636-2003/01 – Struktura a vlastnosti pevných látek (SaVPLn)

Garantující katedraKatedra materiálového inženýrstvíKredity6
Garant předmětuprof. Ing. Vlastimil Vodárek, CSc.Garant verze předmětuprof. Ing. Vlastimil Vodárek, CSc.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník2Semestrzimní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2014/2015Rok zrušení
Určeno pro fakultyFMTUrčeno pro typy studiabakalářské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
KRA58 Ing. Martin Kraus, Ph.D.
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 18+0

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Seznámit studenty se základními souvislostmi mezi strukturou a vlastnostmi v pevných látkách. Definovat krystalovou strukturu a vliv defektů v krystalických materiálech na jejich mechanické vlastnosti. Charakterizovat strukturní procesy probíhající během tepelného nebo mechanického zpracování 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, Ostrava: VŠB-TU Ostrava, 2010. 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, Praha: SNTL Alfa, 1984. POKLUDA, J., F. KROUPA a L. OBDRŽÁLEK. Mechanické vlastnosti a struktura pevných látek, Brno: PC DIR, 1994. ISBN 802-1405759.

Doporučená literatura:

SMALLMAN, R. E. a R. J. BISHOP. Modern physical metallurgy and materials engineering. Oxford: Butterworth - Heinemann, 1999. ISBN 978-0-750-64564-5. JONES, D. R. H. a M. F. ASHBY. Engineering materials 2, 4th edition, Oxford: Butterworth – Heinemann, 2012. ISBN 978-0080966687. PTÁČEK, L. Nauka o materiálu II. 2. opr. a rozš. vydání, Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2002. ISBN 80-7204-248-3.

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

E-learning

Další požadavky na studenta

Nejsou žádné další zvláštní požadavky.

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

1. Význam studia vztahů mezi strukturou a vlastnostmi technických materiálů. 2. 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). 3. 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. 4. 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). 5. 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. 6. Kanály vysoké difuzivity (difúze podél hranic zrn, podél dislokací a volných povrchů). Difúze ve slitinách, difúze při koncentračním gradientu, praktické příklady difúze. 7. Čarové poruchy krystalové mříže – dislokace. Definice, základní rozdělení, Burgersův vektor, pohyb dislokací, napěťové pole dislokace, síly působící na dislokaci, energie dislokace, vrstevné chyby. 8. 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. 9. 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. 10. Fázové přeměny. Krystalizace kovů a slitin. Homogenní a heterogenní nukleace. Růst krystalů čistých kovů. Krystalizace slitin. Eutektická reakce. Peritektická reakce. Krystalizace odlitků (ingotů) a kontislitků. 11. Fázové přeměny v pevném stavu, klasifikace. Difúzní přeměny: precipitace, uspořádání, eutektoidní reakce, masívní transformace, polymorfní přeměny. Homogenní a heterogenní nukleace. 12. Bezdifúzní fázové přeměny. Kinetika transformací. Krystalografie martenzitické transformace v ocelích. 13. 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. 14. Lomové procesy. Griffithovo kritérium. Stádia lomového procesu. Křehký lom. Tvárný lom. Lom korozí pod napětím. Únavový lom. Creepový lom.

Podmínky absolvování předmětu

Kombinovaná forma (platnost od: 2014/2015 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.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2020/2021 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R036) Progresivní technické materiály K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2020/2021 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R033) Recyklace materiálů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2020/2021 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R036) Progresivní technické materiály P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2019/2020 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R036) Progresivní technické materiály K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2019/2020 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R033) Recyklace materiálů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2019/2020 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R036) Progresivní technické materiály P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2018/2019 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R033) Recyklace materiálů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2018/2019 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R036) Progresivní technické materiály P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2018/2019 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R036) Progresivní technické materiály K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2017/2018 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R036) Progresivní technické materiály P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2017/2018 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R033) Recyklace materiálů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2017/2018 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R036) Progresivní technické materiály K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2016/2017 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R036) Progresivní technické materiály P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2016/2017 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R033) Recyklace materiálů P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2016/2017 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R036) Progresivní technické materiály K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2015/2016 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R036) Progresivní technické materiály P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2015/2016 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R036) Progresivní technické materiály K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2014/2015 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R036) Progresivní technické materiály P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2014/2015 (B3923) Materiálové inženýrství (3911R036) Progresivní technické materiály K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku
FMMI 2015/2016 prezenční angličtina povinný 601 - Studijní oddělení stu. blok
FMMI_N 2014/2015 prezenční čeština povinný 601 - Studijní oddělení stu. blok