Detail předmětu

Úvod do materiálových věd a inženýrství

FSI-BUM Ak. rok: 2021/2022 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.

Garant předmětu

doc. Ing. Vít Jan, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav materiálových věd a inženýrství

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.

Jazyk výuky

čeština

Cíl

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-FIN-P: Fyzikální inženýrství a nanotechnologie, bakalářský
obor ---: bez specializace, 6 kredity, povinný

Program B-MAI-P: Matematické inženýrství, bakalářský
obor ---: bez specializace, 6 kredity, povinný

Program B-PDS-P: Průmyslový design ve strojírenství, bakalářský
obor ---: bez specializace, 6 kredity, povinný

Program B-MET-P: Mechatronika, bakalářský
obor ---: bez specializace, 6 kredity, povinný

Program B-ENE-P: Energetika, bakalářský
obor ---: bez specializace, 6 kredity, povinný

Program B-PRP-P: Profesionální pilot, bakalářský
obor ---: bez specializace, 6 kredity, povinný

Program B3S-P: Strojírenství, bakalářský
obor B-KSB: Kvalita, spolehlivost a bezpečnost, 6 kredity, povinný

Program B-ZSI-P: Základy strojního inženýrství, bakalářský
obor MTI: Materiálové inženýrství, 6 kredity, povinný

Program B-ZSI-P: Základy strojního inženýrství, bakalářský
obor STI: Základy strojního inženýrství, 6 kredity, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Vít Jan, Ph.D.
doc. Ing. Bohumil Pacal, CSc.

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.
Ing. Tomáš Babinský, Ph.D.
Ing. Pavel Doležal, Ph.D.
Ing. Petr Havlík, Ph.D.
Ing. Simona Hutařová, Ph.D.
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.
Ing. Ladislav Poczklán, Ph.D.
prof. Ing. Tomáš Podrábský, CSc.
Ing. Jakub Poloprudský, Ph.D.
Ing. Lukáš Řehořek, Ph.D.
Ing. Roman Štěpánek, Ph.D.
Ing. Daniel Valášek
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