637-3021/02 – Advanced materials and technologies (PgMAT)

Gurantor departmentDepartment of Non-ferrous Metals, Refining and RecyclingCredits4
Subject guarantordoc. Dr. Ing. Monika LosertováSubject version guarantordoc. Dr. Ing. Monika Losertová
Study levelundergraduate or graduateRequirementCompulsory
Year1Semesterwinter
Study languageCzech
Year of introduction2019/2020Year of cancellation
Intended for the facultiesFMTIntended for study typesFollow-up Master
Instruction secured by
LoginNameTuitorTeacher giving lectures
JOR0015 Ing. Veronika Jordanovová
KUB0034 Ing. Vojtěch Kubeš
LOS35 doc. Dr. Ing. Monika Losertová
Extent of instruction for forms of study
Form of studyWay of compl.Extent
Full-time Credit and Examination 3+2

Subject aims expressed by acquired skills and competences

Získané znalosti: Student bude po absolvování předmětu umět: - klasifikovat a objasnit jednotlivé technologie; - definovat vliv základních parametrů jednotlivých technologií přípravy na vlastnosti vybraných typů materiálů; - vysvětlit souvislosti mezi strukturou a základními vlastnostmi progresivních materiálů; - formulovat výhody a nevýhody aplikací jednotlivých typů materiálů v různých odvětvích. Získané dovednosti: student bude schopen - provést výběr technologie pro přípravu materiálu s požadovanými vlastnostmi pro dané podmínky provozování; - optimalizovat materiálové a technologické parametry procesů z hlediska přípravy vybraných materiálů s požadovanými vlastnostmi, účinnosti procesu nebo možných interakcí s okolním prostředím; - porovnat a vybrat jednotlivé typy materiálů podle vybraných vlastností pro konkrétní aplikace; - optimalizovat materiálové a technologické požadavky pro výrobu těchto materiálů; - doporučit vhodné tepelně-mechanické zpracování pro modifikaci struktury a optimalizaci vlastností materiálů.

Teaching methods

Lectures
Tutorials
Experimental work in labs
Project work
Other activities

Summary

Cílem je rozšířit znalosti studenta o materiálech používaných v různých oblastech moderního průmyslu a seznámit jej s charakteristikami speciálních slitin a materiálů souvisejícími s mechanickou deformací, zotavením, rekrystalizací, precipitačními procesy, zpevněním, vytvrzením, creepem, superplasticitou a křehnutím, ale také s vlivem speciálních technologií přípravy a parametrů procesů na optimalizaci vlastností materiálů. Poznatky z tohoto předmětu umožní studentovi získat přehled o směrech vývoje nových materiálů a dobře se orientovat v používaných moderních materiálech a technologiích přípravy.

Compulsory literature:

[1] LOSERTOVÁ, M. Technologies of special alloys. Study support, VŠB-TU Ostrava, 2015. [2] LOSERTOVÁ, M. Advanced Materials. Study support, 2015. on line on http://katedry.fmmi.vsb.cz/Opory_FMMI_ENG/AEM/Technology%20of%20Special%20Alloys.pdf [3] SMALLMAN, R. E., and A.H.W.NGAN. Physical Metallurgy and Advanced Materials. 7th edition. Elsevier Ltd. 2007. ISBN 978-0-7506-6906-1 [4] ASHBY M.F. a D.R.H. JONES. Engineering Materials 2. An Introduction to Microstructures, Processing and Design. Third Edition. Butterworth-Heinemann Oxford. ISBN–13: 978-0-7506-6381-6

Recommended literature:

[1] DONACHIE, M.J. Titanium. A Technical Guide. ASM International Park, Ohio 2000, 381 s. [2] ASHBY, M.F. et al. Metal Foams: A Design Guide. Elsevier, 2000, 251s. [3] ASM Handbook, Volume 9, Metallography and Microstructure, 9th edition 2000, ASM International. [4] ASM Handbook. Vol.2, Properties and Selection: Nonferrous Alloys and Special-Purpose Material. 10th edition, ASM International, 2000.

Way of continuous check of knowledge in the course of semester

Zpracování projektu aplikujícího nabyté znalosti na experimentální práci v laboratoři. Projekt zahrnuje krátkou rešerši a hodnocení vlastních experimentálních výsledků z přípravy a studia vybraného materiálu. Celkové ověření studijních výsledků formou zkoušky skládající se z písemné (přehledový test) a ústní části (1 otázka).

E-learning

ne

Other requirements

Project and presentation

Prerequisities

Subject has no prerequisities.

Co-requisities

Subject has no co-requisities.

Subject syllabus:

1. Přehled používaných materiálů, jejich vlastností, oblastí použití. Přehled základních technologií pro přípravu speciálních slitin a materiálů. 2. Slitiny Ni, Co a superslitiny na bázi Fe, Co a Ni. Vliv technologie přípravy na vlastnosti: vakuově indukční tavení (VIM), obloukové (VAR) a elektrostruskové (ESR) přetavení, směrová krystalizace. Fyzikálně-metalurgické charakteristiky, mechanické a korozní vlastnosti za běžných i vysokých teplot, použití. 3. Slitiny titanu. Příprava pomocí VIM, VAR, ESR. Rozdělení slitin Ti podle struktury (alfa, beta, alfa+beta). 4. Fázové přeměny v Ti slitinách. Precipitační procesy a deformační charakteristiky. Vliv různých variant tepelného zpracování na mikrostrukturní charakteristiky Ti slitin. Aplikace v souvislosti s technologiemi přípravy slitin. 5. Slitiny lehkých kovů. Metody přípravy, struktury a vlastnosti. Tepelné zpracování a vliv na mikrostrukturu a funkční vlastnosti materiálů. Oblasti aplikací. 6. Intermetalické sloučeniny (IMC). VIM intermetalických slitin. ExoMelt proces. Mechanické legování při přípravě intermetalických slitin a IMC kompozitů. Vliv parametrů procesu na vlastnosti produktu. Struktura a fázová stabilita IMC. Antifázové hranice a domény. Vlastnosti mechanické, elektromagnetické, korozní, tepelné, supravodivé. Rozdělení intermetalických materiálů, přehled, struktura, vlastnosti a příklady použití. 7. Slitiny s jevem tvarové paměti. Výroba a tepelně-mechanické zpracování. Princip paměťového jevu, strukturní charakteristiky, příklady materiálů (slitiny TiNi, TiNb, Cu-Ni-Al aj.), použití. 8. Funkčně-gradientní materiály. Definice a princip gradientního působení. Technologie přípravy (plazmová technologie, technologie CVD a PVD, selektivní laserové tavení, laserové legování, aj.). Struktura, příklady systémů, použití. 9. Polymery, rozdělení podle typu řetězce, podle reakce vzniku a podle chování za vysokých teplot. Vzorce a názvosloví. Mikrostruktura, krystalizace, viskoelastické vlastnosti, degradace. Oblasti aplikací. 10. Kompozitní materiály. Technologie výroby a parametry. Typy materiálů podle zpevňujících složek a matricí. Princip kompozitního působení. Popis struktury. Mechanika kompozitních materiálů. Materiálové charakteristiky. Použití. 11. Kovové pěny a porézní materiály. Přehled, princip a srovnání technologií přípravy. Vliv parametrů procesu na charakteristiky materiálů. Mikrostruktura, fyzikálně- metalurgické vlastnosti, přednosti a použití. 12. Kovová skla. Fyzikálně-metalurgické charakteristiky, stabilita struktury. Technologie přípravy. Příklady materiálů, jejich vlastnosti, výhody a omezení použití.

Conditions for subject completion

Full-time form (validity from: 2019/2020 Winter semester)
Task nameType of taskMax. number of points
(act. for subtasks)
Min. number of points
Credit and Examination Credit and Examination 100 (100) 51
        Credit Credit 45  25
        Examination Examination 55  15
Mandatory attendence parzicipation: Min. 80 % povinná účast na cvičeních (Max. 20 % omluvená účast) • Vypracování a odevzdání semestrálního projektu • Absolvování testu a písemky

Show history

Occurrence in study plans

Academic yearProgrammeField of studySpec.ZaměřeníFormStudy language Tut. centreYearWSType of duty
2020/2021 (N0788A270001) Biomechanical Engineering TVB P Czech Ostrava 1 Compulsory study plan
2019/2020 (N0788A270001) Biomechanical Engineering TVB P Czech Ostrava 1 Compulsory study plan

Occurrence in special blocks

Block nameAcademic yearForm of studyStudy language YearWSType of blockBlock owner