636-0729/02 – Structural and Phase Analysis (SFA)

Gurantor departmentDepartment of Material EngineeringCredits6
Subject guarantorprof. Ing. Vlastimil Vodárek, CSc.Subject version guarantorprof. Ing. Vlastimil Vodárek, CSc.
Study levelundergraduate or graduateRequirementCompulsory
Year2Semestersummer
Study languageCzech
Year of introduction1993/1994Year of cancellation2005/2006
Intended for the facultiesFMTIntended for study typesBachelor
Instruction secured by
LoginNameTuitorTeacher giving lectures
FIL40 Ing. František Filuš
SOJ33 prof. Dr. Ing. Jaroslav Sojka
VOD37 prof. Ing. Vlastimil Vodárek, CSc.
Extent of instruction for forms of study
Form of studyWay of compl.Extent
Full-time Credit and Examination 3+3

Subject aims expressed by acquired skills and competences

-Define principal aims of structural and phase analysis. -Characterise fundamentals of image analysis. -Compare possibilities and limitations of electron diffraction, neutron diffraction and X ray diffraction. -Characterise basic principles of high resolution transmission electron microscopy. -Outline possibilities of modern techniques in scanning electron microscopy. -Compare possibilities and limitations of modern spectral analysis techniques. -Characterise basic scanning probe microscopy techniques. -Propose a procedure of structural analysis of a defective material.

Teaching methods

Summary

The course covers fundamental experimental techniques which can be used for microstructural characterisation of technical materials. Attention is paid to optical microscopy, electron microscopy and X ray diffraction analysis. Lectures include such topics as physical principles of individual techniques, experimental equipment, preparation of samples for investigations and intepretation of results. Applications of individual experimental techniques in research and testing of materials are illustrated on practical examples.

Compulsory literature:

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

Recommended literature:

Way of continuous check of knowledge in the course of semester

E-learning

Další požadavky na studenta

Prerequisities

Subject has no prerequisities.

Co-requisities

Subject has no co-requisities.

Subject syllabus:

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.

Conditions for subject completion

Full-time form (validity from: 1960/1961 Summer semester)
Task nameType of taskMax. number of points
(act. for subtasks)
Min. number of points
Exercises evaluation and Examination Credit and Examination 100 (100) 51
        Exercises evaluation Credit 35 (35) 0
                Project Project 15  0
                Written exam Written test 20  0
        Examination Examination 65 (65) 0
                Written examination Written examination 40  0
                Oral Oral examination 25  0
Mandatory attendence parzicipation:

Show history

Occurrence in study plans

Academic yearProgrammeField of studySpec.ZaměřeníFormStudy language Tut. centreYearWSType of duty
2004/2005 (B2113) Materiálové technologie (2109R017) Metal Science P Czech Ostrava 2 Compulsory study plan
2004/2005 (B2113) Materiálové technologie (3911R026) Quality Control and testing P Czech Ostrava 2 Compulsory study plan
2003/2004 (B2113) Materiálové technologie (2109R017) Metal Science P Czech Ostrava 2 Compulsory study plan
2003/2004 (B2113) Materiálové technologie (3911R026) Quality Control and testing P Czech Ostrava 2 Compulsory study plan
2002/2003 (B2113) Materiálové technologie (2109R017) Metal Science P Czech Ostrava 2 Compulsory study plan
2002/2003 (B2113) Materiálové technologie (3911R026) Quality Control and testing P Czech Ostrava 2 Compulsory study plan
2001/2002 (B2113) Materiálové technologie (2109R017) Metal Science P Czech Ostrava 2 Compulsory study plan
2001/2002 (B2113) Materiálové technologie (3911R026) Quality Control and testing P Czech Ostrava 2 Compulsory study plan
2000/2001 (B2113) Materiálové technologie (2109R017) Metal Science P Czech Ostrava 2 Compulsory study plan
2000/2001 (B2113) Materiálové technologie (3911R026) Quality Control and testing P Czech Ostrava 2 Compulsory study plan

Occurrence in special blocks

Block nameAcademic yearForm of studyStudy language YearWSType of blockBlock owner