636-0402/01 – Struktura a vlastnosti pevných látek (SaVPL)

Garantující katedraKatedra materiálového inženýrstvíKredity5
Garant předmětuprof. Ing. Vlastimil Vodárek, CSc.Garant verze předmětuprof. Ing. Vlastimil Vodárek, CSc.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník2Semestrletní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení1999/2000Rok zrušení2009/2010
Určeno pro fakultyFMTUrčeno pro typy studiabakalářské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
FIL40 Ing. František Filuš
VOD37 prof. Ing. Vlastimil Vodárek, CSc.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 3+2
kombinovaná Zápočet a zkouška 14+4

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

- Objasnit vztahy mezi strukturou a vlastnostmi pevných látek; - Charakterizovat atomovou strukturu a vazby v pevných látkách; - Popsat základní principy vnitřní stavby krystalických látek; - Definovat bodové poruchy v krystalech; - Charakterizovat čárové poruchy v krystalech a dislokační reakce v hexagonální a kubických krystalových mřížkách; - Objasnit základní principy difúzních jevů v pevných látkách; - Popsat mechanismy plastické deformace - monokrystaly a polykrystaly; - Definovat základní typy fázových transformací; - Charakterizovat lomové procesy kovových materiálů.

Vyučovací metody

Přednášky
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři

Anotace

Souvislosti mezi strukturou a vlastnostmi technických materiálů; atomová struktura a vazby v pevných látkách; základy krystalografie; krystalové struktury prvků a binárních slitin; bodové poruchy v kovech a slitinách; difúze v kovových soustavách; čárové poruchy krystalové mříže - dislokace; krystalizace kovů a slitin; fázové přeměny v pevném stavu; mechanismy zpevnění.

Povinná literatura:

VODÁREK, V. Struktura a vlastnosti pevných látek. Studijní opora. VŠB-Technická univerzita Ostrava, 2010. Dostupné z: http://katedry.fmmi.vsb.cz/Opory_FMMI/636/636-Vodarek-Struktura-a-vlastnosti-pevnych-latek.pdf. KRATOCHVÍL, P., P. LUKÁČ a B. SPRUŠIL. Úvod do fyziky kovů I. Vyd. 1. Praha: SNTL – Nakladatelství technické literatury, 1984. POKLUDA, J., F. KROUPA a L. OBDRŽÁLEK. Mechanické vlastnosti a struktura pevných látek, Brno: PC DIR Vysoké učení technické, 1994. ISBN 8021405759.

Doporučená literatura:

PTÁČEK L., et al. Nauka o materiálu I, Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2003. ISBN 8072042831.

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

E-learning

Další požadavky na studenta

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

Přednášky: · Obsah a cíl předmětu. Význam studia vztahů mezi strukturou a vlastnostmi technických materiálů. · Atomová struktura pevných látek. Stavba atomu. Bohrův model atomu. Kvantově mechanický model atomu. Periodická soustava prvků a elektronová konfigurace atomů. Ionizační energie. · Vazby v pevných látkách (iontová, kovalentní, kovová a Van der Waalsova). Krystalické a amorfní pevné látky. Základy krystalografie: teorie opakování, translační periodicita krystalů, elementární buňka, prostorová mříž, základní principy reciproké mříže, symetrie krystalů, zákony geometrické krystalografie. · Krystalové struktury prvků ( molekulární orbity, pásová teorie, struktury těsně uspořádaných atomů, struktury se směrovými vazbami). Polymorfismus. Polární struktury. Struktury binárních slitin (tuhé roztoky, uspořádané fáze, elektronové sloučeniny, slitiny s dominujícím rozměrovým faktorem, sloučeniny přechodových kovů s proměnným zastoupením, intersticiální sloučeniny). · Bodové poruchy v kovech a slitinách. Rovnovážná koncentrace bodových poruch. Vznik nerovnovážné koncentrace bodových poruch (kalení, plastická deformace). Zotavování nadbytečných bodových poruch. · Difúze v kovových soustavách. Základní rovnice difúze (I a II Fickův zákon). Atomová teorie difúze, mechanismy difúze intersticiálních a substitučních atomů. Samodifúze. Vliv teploty – tepelná aktivace. · Kanály vysoké difuzivity (difúze podél hranic zrn, podél dislokací a volných povrchů). Difúze pod napětím, difúze ve slitinách, difúze při koncentračním gradientu, vybrané příklady difúze. · Čarové poruchy krystalové mříže – dislokace. Definice, základní rozdělení, Burgersův vektor, pohyb dislokací, napěťové pole dislokace, síly působící na dislokaci, energie dislokace, vrstevné chyby. · Vzájemné působení mezi dislokacemi: protínání dislokací, pohyb stupňů na dislokacích, příčný skluz, šplhání, dislokační reakce, hustota dislokací, zdroje dislokací. · Dislokace v důležitých krystalových strukturách. KPC: dislokační reakce, Thompsonův tetraedr, vrstevné chyby a částečné dislokace. HTU: dislokační reakce, vrstevné chyby a částečné dislokace. KSC: dislokační reakce, vrstevné chyby a částečné dislokace. · Interakce dislokací s bodovými poruchami. Dislokace v systémech s uspořádáním na dlouhou vzdálenost. Hranice zrn a subzrn, rozhraní mezi fázemi. · Krystalizace kovů a slitin. Homogenní a heterogenní nukleace. Růst krystalů čistých kovů. Krystalizace slitin. Eutektická reakce. Peritektická reakce. Krystalizace odlitků (ingotů) a kontislitků. · Fázové přeměny v pevném stavu, klasifikace. Difúzní přeměny: precipitace, uspořádání, eutektoidní reakce, masívní transformace, polymorfní přeměny. Homogenní a heterogenní nukleace. Bezdifúzní přeměny. Kinetika transformací. · Deformační zpevnění. Křivky zpevnění monokrystalů s KPC, HTU a KSC strukturou. Teorie zpevnění čistých kovů. Plastická deformace polykrystalů. Zpevnění v dvoufázových materiálech. Substituční zpevnění. Precipitační zpevnění: koherentní a nekoherentní částice precipitátu. Cvičení: 1. Úvodní cvičení 2. Fázové diagramy 3.-4. Hodnocení struktur systému Fe-C 5.-6. Krystalografie 7. Bodové poruchy 8.-9. Difúze 10.-11. Dislokace 12. Krystalizace 13. Fázové přeměny 14. Zápočty

Podmínky absolvování předmětu

Kombinovaná forma (platnost od: 2009/2010 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 30  15
        Zkouška Zkouška 70  0
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.FormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2009/2010 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2009/2010 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů K čeština Třinec 2 povinný stu. plán
2009/2010 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R029) Neželezné kovy a speciální slitiny K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2009/2010 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R029) Neželezné kovy a speciální slitiny K čeština Třinec 2 povinný stu. plán
2009/2010 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2009/2010 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály K čeština Třinec 2 povinný stu. plán
2008/2009 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2008/2009 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů K čeština Třinec 2 povinný stu. plán
2008/2009 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R029) Neželezné kovy a speciální slitiny K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2008/2009 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R029) Neželezné kovy a speciální slitiny K čeština Třinec 2 povinný stu. plán
2008/2009 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2008/2009 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály K čeština Třinec 2 povinný stu. plán
2007/2008 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2007/2008 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů K čeština Třinec 2 povinný stu. plán
2007/2008 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R029) Neželezné kovy a speciální slitiny K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2007/2008 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R029) Neželezné kovy a speciální slitiny K čeština Třinec 2 povinný stu. plán
2007/2008 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2007/2008 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály K čeština Třinec 2 povinný stu. plán
2006/2007 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2006/2007 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů K čeština Třinec 2 povinný stu. plán
2006/2007 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R029) Neželezné kovy a speciální slitiny K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2006/2007 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R029) Neželezné kovy a speciální slitiny K čeština Třinec 2 povinný stu. plán
2006/2007 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2006/2007 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály K čeština Třinec 2 povinný stu. plán
2005/2006 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2005/2006 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R029) Neželezné kovy a speciální slitiny P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2005/2006 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2005/2006 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2005/2006 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů K čeština Třinec 2 povinný stu. plán
2005/2006 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R029) Neželezné kovy a speciální slitiny K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2005/2006 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R029) Neželezné kovy a speciální slitiny K čeština Třinec 2 povinný stu. plán
2005/2006 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2005/2006 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály K čeština Třinec 2 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku