Detail předmětu

Keramické materiály

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

Předmět poskytuje komplexní přehled o keramických materiálech se zaměřením na vztahy mezi jejich chemickým složením, strukturou, mikrostrukturou, způsobem zpracování a výslednými vlastnostmi. Pozornost je věnována klasifikaci keramických materiálů, charakteru chemických vazeb a základním i komplexním krystalovým strukturám, včetně struktury skel a sklokeramiky. Dále jsou probírány strukturní poruchy, dislokace, rozhraní a jejich vliv na vlastnosti keramických materiálů. Významná část předmětu se zabývá fázovými diagramy, kinetikou fázových a chemických transformací, procesy slinování, růstem zrn a vývojem mikrostruktury. Následně jsou rozebírány fyzikální, tepelné, mechanické, elektrické a magnetické vlastnosti keramických materiálů, včetně mechanismů jejich zpevňování a zvyšování lomové houževnatosti. Závěrečná část předmětu je zaměřena na vybrané skupiny keramických materiálů, jejich charakteristické vlastnosti a možnosti praktického využití.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

4

Garant předmětu

doc. Ing. Daniel Drdlík, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav materiálových věd a inženýrství

Vstupní znalosti

Studenti by měli absolvovat kurz Nekovové materiály a mít znalosti fyziky, chemické thermodynamiky, kinetiky a syntézy keramických materiálů na základní vysokoškolské úrovni.

Způsob zakončení předmětu a pravidla hodnocení studentů

Podmínkou udělení zápočtu je přítomnost studenta ve všech cvičeních a splnění zadaných úkolů. Pokud student tuto podmínku nesplní, může mu být v odůvodněných případech stanoveno náhradní řešení.

Zkouška hodnotí teoretické znalosti studenta a pokud vyučující neučí jinak, probíhá ústně.

Učební cíle

Cílem předmětu je poskytnout studentům hlubší teoretické znalosti o keramických materiálech, jejich struktuře, vlastnostech a mechanismech, které ovlivňují jejich chování při různých podmínkách zatěžování a prostředí. Důraz je kladen na pochopení vzájemných vztahů mezi chemickým složením, charakterem chemických vazeb, krystalovou strukturou, mikrostrukturou, technologickými procesy a výslednými vlastnostmi keramických materiálů. Studenti se seznámí s principy fázových transformací, slinování, vývoje mikrostruktury a mechanismy ovlivňujícími fyzikální, tepelné, mechanické, elektrické a magnetické vlastnosti keramiky. Získané znalosti umožní studentům analyzovat a interpretovat chování keramických materiálů, posuzovat vliv jejich struktury a mikrostruktury na užitné vlastnosti a aplikovat tyto poznatky při výběru, návrhu a optimalizaci keramických materiálů pro konkrétní technické aplikace.

Použití předmětu ve studijních plánech

Program N-MTI-P: Materiálové inženýrství, magisterský navazující, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Osnova


  1. Úvod – klasifikace keramických materiálů

  2. Vazba v keramických materiálech a její vliv na jejich vlastnosti

  3. Základní a komplexní keramické krystalické struktury

  4. Struktura skelných keramických materiálů a sklo-keramik

  5. Defekty, dislokace a rozhraní v keramických materiálech

  6. Fázové diagramy a kinetika fázových a chemických transformací v keramických materiálech

  7. Slinování a růst zrn v keramických materiálech

  8. Mikrostruktura keramických materiálů

  9. Fyzikální, tepelné vlastnosti keramických materiálů

  10. Mechanické vlastnosti keramických materiálů

  11. Zhouževnaťování keramických materiálů

  12. Elektrické a magnetické vlastnosti keramických materiálů

  13. Vybrané typy keramických materiálů

Laboratorní cvičení

13 hod., povinná

Osnova

1. Úvod do cvičení
2. Materiálový detektiv
3. Chemická vazba jako nástroj predikce
4. Krystalografická laboratoř
5. Návrh skla s požadovanými vlastnostmi
6. „Defektní“ inženýrství
7. Fázový diagram jako mapa technologie
8. Proč keramika neslinula?
9. Mikrostruktura pod lupou
10. Keramika v extrémních teplotách
11. Proč keramická součást selhala?
12. Návrh funkční keramiky