636-0729/02 – Strukturně fázová analýza (SFA)

Garantující katedraKatedra materiálového inženýrstvíKredity6
Garant předmětuprof. Ing. Vlastimil Vodárek, CSc.Garant verze předmětuprof. Ing. Vlastimil Vodárek, CSc.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník2Semestrletní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení1993/1994Rok zrušení2005/2006
Určeno pro fakultyFMTUrčeno pro typy studiabakalářské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
FIL40 Ing. František Filuš
SOJ33 prof. Dr. Ing. Jaroslav Sojka
VOD37 prof. Ing. Vlastimil Vodárek, CSc.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 3+3

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

-Definovat základní cíle strukturně fázové analýzy. -Charakterizovat základní principy obrazové analýzy. -Srovnat možnosti a omezení metod elektronové difrakce, neutronové difrakce a rtg difrakce. -Charakterizovat základní principy prozařovací elekronové mikroskopie s vysokým rozlišením. -Objasnit možnosti moderních technik řádkovací elektronové mikroskopie. -Srovnat možnosti a omezení moderních technik spektrální analýzy. -Charakterizovat základní mikroskopické techniky využívající řádkující sondu. -Navrhnout postup strukturní analýzy defektního materiálu.

Vyučovací metody

Anotace

V rámci tohoto předmětu se posluchači magisterského studia na FMMI seznámí se základními experimentálními technikami, které se využívají při strukturní a fázové analýze technických materiálů. Pozornost je věnována především světelné mikroskopii, metodám elektronové mikroskopie a rtg difrakční analýze. Přednášky jsou zaměřeny na fyzikální principy jednotlivých metod, přístrojovou techniku, postupy přípravy zkušebních vzorků a interpretaci získaných výsledků, včetně jejich statistického zpracování. Využití jednotlivých experimentálních technik v materiálovém výzkumu a zkušebnictví je dokumentováno na praktických příkladech.

Povinná literatura:

1. Saltykov S.A.: Stereometrická metalografie, SNTL, Praha, 1980 2. Jandoš F, Říman R., Gemperle A.: Využití moderních laboratorních metod v metalografii, SNTL, Praha 1985 3. Hubáčková J.: Strukturně fázová analýza I, Texty PGS, VŠB-TU Ostrava, 1999 4. Jonšta Z., Vodárek V.: Strukturně fázová analýza II, Texty PGS, VŠB-TU Ostrava, 1999

Doporučená literatura:

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: 1. Strukturní charakteristiky získané metalografickou analýzou. Vnitřní stavba a mikrostruktura kovů a slitin. Faktory působící na formování mikrostruktury. Typy struktur. 2. Světelná mikroskopie - základní metoda studia struktury kovů. Příprava vzorků pro světelnou mikroskopii. Světelná optika, objektivy a okuláry, základní charakteristiky. Světelné mikroskopy. Zviditelňování mikrostruktu- ry.Optické metody zvyšování kontrastu. Temné pole, polarizované světlo, fázový kontrast. Mikrotvrdost. 3. Kvantitativní metalografie a stereologie. Úvod do stereologie. Základní stereologické symboly a veličiny. Postupy při určování základních stereologických veličin. Statistické vztahy mezi základními veličinami. Určení objemového podílu Vv, specifického povrchu Sv, specifické délky čar Lv a specifického počtu bodů Pv. 4. Základní typy kvantitativních analýz. Bodová analýza, lineární analýza, plošná analýza, jejich použití, přesnost. Směrodatná odchylka, chyba měření.Histogramy četnosti strukturních útvarů. Metoda průměrů. Metoda tětiv. Orientované a částečně orientované struktury. Statistické přepočty při stereologické analýze.Podstata komplexní metalografické analýzy. Metodika. Pomůcky pro stereologickou analýzu: optické, mechanické, semiautomatické. Přístroje televizního typu – obrazové analyzátory. 5. Interakce elektronového svazku s hmotou. Krystalové soustavy, vlastnosti reciproké mříže. Geometrické podmínky difrakce: Braggův zákon a Ewaldova reflexní koule. 6. Porovnání rozlišovací schopnosti současných mikroskopických technik. Princip prozařovacího elektronového mikroskopu. Mechanismy vzniku kontrastu v prozařovacím mikroskopu: amplitudový kontrast – zobrazení ve světlém a v tmavém poli, fázový kontrast – zobrazení mřížky a struktury. 7. Příprava preparátů pro prozařovací elektronovou mikroskopii: extrakční uhlíkové repliky a tenké kovové fólie. 8. Metody elektronové difrakce: princip selekční elektronová difrakce a difrakce konvergentního svazku elektronů. Interpretace difraktogramů při studiu polykrystalů a monokrystalů. Srovnání metod rtg a elektronové difrakce – možnosti a omezení. Kvantitativní analýza elektronomikro- skopických zobrazení. 9. Princip řádkovacího elektronového mikroskopu. Základní mechanismy vzniku kontrastu na zobrazení. Environmentální řádkovací elektronové mikroskopy. Difrakce zpětně odražených elektronů. Příprava preparátů pro řádkovací elektronovou mikroskopii. 10. Rtg spektrální mikroanalýza. Základní principy vlnově a energiově disperzní mikroanalýzy. Kvalitativní a kvantitativní analýza. Spektroskopie ¨ Augerových elektronů.Spektroskopie energetických ztrát elektronů. Energiová filtrace v prozařovací elektronové mikroskopii. 11. Praktické příklady využití elektronové mikroskopie v materiálovém inženýrství. 12. Interakce rtg záření s hmotou. Absorbce rtg záření. Difrakce rtg paprsků na krystalických látkách. Rentgenometrické metody. 13. Experimentální technika difrakční analýzy struktury materiálů. Fotografická registrace. Debye-Schererova metoda. Metoda zpětného odrazu. Difraktometr. 14. Praktické příklady využití rtg difrakce v různých oborech materiálové technologie. Cvičení: 1. Hodnocení mikrostruktury za využití základních stereologických veličin. Sta- novení velikosti zrna. Použití lineární, plošné a srovnávací metody. 2. Zpracování dat získaných při hodnocení jednofázových struktur. Počet zrn v objemové jednotce (Scheil-Schwartz-Saltykov). Histogram - polygon četnosti. 3. Hodnocení dvoufázových struktur. Martensiticko- austenitické struktury. Perlitické struktury - měrný povrch cementitu, mezilamelární vzdálenost. 4. Zpracování a vyhodnocení dat. Test 1. 5. Základy krystalografie, Millerovy indexy krystalografických rovin a směrů, Miller-Bravaisovy indexy, osa zóny, transformační matice. 6. Jevy absorbce rtg záření hmotou, strukturní faktor. 7. Stereografická projekce, konstrukce Wulfovy síťky, konstrukce standardní stereografické projekce. 8. Stanovení difrakční konstanty mikroskopu, analýza kružnicových difraktogramů. 9. Analýza bodových difraktogramů, stanovení orientačního vztahu. 10. Měření hustoty dislokací, kvantitativní obrazová analýza částic minoritních fází. 11. Exkurze do laboratoří Vítkovice - Výzkum a vývoj, spol. s r. o. , příprava extrakční uhlíkové repliky. 12. Kvalitativní rtg difrakční analýza. 13. Kvantitativní rtg difrakční analýza. 14. Test 2 (elektronová mikroskopie a rtg. difrakční analýza). Zápočty.

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční forma (platnost od: 1960/1961 letní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 35 (35) 0
                Projekt Projekt 15  0
                Písemka Písemka 20  0
        Zkouška Zkouška 65 (65) 0
                Písemná zkouška Písemná zkouška 40  0
                Ústní zkouška Ústní zkouška 25  0
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2004/2005 (B2113) Materiálové technologie (2109R017) Nauka o kovech P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2004/2005 (B2113) Materiálové technologie (3911R026) Zkušebnictví a jakost materiálu P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2003/2004 (B2113) Materiálové technologie (2109R017) Nauka o kovech P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2003/2004 (B2113) Materiálové technologie (3911R026) Zkušebnictví a jakost materiálu P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2002/2003 (B2113) Materiálové technologie (2109R017) Nauka o kovech P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2002/2003 (B2113) Materiálové technologie (3911R026) Zkušebnictví a jakost materiálu P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2001/2002 (B2113) Materiálové technologie (2109R017) Nauka o kovech P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2001/2002 (B2113) Materiálové technologie (3911R026) Zkušebnictví a jakost materiálu P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2000/2001 (B2113) Materiálové technologie (2109R017) Nauka o kovech P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2000/2001 (B2113) Materiálové technologie (3911R026) Zkušebnictví a jakost materiálu P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku