Detail předmětu
Úvod do materiálových věd a inženýrství
FSI-BUM Ak. rok: 2022/2023 Letní semestr
Kurz využívá vybrané poznatky z fyziky, chemie, fyzikální chemie a matematiky. Jeho náplní je výklad o vnitřní stavbě látek, krystalické struktuře pevných látek, krystalické mřížce a jejich charakteristikách. Dále je studována termodynamika materiálů, difúze, rovnovážné fázové diagramy, fázové přeměny a jejich vliv na strukturu a vlastnosti. Deformační a lomové chování materiálů, mechanismy zpevňování a odpevňování, strukturní charakteristiky, mechanické charakteristiky při statickém, rázovém a cyklickém namáhání. Probrané mechanizmy jsou dále prezentovány na skupinách materiálů podle jejich základních aplikačních charakteristik.
Jazyk výuky
čeština
Počet kreditů
6
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
Studenti získají přehled o podstatě fyzikálně chemických procesů, které se rozhodující měrou podílejí na komplexu užitných vlastností materiálů. Tyto znalosti jsou nezbytné jako podklad pro studium předmětu "Struktura a vlastnosti materiálů".
Prerekvizity
Všeobecné znalosti z matematiky, fyziky a chemie ze střední školy. Základní všeobecné znalosti o chování materiálů.
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Výuka je doplněna laboratorním cvičením.
Způsob a kritéria hodnocení
Podmínky udělení zápočtu. Základní podmínkou pro udělení zápočtu je aktivní absolvování všech cvičení na základě domácí přípravy na cvičení a zpracování protokolů ze cvičení podle pokynů učitele. Příprava na cvičení je kontrolována pravidelnými testy a dvěma zápočtovými písemkami. Zkouška. Zkouška se skládá z části písemné a ústní. V písemné části zkoušky student zpracuje otázky z témat, která jsou součástí obsahové náplně předmětu. Při ústní zkoušce student zodpoví dotazy týkající se písemné části a další doplňující otázky zkoušejícího.
Učební cíle
Kurz poskytuje informaci o vnitřní stavbě, struktuře a fyzikální podstatě procesů technologického zpracování materiálů. Výuka je vedena tak, aby student pochopil vztahy mezi chemickým složením, zpracováním, strukturou a vlastnostmi materiálu, směrodatnými pro zpracovatelské technologie a konstrukční využití.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Zameškaná výuka v rámci cvičení bude nahrazena po dohodě s příslušným vyučujícím.
Použití předmětu ve studijních plánech
Program B-ENE-P: Energetika, bakalářský, povinný
Program B-MAI-P: Matematické inženýrství, bakalářský, povinný
Program B-PRP-P: Profesionální pilot, bakalářský, povinný
Program B-PDS-P: Průmyslový design ve strojírenství, bakalářský, povinný
Program B-FIN-P: Fyzikální inženýrství a nanotechnologie, bakalářský, povinný
Program B-MET-P: Mechatronika, bakalářský, povinný
Program B-ZSI-P: Základy strojního inženýrství, bakalářský
specializace MTI: Materiálové inženýrství, povinný
Program B-ZSI-P: Základy strojního inženýrství, bakalářský
specializace STI: Základy strojního inženýrství, povinný
Program B-STR-P: Strojírenství, bakalářský
specializace STR: Strojírenství, povinný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
39 hod., nepovinná
Vyučující / Lektor
Osnova
1. Úvod, materiálové inženýrství, experimentální metody
2. Vnitřní stavba hmoty, krystalografie
3. Termodynamika, kinetika, difúze
4. Fázové diagramy jednoduchých binárních soustav
5. Fázové diagramy soustav s intermediárními fázemi a soustav s polymorfními složkami, metastabilní soustavy
6. Tuhnutí a krystalizace, Fázové reakce v tuhém stavu
7. Mechanické vlastnosti materiálů I – vliv mikrostruktury na mechanické vlastnosti, druhy deformace – statické zkoušky, zkouška rázem v ohybu
8. Mechanické vlastnosti materiálů II – lomová mechanika, únava materiálu, creep, relaxace
9. Hlavní skupiny konstrukčních materiálů
10. Konstrukční materiály s nízkou hustotou
11. Konstrukční materiály s vysokou pevností
12. Konstrukční materiály pro vysokoteplotní aplikace
13. Degradační procesy ovlivňující konstrukční materiály
Laboratorní cvičení
26 hod., povinná
Vyučující / Lektor
Ing. Ondřej Adam, Ph.D.
Mgr. Jan Čupera, Ph.D.
Ing. Pavel Doležal, Ph.D.
Ing. Ondřej Fikar
Ing. Petr Havlík, Ph.D.
Ing. Martin Heczko
Ing. Simona Hutařová, Ph.D.
Ing. Jakub Judas
Ing. Dina Kičmerová, Ph.D.
Ing. Eva Molliková, Ph.D.,Paed IGIP
Ing. Karel Němec, Ph.D.
Ing. Pavel Papež
Ing. Zina Pavloušková, Ph.D.
prof. Ing. Tomáš Podrábský, CSc.
Ing. Jakub Poloprudský
Ing. Lukáš Řehořek, Ph.D.
Ing. Erik Ščasnovič
Ing. Roman Štěpánek, Ph.D.
Ing. Libor Válka, CSc.
prof. Ing. Stanislav Věchet, CSc.
Ing. Josef Zapletal, Ph.D.
Ing. Martin Zelený, Ph.D.
Osnova
1. Úvod
2. Mikroskopie
3. Krystalografie
4. Základní binární rovnovážné diagramy I.
5. Základní binární rovnovážné diagramy II.
6. Termická analýza.
7. Materiálografie, test
8. Diagram s polymorní složkou – Fe-Fe3C metastabilní
9. Zkouška tahem.
10. Zkoušky tvrdosti.
11. Zkouška rázem v ohybu.
12. Únava, test2
13. Shrnutí , zápočet