653-2002/03 – Nauka o materiálech (NOM)
| Garantující katedra | Katedra materiálového inženýrství a recyklace | Kredity | 5 |
| Garant předmětu | doc. Ing. Petra Váňová, Ph.D. | Garant verze předmětu | doc. Ing. Petra Váňová, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
| Ročník | 1 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2022/2023 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | FMT | Určeno pro typy studia | bakalářské |
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:
Doporučená literatura:
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
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky