653-2002/03 – Nauka o materiálech (NOM)

Garantující katedraKatedra materiálového inženýrství a recyklaceKredity5
Garant předmětudoc. Ing. Petra Váňová, Ph.D.Garant verze předmětudoc. Ing. Petra Váňová, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník1Semestrletní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2022/2023Rok zrušení
Určeno pro fakultyFMTUrčeno pro typy studiabakalářské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
HLI055 Ing. Josef Hlinka, PhD.
HRA0165 Ing. Kryštof Hradečný
KON57 Ing. Kateřina Konečná, Ph.D.
PAL0193 Ing. Renáta Palupčíková
BET37 doc. Ing. Petra Váňová, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 3+2
kombinovaná Zápočet a zkouška 18+0

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Student je schopen: - popsat základní krystalovou stavbu pevných látek; - vysvětlit základní termodynamické pojmy a jejich význam při studiu materiálů; - charakterizovat základní děje – tuhnutí a fázové přeměny v pevném stavu – v jednosložkových soustavách; - rozlišit chování dvousložkových soustav a popsat eutektickou, eutektoidní, peritektickou a peritektoidní reakci; - analyzovat složitější rovnovážné dvousložkové diagramy; - popsat chování metastabilní i stabilní soustavy železo – uhlík a odvodit vlastnosti typických slitin; - popsat mechanizmy zpevňování a základní postupy tepelného zpracování materiálů; - vysvětlit základní zkoušky mechanických vlastností a podstatu mechanických vlastností; - vysvětlit mechanizmy zpevňování a postupy tepelného zpracování materiálů; - charakterizovat jednotlivé skupiny technických materiálů – kovy, keramika, polymery, kompozity z hlediska jejich rozdělení, struktury, vlastností a použití.

Vyučovací metody

Přednášky
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři

Anotace

Předmět Nauka o materiálech je určen studentům nižších ročníků bakalářského studia technických oborů. Shrnuje poznatky z krystalové stavby pevných látek, termodynamiky pevných látek, je zde popsáno chování jednosložkových a dvousložkových soustav, z nichž se podrobněji věnuje soustavě železo-uhlík, podle které krystalují ocel a litiny. Zabývá je jednak rovnovážným stavem soustavy, ale i stavem, který vzniká za nerovnovážných podmínek ochlazování. V rámci předmětu jsou vysvětleny základní zkoušky mechanických vlastností a podstata mechanických vlastností. Stručně jsou popsány mechanizmy zpevňování a základní postupy tepelného zpracování materiálů. V rámci úvodu do studia materiálů jsou charakterizovány jednotlivé skupiny technických materiálů – kovy, keramika, polymery, kompozity, a to z hlediska jejich rozdělení, struktury, vlastností a použití. Cílem předmětu je propojit teoretické poznatky o vnitřní stavbě materiálů a jejím vlivu na vlastnosti a následnou aplikaci materiálů v praxi.

Povinná literatura:

[1] SOJKA, J. Nauka o materiálech. Ostrava: VŠB-TU Ostrava, 2008. Dostupné z: LMS Moodle a IS Edison. [2] PTÁČEK, Luděk. Nauka o materiálu I. 2. opr. a rozš. vyd. Brno: Akademické nakladatelství CERM, c2003. ISBN 80-7204-283-1. [3] CALLISTER, William D. a RETHWISCH, David G. Fundamentals of materials science and engineering: an integrated approach. 3rd ed. Hoboken: Wiley, c2008. ISBN 978-0-470-23463-1.

Doporučená literatura:

[1] PTÁČEK, Luděk. Nauka o materiálu II. 2. opr. a rozš. vyd. Brno: Akademické nakladatelství CERM, c2002. ISBN 80-7204-248-3. [2] ASHBY, M. F.; SHERCLIFF, Hugh a CEBON, David. Introduction to materials science and engineering: a design-led approach. Oxford, United Kingdom: Butterworth-Heinemann, an imprint of Elsevier, [2024]. ISBN 978-0-08-102399-0.

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

Průběžné ověření studijních výsledků: prezenční forma studia - 1-2 písemné testy, 2-3 programy zpracované v průběhu semestru; kombinovaná forma studia - 1 semestrální projekt, písemný test. Závěrečné ověření studijních výsledků: písemná zkouška.

E-learning

LMS Moodle

Další požadavky na studenta

Nejsou žádné další zvláštní požadavky.

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

1. Úvod do studia materiálů. Základní druhy materiálů využívaných člověkem v průběhu historického vývoje; příklady – postupné zdokonalování jednotlivých druhů materiálů. Základní metody studia struktury materiálů a jejich limity. 2. Základní užitné vlastnosti materiálů – rozdělení, jejich význam v technické praxi, základní mechanické zkoušky (tahová zkouška, zkoušky tvrdosti, zkouška rázem v ohybu podle Charpyho). 3. Vnitřní stavba pevných látek, základy krystalografie, poruchy krystalové stavby. Základy difúze. 4. Základy termodynamiky pevných látek; soustavy, složky, fáze; stavy termodynamických soustav; Gibbsův zákon fází. Jednosložkové soustavy; tuhnutí v jednosložkové soustavě, nukleace pevné fáze, kritická velikost zárodku (stabilní, nestabilní zárodek), homogenní vs. heterogenní nukleace; fázové přeměny v pevném stavu. 5. - 7. Dvousložkové soustavy a jejich rovnovážné diagramy, základní typy – soustava s neomezenou rozpustností v pevném stavu, soustava s eutektickou, peritektickou reakcí; soustava s eutektoidní, peritektoidní reakcí. Složitější dvousložkové soustavy s fázovými přeměnami v pevném stavu a s intermediárními fázemi. 8. - 10. Soustava železo – uhlík (Fe-C); metastabilní diagram; základní druhy reakcí; fázový a strukturní popis metastabilního diagramu; základní struktury v metastabilní soustavě Fe-C; výpočty fázového a strukturního složení v metastabilní soustavě Fe-C. 11. Stabilní soustava Fe-C, rozdíly oproti metastabilní soustavě; grafitické litiny, rozdělení, základní charakteristiky. Základní fázové přeměny austenitu při ochlazování – přeměny difúzní (ferit, perlit), částečně difúzní (bainit); bezdifúzní (martenzit). 12. Kovy a jejich slitiny – železné kovy (oceli, litiny), neželezné kovy (slitiny hliníku, mědi, niklu), nejvýznamnější příklady; vlastnosti, použití. Keramické materiály – porézní a technická keramika, příklady, vlastnosti, použití. 13. Polymery – termoplasty, reaktoplasty a elastomery, nejvýznamnější příklady, vlastnosti, použití. Kompozity – dělení kompozitních materiálů podle výztuže (částicové, vláknové kompozity), dělení podle matrice (polymerní, kovová, keramická), příklady, vlastnosti, použití.

Podmínky absolvování předmětu

Kombinovaná forma (platnost od: 2022/2023 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodůMax. počet pokusů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 30  15
        Zkouška Zkouška 70  36 3
Rozsah povinné účasti: Min. 80% povinná účast na cvičeních. Vypracování zadaných projektů. Absolvování povinných testů.

Zobrazit historii

Podmínky absolvování předmětu a účast na cvičeních v rámci ISP: Splnění všech povinných úkolů v individuálně dohodnutých termínech odsouhlasených písemně na začátku semestru.

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2024/2025 (B0715A270005) Materiálové technologie a recyklace K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2024/2025 (B0715A270005) Materiálové technologie a recyklace P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2024/2025 (B0715A270006) Moderní produkce a zpracování kovových materiálů P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2024/2025 (B0715A270006) Moderní produkce a zpracování kovových materiálů K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2023/2024 (B0715A270006) Moderní produkce a zpracování kovových materiálů P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2023/2024 (B0715A270006) Moderní produkce a zpracování kovových materiálů K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2023/2024 (B0715A270005) Materiálové technologie a recyklace K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2023/2024 (B0715A270005) Materiálové technologie a recyklace P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2022/2023 (B0712A130004) Chemické a environmentální inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2022/2023 (B0488A270001) Management kvality a řízení průmyslových systémů (S03) Počítačové řídicí systémy v průmyslu P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2022/2023 (B0488A270001) Management kvality a řízení průmyslových systémů (S03) Počítačové řídicí systémy v průmyslu K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2022/2023 (B0488A270001) Management kvality a řízení průmyslových systémů (S01) Ekonomika a management v průmyslu P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2022/2023 (B0488A270001) Management kvality a řízení průmyslových systémů (S02) Management kvality K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2022/2023 (B0488A270001) Management kvality a řízení průmyslových systémů (S01) Ekonomika a management v průmyslu K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2022/2023 (B0488A270001) Management kvality a řízení průmyslových systémů (S02) Management kvality P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2022/2023 (B0713A070001) Tepelně energetické inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2022/2023 (B0713A070001) Tepelně energetické inženýrství K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2022/2023 (B0715A270004) Materiálové inženýrství K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2022/2023 (B0715A270004) Materiálové inženýrství P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2022/2023 (B0715A270005) Materiálové technologie a recyklace K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2022/2023 (B0715A270005) Materiálové technologie a recyklace P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2022/2023 (B0715A270006) Moderní produkce a zpracování kovových materiálů K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2022/2023 (B0715A270006) Moderní produkce a zpracování kovových materiálů P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku
Blok předmětů bez studijního plánu - FMT - P - cs 2023/2024 prezenční čeština volitelný odborný FMT - Fakulta materiálově-technologická stu. blok

Hodnocení Výuky



2022/2023 letní