636-0729/02 – Strukturně fázová analýza (SFA)
Garantující katedra | Katedra materiálového inženýrství | Kredity | 6 |
Garant předmětu | prof. Ing. Vlastimil Vodárek, CSc. | Garant verze předmětu | prof. Ing. Vlastimil Vodárek, CSc. |
Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
Ročník | 2 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
Rok zavedení | 1993/1994 | Rok zrušení | 2005/2006 |
Určeno pro fakulty | FMT | Určeno pro typy studia | bakalářské |
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
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.