Detail předmětu

Experimentální metody v materiálovém inženýrství II

FSI-WEM Ak. rok: 2027/2028 Zimní semestr

Základy experimentálních metod strukturní a fázové analýzy kovových materiálů.
Pozornost je věnována převážně studiu mikrostruktury s využitím současných zobrazovacích technik světelné a elektronové mikroskopie a analytickým metodám studia fázové analýzy, chemického složení a fyzikálních vlastností materiálu (RTG analýza, spektroskopie, dilatometrie, atd.).
Studenti jsou seznámeni s hodnocením jednotlivých materiálových parametrů a charakteristik v souladu s platnými normami.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

Vstupní znalosti

Studium experimentálních metod používaných pro analýzu struktury (morfologie a fázového složení) materiálů vyžaduje základní znalosti fyziky, matematiky a materiálových věd na úrovni odpovídající danému ročníku bakalářského studia.

Způsob zakončení předmětu a pravidla hodnocení studentů

Písemná a ústní zkouška.
Podmínky k udělení zápočtu: úplná a aktivní účast na cvičení
Povinná účast na cvičeních. Absence na cvičeních je řešena individuálně.

Učební cíle

Cílem kurzu je poskytnout studentům přehled a teoretické základy nejběžnějších metod využívaných pro komplexní strukturní a fázovou analýzu strojírenských materiálů v současné technické praxi (fyzikální principy metod, parametry přístrojů, aplikační využití metod atd.), včetně přípravy vzorků pro jednotlivé metody.

Studijní opory

Jako studijní opory slouží studentům prezentace z přednášek přístupné přes E-learning.

Použití předmětu ve studijních plánech

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., povinná

Osnova

Základy světelné mikroskopie


- rozdělení, světelné zdroje, konstrukce a parametry mikroskopu, vady čoček
- principy zobrazování, pozorovací metody: BF, DF, DIC, atp.
- výhody a nevýhody jednotlivých systémů, aplikační využití


 


Příprava materiálografických preparátů


- základní principy
- postup přípravy
- vyvolání kontrastu
- možná úskalí při přípravě a vyhodnocování metalografických preparátů


 


Obrazová analýza


- hodnocení mikrostrukturních parametr
- výhody a nevýhody využití systémů OA (rozlišení, prahování, atp.)
- kvantitativní metalografie
- příklady využití OA (kvantifikace fází, morfologické hodnocení, měření tlouštěk, hodnocení velikosti zrna, litin, mikročistoty, atp.)



Úvod do elektronové mikroskopie TEM, SEM atd.


- základy elektronové optiky a vakuové techniky
- princip, funkční bloky, tvorba obrazu, detekované signály, vlastnosti signálů, typy kontrastu v SEM
- porovnání SEM – TEM
- využití SEM – typické aplikace, požadavky na vzorky
- odvozené techniky, FIB – SEM



Mikroanalýza chemického složení pomocí EDS příp. WDS


- techniky lokální chemické analýzy pro SEM – přehled
- kvalitativní a kvantitativní analýzy EDS/WDS, korekce ZAF/PhiRoZ



Rentgenostrukturní fázová analýza


- vznik RTG záření, interakce RTG záření s hmotou, difrakce RTG
- rentgenové difrakční metody
- kvalitativní a kvantitativní RTG difrakční analýza – požadavky na vzorky, detekční limity, typické aplikace, omezující faktory měření



Metody spektroskopické chemické analýzy


- přehled metod – výhody, nevýhody, detekční limity, rozsahy ap. využití
- opticko-emisní spektrometrie – rozdělení, fyzikální princip, instrumentace
- optická emisní spektrometrie s doutnavým výbojem
- optická spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem + nové směry
- atomová absorpční spektrometrie – fyzikální principy, měření absorpce
- spalovací analyzátory – analýza C, S, O, N, H v kovových materiálech



Metody termické analýzy


- základní fyzikální principy, požadavky na vzorky, detekční limity, aplikace
- DSC (+ DTA), TG


Hodnocení základních mikrostrukturních parametrů


- makročistota
- mikročistota materiálu (typy vměstků, hodnocení dle ASTM, ISO a DIN)
- hodnocení velikosti zrna dle ČSN, ASTM a ISO
- hodnocení karbidické fáze dle SEP 1520
- hodnocení litin dle ISO, ČSN
- hodnocení DAS a pórovitosti


Analýza vad, měření tvrdosti/mikrotvrdosti, hodnocení svarových spojů


- vady hutních výrobků
- metody měření mikrotvrdosti
- hodnocení kvality svarových spojů na základě makro a mikrostruktury

Laboratorní cvičení

18 hod., povinná

Osnova

- příprava vzorků pro světelnou a elektronovou mikroskopii


- praktické pozorování a vyhodnocování struktury materiálů pomocí SM (užití barevného kontrastu)


- aplikace lokální chemické mikroanalýzy v SEM (EDS)


- použití spektroskopické chemické analýzy v praxi


- aplikace fyzikálních metod (dilatometrie, DSC)


- praktické aplikace hodnocení mikrostrukturních parametrů s využitím dostupných modulů obrazové analýzy

Cvičení

8 hod., povinná

Osnova

- příklady využití SEM (povrchová morfologie, chemický kontrast, kanálovací kontrast)


- RTG fázová analýza – ukázky aplikací


- úvod do kvantitativní metalografie


- stanovení velikosti zrna ocelí a neželezných slitin pomocí různých norem a metod, hodnocení mikrostrukturních parametrů