636-0402/02 – 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
Ročník2Semestrzimní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2005/2006Rok zrušení
Určeno pro fakultyFMT, HGFUrčeno 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+3
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

Nejsou další požadavky.

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). Alotropie. 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, praktické 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. - Lomové procesy. Griffithovo kritérium. Stádia lomového procesu. Křehký lom. Tvárný lom. Lom korozí pod napětím. Únavový lom. Creepový lom. Cvičení: 1. Úvod. 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. Závěrečná prověrka znalostí. Zápočty.

Podmínky absolvování předmětu

Kombinovaná forma (platnost od: 2012/2013 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  36
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.FormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2015/2016 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R033) Recyklace materiálů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2014/2015 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R033) Recyklace materiálů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2014/2015 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2014/2015 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R029) Neželezné kovy a speciální slitiny P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2014/2015 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2014/2015 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2014/2015 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R029) Neželezné kovy a speciální slitiny K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2014/2015 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2013/2014 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2013/2014 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R029) Neželezné kovy a speciální slitiny P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2013/2014 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2013/2014 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R033) Recyklace materiálů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2013/2014 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R029) Neželezné kovy a speciální slitiny K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2013/2014 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2013/2014 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2012/2013 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R029) Neželezné kovy a speciální slitiny K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2012/2013 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2012/2013 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2012/2013 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2012/2013 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R029) Neželezné kovy a speciální slitiny P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2012/2013 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2012/2013 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R033) Recyklace materiálů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2011/2012 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2011/2012 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R029) Neželezné kovy a speciální slitiny P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2011/2012 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2011/2012 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R033) Recyklace materiálů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2011/2012 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R029) Neželezné kovy a speciální slitiny K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2011/2012 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R029) Neželezné kovy a speciální slitiny K čeština Třinec 2 povinný stu. plán
2011/2012 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2011/2012 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály K čeština Třinec 2 povinný stu. plán
2011/2012 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2011/2012 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů K čeština Třinec 2 povinný stu. plán
2010/2011 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2010/2011 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů K čeština Třinec 2 povinný stu. plán
2010/2011 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2010/2011 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály K čeština Třinec 2 povinný stu. plán
2010/2011 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R029) Neželezné kovy a speciální slitiny K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2010/2011 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R029) Neželezné kovy a speciální slitiny K čeština Třinec 2 povinný stu. plán
2010/2011 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2010/2011 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R029) Neželezné kovy a speciální slitiny P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2010/2011 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2010/2011 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R033) Recyklace materiálů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2009/2010 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2009/2010 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R029) Neželezné kovy a speciální slitiny P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2009/2010 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2009/2010 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R033) Recyklace materiálů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2008/2009 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2008/2009 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R029) Neželezné kovy a speciální slitiny P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2008/2009 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2008/2009 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R033) Recyklace materiálů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2007/2008 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2007/2008 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R029) Neželezné kovy a speciální slitiny P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2007/2008 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2007/2008 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R033) Recyklace materiálů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2006/2007 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R028) Diagnostika materiálů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2006/2007 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R029) Neželezné kovy a speciální slitiny P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2006/2007 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R030) Technické materiály P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2006/2007 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R033) Recyklace materiálů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku
ECTS - HGF 2016/2017 prezenční angličtina volitelný odborný 501 - Studijní oddělení HGF stu. blok
Blok předmětů bez studijního plánu - FMMI - P - cs 2016/2017 prezenční čeština volitelný odborný FMT - Fakulta materiálově-technologická stu. blok
V - ECTS HGF 2015/2016 prezenční čeština volitelný odborný 501 - Studijní oddělení HGF stu. blok
Blok předmětů bez studijního plánu - FMMI - K - cs 2015/2016 kombinovaná čeština volitelný odborný FMT - Fakulta materiálově-technologická stu. blok
Blok předmětů bez studijního plánu - FMMI - P - cs 2015/2016 prezenční čeština volitelný odborný FMT - Fakulta materiálově-technologická stu. blok
V - ECTS HGF - Bc. 2014/2015 prezenční čeština volitelný odborný 501 - Studijní oddělení HGF stu. blok
FMMI 2013/2014 prezenční čeština povinný 601 - Studijní oddělení stu. blok
V - ECTS HGF - Bc. 2013/2014 prezenční čeština volitelný odborný 501 - Studijní oddělení HGF stu. blok
FMMI 2012/2013 prezenční čeština povinný 601 - Studijní oddělení stu. blok
V - ECTS HGF - Bc. 2012/2013 prezenční čeština volitelný odborný 501 - Studijní oddělení HGF stu. blok
FMMI_ECTS 2011/2012 prezenční čeština povinný 600 - Děkanát FMT stu. blok