Nazwa modułu: Krystalografia i rentgenografia Rok akademicki: 2012/2013 Kod: MIM-1-505-s 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: 5 Strona www: http://home.agh.edu.pl/krystal/dydaktyka/ Osoba odpowiedzialna: prof. dr hab. inż. Skrzypek Stanisław (skrzypek@agh.edu.pl) Osoby prowadzące: prof. dr hab. inż. Skrzypek Stanisław (skrzypek@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 Posiada wiedzę z zakresu wykorzystania w inżynierii materiałowej dyfrakcyjnych metod badawczych. Zna zależności krystalograficzne i zjawiska zachodzace strukturze krystalicznej materiałów. Zna wpływ struktury krystalicznej materiałów i składu fazowego na ich własności. IM1A_W05, IM1A_W06, IM1A_W07 Aktywność na zajęciach, Kolokwium, Udział w dyskusji, Wynik testu zaliczeniowego, Wykonanie ćwiczeń M_W002 Student ma wiedzę na temat widm emisyjnych i absorpcyjnych pierwiastków i stopów metali oraz o naturze dyfrakcji na sieciach krystalicznych. Aktywność na zajęciach, Udział w dyskusji, Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych, Wynik testu zaliczeniowego Umiejętności 1 / 7
M_U001 Posiada umiejetność planowania i wykonania eksperymentów oraz wykorzystania analitycznych metod dyfrakcyjnych w inżynierii materiałowej. Ma umiejętność opisywania zależności w materiałach oraz zjawisk za pomocą modeli matematycznych, potrafi opisywać struktury krystaliczne materiałów. Posiada umiejętność wykonywania analiz strukturalnych z wykorzystaniem metod dyfrakcyjnych w tym jakościowej i ilościowej analizy fazowej, pomiarów tekstur i naprężeń własnych. IM1A_U03, IM1A_U05, IM1A_U11, IM1A_U22 Wynik testu zaliczeniowego, Aktywność na zajęciach, Kolokwium, Udział w dyskusji, Wykonanie ćwiczeń M_U002 Student posiada umiejetność stosowania metod badawczych opartych na emisji charakterystycznego promieniowania oraz absorpcji (analiza chemiczna, defektoskopia, mikrotomografia rentgenowska) IM1A_U03, IM1A_U05, IM1A_U11, IM1A_U22 Sprawozdanie, Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych, Wynik testu zaliczeniowego Kompetencje społeczne M_K002 Studen ma świadość konieczności poznawania nowoczesnych metod badawczych i diagnostycznych aby skutecznie działać jako inzynier materiałoznawca. IM1A_K01 Aktywność na zajęciach, Egzamin 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 Umiejętności Posiada wiedzę z zakresu wykorzystania w inżynierii materiałowej dyfrakcyjnych metod badawczych. Zna zależności krystalograficzne i zjawiska zachodzace strukturze krystalicznej materiałów. Zna wpływ struktury krystalicznej materiałów i składu fazowego na ich własności. Student ma wiedzę na temat widm emisyjnych i absorpcyjnych pierwiastków i stopów metali oraz o naturze dyfrakcji na sieciach krystalicznych. + + + - - - - - - - + - - - - - - - - - - + 2 / 7
M_U001 M_U002 Posiada umiejetność planowania i wykonania eksperymentów oraz wykorzystania analitycznych metod dyfrakcyjnych w inżynierii materiałowej. Ma umiejętność opisywania zależności w materiałach oraz zjawisk za pomocą modeli matematycznych, potrafi opisywać struktury krystaliczne materiałów. Posiada umiejętność wykonywania analiz strukturalnych z wykorzystaniem metod dyfrakcyjnych w tym jakościowej i ilościowej analizy fazowej, pomiarów tekstur i naprężeń własnych. Student posiada umiejetność stosowania metod badawczych opartych na emisji charakterystycznego promieniowania oraz absorpcji (analiza chemiczna, defektoskopia, mikrotomografia rentgenowska) + + + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Kompetencje społeczne M_K002 Studen ma świadość konieczności poznawania nowoczesnych metod badawczych i diagnostycznych aby skutecznie działać jako inzynier materiałoznawca. + - + - - - - - - - - Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć) Wykład Krystaliczna budowa materi Powtórzenie wiadomości z podstaw krystalografi geometrycznej; kryształ, siec krystaliczna, siec przestrzenna, komórka elementarna, układy krystalograficzne, wskaźnikowanie węzłów, prostych i płaszczyzn sieciowych. Zależności geometryczne w kryształach Pas krystalograficzny, prawo przynalezności pasowej, rachunek wektorowy. Symetria budowy kryształów, symetria względem punktu, prostej i płaszczyzny, osie inwersyjne oraz kombinacje elementów symetrii, grupy punktowe, grupy przestrzenne Struktury krystaliczne i ich klasyfikacja klasyfikacja struktur według wiązań chemicznych, wzorów stechiometrycznych oraz klasyfikacja Pearsona Rzut stereograficzny Podstawy rzutu stereograficznego. Rzut standardowy. Konstrukcje rzutów stereograficznych kryształów na różne płaszczyzny krystalograficzne z wyjorzystaniem siatki Wulfa. 3 / 7
Zastosowanie rzutu stereograficznego Wykorzystanie rzutu stereograficznego do przedstawiania zalezności krystalograficznych w materiałach. Systemy poślizgu w kryształach metali o sieci A1 i A2, Krystalografia przemiany martenzytycznej. Tesktura krystalograficzna Tesktura metalograficzna, mineralogiczna i krystalograficzna. Tekstura i anizotropia. Przedstawianie orientacji krystalograficznych na rzucie stereograficznym. Idealne figury biegunowe. Promieniowanie rentgenowskie Promieniowanie elektromagnetyczne (rentgenowskie), charakterystyka, zakresy i zastosowanie, wytwarzanie, widmo ciągłe i charakterystyczne, długość, częstotliwość i energia fal, filtry do lamp rentgenowskich, prawo De Broglie a, prawo absorpcji promieniowania X, efektywne głębokości wnikania promieniowania X. Oddziaływanie promieniowania rentgenowskiego z materią Prawo absorpcji i krawędź absorpcji promieniowania X, dobór filtra, defektoskopia, komputerowa tomografia rtg. Dyfrakcja na monokrysztale, Metoda Lauego wyznaczania orientacji monokryształu,refleksy, pas krystalograficzny, stożki Lauego. Dyfrakcja promieniowania X na materii polikrystalicznej, kierunki wiązek ugiętych, stożki Bragga, prawo Bragga. Dyfrakcja promieniowania na kryształach Dyfrakcja promieniowania w geometrii Bragga-Brentana, natężenie wiązek ugiętych, czynnik struktury, czynnik LP, czynnik temperaturowy, krotności płaszczyzn sieciowych. Czynnik struktury dla różnych sieci wyprowadzanie równań na czynnik struktury prawo wygaszeń refleksów Metoda Debye a-sherrer a - jakościowa analiza fazowa Metoda Debye a-sherrer a, jakościowa analiza fazowa, wskaźnikowanie dyfraktogramu proszkowego, pomiar parametru komórki elementarnej sieci krystalicznej. Dyfraktometr rentgenowski Metoda dyfraktometryczna, dyfraktometr rentgenowski. Jakościowa analiza fazowa. Metody dyfraktometryczne Pomiar parametru sieci, gęstość teoretyczna (dyfrakcyjna, rentgenowska)dyfrakcyjna ilościowa analiza fazowa (austenitu szczątkowego), prawo Vegarda Pomiar odkształceń sprężystych metodą dyfrakcyjną Dyfrakcja w symetrycznej i asymetrycznej geometrii Bragga-Brentana i przy stałym kącie padania (SKP, GID grazing. Pomiar odkształceń sprężystych (naprężeń sprężystych), metoda sin2y, geometria pomiaru, stałe sprężystości polikryształu i monokryształu, dyfrakcyjne stałe sprężystości. Pomiary tekstury krystalograficznej Tekstura jako własnośc statystyczna. Kąty Eulera. Tekstury drutu i blach, zwykłe i odwrotne figury biegunowe, funkcje rozkładu orientacji ziaren. Pomiary lokalnych tekstur z wykorzystaniem mikroskopii skaningowej. Rentgenowska analiza florescencyjna Fluorescencyjna analiza chemiczna, zasada spektometru i dyfraktometru rentgenowskiego, kryształy analizatory i liczniki energoczułe promieniowania X Wykład podsumowujący Wykład podsumowujący, przegląd najnowszych osiagnięć w zakresie rentgenowskiej 4 / 7
analizy strukturalnej Ćwiczenia laboratoryjne Promieniowanie rentgenowskie Istota fal elektromagnetycznych, promieniowanie rentgenowskie usytuowane w całym widmie fal elektromagnetycznych, wytwarzanie promieniowania X, długości fal, absorpcja, obliczanie energii kwantu, długości fali i częstotliwości, energia strumienia cząstek materii, równanie De Brouglea Absorpcja i defektoskopia rentgenowska Obliczanie osłon absorpcyjnych, obliczanie grubości filtrów i kontrastu na wadach materiałowych. Dyfrakcja promieniowania rentgenowskiego I Kierunki wiązek ugiętych w geometrii Bragga-Brentana, prawo Bragga, istota dyfrakcji na monokrysztale (zasady metody Laue omówienie luegramu i istota orientacji monokryształu, kształt plamek doskonałość kryształu, kąty Eulera ) i dyfrakcja na polikrysztale Dyfrakcja promieniowania rentgenowskiego II Natężenie wiązek ugiętych, czynnik struktury, LP, temperaturowy, krotności płaszczyzn sieciowych, pojęcie nadstruktury i natężenie linii dyfrakcyjnych od nadstruktury, pomiar współczynnika uporządkowania atomów. Metoda Debye a-sherrer a Jakościowa analiza fazowa, wskaźnikowanie dyfraktogramu proszkowego, pomiar parametru sieci (prawo Vegarda, termiczna rozszerzalność, odkształcenia sprężyste sieci krystalicznej). Dyfraktometryczne metody badań - jakościowa analiza fazowa Metoda dyfraktometryczna, powstawanie obrazu dyfrakcyjnego, jakościowa analiza fazowa, pomiar parametru sieci, tablice danych krystalograficznych JCPDS. Dyfraktometryczne metody badań ilościowa analiza fazowa Metoda dyfraktometryczna ilościowa analiza austenitu szczątkowego, przykład dla stali łożyskowej lub szybkotnącej, pomiar tetragonalności martenzytu. Ćwiczenia zaliczeniowe Kolokwium zaliczeniowe i podsumowanie zajęć. Ćwiczenia audytoryjne Zależności geometryczne w kryształach - komórki elementarne sieci krystalicznej Wykonywanie rysunków i obliczeń. Wskaźnikowanie kierunków i płaszczyn Praktyczne ćwiczenia wskaźnikowania kierunków i płaszczn sieciowych. Konstrukcje z wykorzystaniem rzutu stereograficznego Wykonywanie konstrukcji siatki Wulfa i jej wykorzysatnie w rzutowaniu stereograficznym kryształu. Rzut standardowy I Wykreślanie rzutów standardowych na zadane płaszczyzny. Rzut standardowy II Wykreślanie rzutów standardowych na zadane płaszczyzny. 5 / 7
Zadania krystalograficzne z wykorzystaniem rzutu standardowego Rozwiązywanie problemów krystalograficznych (systemy poslizgu, przemiany, orientacje bliźniacze) Kolokwium zaliczeniowe Zadanie końcowe sprawdzające praktyczne umiejetności. podsumowujące E-learning Krystalografia i rentgenografia Samodzielne studiowanie wskazanych zagadnień z wykładów i ćwiczeń z wykorzystaniem materiałów dostępnych w Internecie. Sposób obliczania oceny końcowej ocena końcowa jest obliczana wg. oceny z ćwiczeń laboratoryjnych, audytoryjnych i z egzaminu z wagą odpowiednio 30:30:40 Wymagania wstępne i dodatkowe wymagania obejmują podstawową wiedzę z zakresu krystalografii przekazną na wczesniejszym wykładzie z Nauki o materiałach (semestr I) oraz wiedzę z zakresu geometrii, trygonometrii i fizyki Zalecana literatura i pomoce naukowe 1.B.D.Cullity, Podstawy dyfrakcji promieni X, PWN w-wa 1966 2.J.Chojnacki, Metalografia strukturalna Wyd. Śląsk 1966 3.Z. Bojarski, M. Gigla, K. Stróż, M. Surowiec, Krystalografia. Podręcznik wspomagany komputerowo, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1996 (ISBN 83-01-11958-6) 4.Z. Trzaska Durski, H. Trzaska Durska, Podstawy krystalografii strukturalnej i rentgenowskiej, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1994 (ISBN 83-01-11388-X) 5. S.J. Skrzypek: Nowe możliwości pomiaru makro-naprężeń własnych w materiałach przy zastosowaniu dyfrakcji promieniowania X w geometrii stałego kąta padania, ROZPRAWY i MONOGRAFIE 108, Uczelniane Wyd. Nauk.-Dydaktyczne AGH, Kraków 2002 6. S.J.Skrzypek: http://home.agh.edu.pl/krystal/dydaktyka/ Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu Nie podano dodatkowych publikacji Informacje dodatkowe Brak 6 / 7
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS) Forma aktywności studenta Udział w wykładach Udział w ćwiczeniach audytoryjnych Dodatkowe godziny kontaktowe z nauczycielem Przygotowanie do zajęć Samodzielne studiowanie tematyki zajęć Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe Sumaryczne obciążenie pracą studenta Punkty ECTS za moduł Obciążenie studenta 30 godz 30 godz 5 godz 30 godz 38 godz 15 godz 2 godz 150 godz 5 ECTS 7 / 7