4, s. 295 298, 12.Kozieł T., Latuch J., Kąc S.; Structure of melt-spun Fe Cu Si B Nb alloy, Journal of Alloys and Compounds; ISSN 0925-8388. 2014 vol. 586 Suppl. 1, s. 121 125. 13.Suchanek K., Bartkowiak A., Gdowik A., Perzanowski M., Kąc S., Szaraniec B., Suchanek M., Marszałek M.: Crystalline hydroxyapatite coatings synthesized under hydrothermal conditions on modified titanium substrates, Materials Science and Engineering. C, Biomimetic Materials, Sensors and Systems; 51(2015) 57 63, ISSN 0928-4931. 14.Brylewski.T, Kąc S., High temperature corrosion resistance of Crofer thin film deposited by PLD technique Thin Solid Films zaakceptowane do druku po recenzji 15.Kąc S. Cieniek Ł. Moskalewicz T., Optymalizacja struktury cienkich warstw Bi2O3 domieszkowanych Er wytwarzanych techniką PLD, Inżynieria Materiałowa, Inżynieria Materiałowa; ISSN 0208-6247, 36 (2015), s. 479 483. 16.Kusiński J., Kopia A., Cieniek Ł., Kąc S., Radziszewska A., Deposition of oxide and intermetallic thin films by pulsed laser (PLD) and electron beam (PED) methods, Archives of Metallurgy and Materials, ISSN 1733-3490, 60 (2015), s. 2173 2182. 17.Kruk A., Adamczyk A., Gil A., Kąc S., Dąbek J., Ziąbka M., Brylewski T., Effect of Co deposition on oxidation behavior and electrical properties of ferritic steel for solid oxide fuel cell interconnects, Thin Solid Films ; ISSN 0040-6090, 590 (2015), s. 184 192. 18.Kopernik M., Milenin A., Kąc S., Numerical and experimental analysis of fracture of athrombogenic coatings deposited on ventricular assist device in micro-shear, Archives of Metallurgy and Materials, ISSN 1733-3490, 60 (2015), s. 795 800. 19.Kopernik M., Kąc S., Gawlikowski M., Cios G., Mechanical, structural and chemical analysis of athrombogenic multilayer wall of ventricular assist device tested in hydrodynamic fatigue tests, Advanced Engineering Materials, 2016, DOI: 10.1002/adem.201500492 (in press) 20.Durda E., Jaglarz J., Kac S., Przybylski K., El Kouari Y., Characterization of perovskite film prepared by pulsed laser deposition on ferritic stainless steel using microscopic and optical methods, Optical Materials xxx (2016) xxx xxx (in press) Informacje dodatkowe brak Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS) Forma aktywności studenta Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe Udział w wykładach Udział w ćwiczeniach projektowych Samodzielne studiowanie tematyki zajęć Dodatkowe godziny kontaktowe z nauczycielem Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. Przygotowanie do zajęć Sumaryczne obciążenie pracą studenta Punkty ECTS za moduł Obciążenie studenta 2 godz 21 godz 21 godz 30 godz 6 godz 30 godz 20 godz 130 godz 5 ECTS 6 / 6