653-2003/03 – Struktura a vlastnosti pevných látek (SaVPLn)
| Garantující katedra | Katedra materiálového inženýrství a recyklace | Kredity | 6 |
| Garant předmětu | prof. Ing. Vlastimil Vodárek, CSc. | Garant verze předmětu | prof. Ing. Vlastimil Vodárek, CSc. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | volitelný odborný |
| Ročník | 3 | Semestr | zimní |
| | 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
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
Projekt
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:
Doporučená literatura:
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Průběžné ověření studijních výsledků:
prezenční forma studia - 2 písemné testy, 2 programy zpracované v průběhu semestru;
kombinovaná forma studia - 1 semestrální projekt.
Závěrečné ověření studijních výsledků:
prezenční i kombinovaná forma studia - písemná zkouška.
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
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.