Wojskowa Akademia Techniczna - Centralny System Uwierzytelniania
Strona główna

Strukturalne uwarunkowania właściwości materiałów

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: WTCNXCSI-SUWM
Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Strukturalne uwarunkowania właściwości materiałów
Jednostka: Wydział Nowych Technologii i Chemii
Grupy:
Strona przedmiotu: http://www.wtc.wat.edu.pl/index.php/katedra/kzmit-dydaktyka/sylabusy-kzmit
Punkty ECTS i inne: (brak) Podstawowe informacje o zasadach przyporządkowania punktów ECTS:
  • roczny wymiar godzinowy nakładu pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się dla danego etapu studiów wynosi 1500-1800 h, co odpowiada 60 ECTS;
  • tygodniowy wymiar godzinowy nakładu pracy studenta wynosi 45 h;
  • 1 punkt ECTS odpowiada 25-30 godzinom pracy studenta potrzebnej do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się;
  • tygodniowy nakład pracy studenta konieczny do osiągnięcia zakładanych efektów uczenia się pozwala uzyskać 1,5 ECTS;
  • nakład pracy potrzebny do zaliczenia przedmiotu, któremu przypisano 3 ECTS, stanowi 10% semestralnego obciążenia studenta.

zobacz reguły punktacji
Język prowadzenia: polski
Forma studiów:

stacjonarne

Rodzaj studiów:

I stopnia

Rodzaj przedmiotu:

obowiązkowy

Forma zajęć liczba godzin/rygor:

W - 60/x

Ć - 16/+

Przedmioty wprowadzające:

Fizyka / wymagania wstępne: zna podstawy teoretyczne, podstawowe pojęcia i prawa dotyczące fizyki ciała stałego

Programy:

Kierunek studiów: inżynieria Materiałowa

Specjalność: materiały konstrukcyjne i materiały funkcjonalne

Autor:

prof. dr hab. inż. Zbigniew BOJAR

Skrócony opis:

Materiały a postęp cywilizacyjny i techniczny. Struktura atomowa. Klasyfikacja grup materiałowych. Budowa krystaliczna materiałów. Krzepnięcie i krystalizacja materiałów. Charakterystyka defektów struktury krystalicznej. Zmiany struktury wywołane odkształceniem plastycznym. Podstawy zjawisk aktywowanych cieplnie. Struktura stopów. Układ równowagi fazowej żelazo – cementyt. Podstawy teoretyczne obróbki cieplnej. Technologia obróbki cieplnej Podstawowe rodzaje obróbki cieplnej. Materiałowe aspekty zużywania i niszczenia elementów konstrukcji.

Pełny opis:

Wykład - 60 godzin

1.Materiały a postęp cywilizacyjny i techniczny.

Materiały w ujęciu historycznym; dostępność surowców do wytwarzania materiałów, Istota inżynierii materiałowej, podstawowa relacja nauki o materiałach.

2Struktura atomowa; elektrony; liczby kwantowe; konfiguracje elektronowe w relacji do układu okresowego.

3Wiązania atomowe w ciele stałym, siła i energia oddziaływań międzyatomowych; typy wiązań pierwotnych; wiązania wtórne; molekuły, stan metaliczny.

4Klasyfikacja grup materiałowych, cechy wyróżniające metale, polimery, ceramikę i kompozyty, przykładowe materiały zaawansowane; wyzwania stojące przed inżynierią materiałową.

5, 6. Budowa krystaliczna materiałów; Stan krystaliczny i szklisty, Komórka elementarna; Układy krystalograficzne, Komórki strukturalne kryształów metalicznych; Polimorfizm i alotropia, Izotropia i anizotropia.

7.Współrzędne punktów sieciowych, wskaźnikowanie kierunków i płaszczyzn krystalograficznych, gęste upakowanie atomów, Odległości międzyatomowe i międzypłaszczyznowe

8, 9. Krzepnięcie i krystalizacja materiałów.

Krystalizacja metali, zarodkowanie i wzrost kryształu, mono- i polikryształ, budowa pierwotna odlewu; pro-ces modyfikacji.

10, 11.Rzeczywista budowa krystaliczna materiałów.

Charakterystyka defektów struktury krystalicznej, energia defektów, miary gęstości defektów, wpływ defektów na właściwości materiałów.

12.Dyfuzyjny transport masy w ciele stałym; Mechanizm dyfuzji; Dyfuzja w warunkach ustalonych i nieustalonych, Czynniki warunkujące dyfuzję

13.Repetytorium i praca kontrolna: Budowa materiałów na poziomie atomowym i wynikające z tego cechy materiałowe

14, 15.Zmiany struktury wywołane odkształceniem plastycznym, w tym umocnienie odkształceniowe.

Odkształcenie poprzez poślizg dyslokacji, bliźniakowanie, umocnienie, tekstura, podstruktura, anizotropia właściwości mechanicznych, wpływ umocnienia od-kształceniowego na właściwości użytkowe materiałów metalicznych; Wpływ wielkości ziarna i pierwiastków stopowych na umocnienie odkształceniowe.

16.Podstawy zjawisk aktywowanych cieplnie.

Zdrowienie, zarodkowanie, rekrystalizacja pierwotna i wtórna, rozrost ziarna, odkształcenie plastyczne na zimno i gorąco, zmiany właściwości w procesach aktywowanych cieplnie, dynamiczne procesy aktywowane cieplnie.

17.Struktura stopów.

Równowaga termodynamiczna w różnych stanach skupienia; Układy równowagi; pojęcie fazy, reguła faz Gibbsa, warunki tworzenia i cechy szczególne po-szczególnych faz strukturalnych, budowa fazowa i struktura stopów.

18.Przemiany fazowe w stopach izomorficznych w wa-runkach krystalizacji równowagowej i nierównowago-wej; reguła dźwigni; wpływ składu chemicznego na segregację dendrytyczną i właściwości stopów izomorficznych

19.Kreślenie i analiza fazowa i strukturalna podwójnych stopów w układach z eutektyką; przemiana eutektoidalna

20.Układy z perytektyką, układy z fazami międzymetalicznymi, wpływ warunków krystalizacji, przemiana kongruentna; struktura stopów, a ich właściwości.

21, 22.Układ równowagi fazowej żelazo – cementyt.

Żelazo i węgiel – charakterystyka podstawowych składników, rozpuszczalność węgla w żelazie, rys historyczny i konstruowanie układu, punkty i reakcje charakterystyczne – perytektyczna, eutektyczna i eutektoidalna, fazy równowagowe w układzie żelazo – cementyt, definicje i właściwości faz, analiza przebiegu krystalizacji stopów z poszczególnych przedziałów zawartości węgla.

23.Repetytorium i praca kontrolna: Odkształcenie i procesy aktywowane cieplnie, równowaga fazowa i przemiany strukturalne w tworzywach metalicznych

24,25.Przemiany fazowe i nierównowagowa struktura stopów żelaza z węglem - teoria obróbki cieplnej.

Podstawy teoretyczne obróbki cieplnej, wykres prze-mian przechłodzonego austenitu, przemiany fazowe podczas obróbki cieplnej, struktury nierównowagowe.

26,27.Technologia obróbki cieplnej – wpływ składu chemicznego, temperatury, szybkości chłodzenia, udziału, morfologii i stopnia przesycenia faz.

Podstawowe rodzaje obróbki cieplnej, praktyczne zasady i warunki wyżarzania, hartowania i odpuszczania, właściwości stali po obróbce, technologiczność i przydatność stali po obróbce cieplnej.

28.Wydzielanie z przesyconego roztworu - utwardzanie wydzieleniowe i dyspersyjne.

Warunki konieczne uzyskania stanu przesyconego i przebieg procesów wydzielania z przesyconego roztworu, fazy przejściowe, koherencja, mechanizmy umacniania roztworem stałym, umacniania wydzieleniowego i utwardzania dyspersyjnego. 2

29.Materiałowe aspekty zużywania i niszczenia elementów konstrukcji.

Technologiczna i eksploatacyjna warstwa wierzchnia, degradacja struktury w warunkach eksploatacji: uwarunkowania w zakresie obciążenia i środowiska, zmiana kształtu i zniszczenie doraźne, zmęczenie mechaniczne i cieplne, korozja, zużycie cierne i erozja, kawitacja.

30.Rzeczywista struktura materiałów konstrukcyjnych i wielofunkcyjnych.

Materiał a półfabrykat; Formy półfabrykatu; Pojęcie jakości metalurgicznej; Domieszki szkodliwe i wtrącenia niemetaliczne; Makrostruktura odlewów, odkuwek i spoin; Wpływ różnych procesów technologicznych na zmiany makrostruktury i makroskopowe cechy materiałów.

ĆWICZENIA AUDYTORYJNE - 16 godzin

1.Rozwiązywanie zadań z zakresu oddziaływania międzyatomowego

2.Rozwiązywanie zadań z zakresu opisu komórki elementarnej

3.Rozwiązywanie zadań z zakresu odkształcenia plastycznego i rekrystalizacji

4.Rozwiązywanie zadań z zakresu transportu masy w ciele stałym

5.Reguła faz i reguła dźwigni w zastosowaniu do jakościowej i ilościowej analizy udziału i składu faz w stopach.

6.Porównawcza analiza efektywności umocnienia roztworem, granicami ziaren, odkształceniowego, wydzieleniowego, dyspersyjnego i w efekcie przemiany bezdyfuzyjnej.

7.Analiza relacji: właściwości wytrzymałościowe a podatność plastyczna różnych materiałów; wytrzymałość właściwa i sztywność właściwa materiałów.

8.Analiza strategii pomiarowych oraz analiza zmienności badanych cech materiałowych w relacji do dokładności pomiaru tych cech – opracowanie statystyczne i prezentacja graficzna

Literatura:

podstawowa:

H. Ziencik, Wprowadzenie do nauki o materiałach, Wyd. WAT, Warszawa 1991.

Z. Bojar, W. Przetakiewicz, H. Ziencik, Materiałoznawstwo. T.2. Metaloznawstwo, Wyd. WAT, Warszawa 1995.

Praca zbiorowa, Ćwiczenia laboratoryjne z materiałoznawstwa, Wyd. WAT, Warszawa 1996.

B. Ciszewski, W. Przetakiewicz, Nowoczesne materiały stosowane w technice, Wyd. Bellona, Warszawa 1990.

K. Przybyłowicz, J. Przybyłowicz, Materiałoznawstwo w pytaniach i odpowiedziach, WNT War-szawa 2004.

M.W. Grabski, J.A. Kozubowski, Inżynieria materiałowa, 2003, Oficyna Wyd. Pol. Warszawskiej, Warszawa 2003.

L.A. Dobrzański, Podstawy nauki o materiałach i metaloznawstwo, WNT Warszawa 2006.

uzupełniająca:

K. Przybyłowicz, Strukturalne aspekty odkształcenia metali, WNT Warszawa 2002.

M.F. Ashby, D.R.H. Jones, Materiały inżynierskie. T. 1 i 2, 1996, WNT Warszawa.

Praca zbiorowa, Kronika Techniki, Wyd. Kroniki, Warszawa 1992.

W.D.Callister Jr., Materials science and engineering - an introduction, John Wiley and Sons, Inc. 2007.

B.S.Mitchel, An introduction to materials engineering and science, for chemical and materials engineers, John Wiley and Sons, Inc. 2004.

Efekty uczenia się:

W1 Ma wiedzę podstawową, stanowiącą bazę dla zrozumienia i studiowania przedmiotów kierunkowych, w zakresie matematyki, fizyki, chemii ogólnej i fizycznej oraz inżynierii materiałowej. K_W01

W2 Poznał współczesne poglądy na chemiczną budowę i właściwości materii. Zna i rozumie opis reakcji chemicznych i podstawowych przemian fizykochemicznych w gazach, cieczach (roztworach), ciałach stałych i na granicy faz. Ma wiedzę w zakresie podstawowych metod badawczych i pomiarowych w odniesieniu do przemian fizyko-chemicznych. K_W04

W3 Zna kryteria doboru właściwości użytkowych, w szczególności właściwości mechanicznych materiałów na podstawie modeli mechaniki technicznej, mechaniki pękania i wytrzymałości materiałów. K_W08

W4 Zna podstawy teoretyczne, podstawowe pojęcia i prawa dotyczące fizyki ciała stałego. Ma wiedzę ogólną w zakresie związku zjawisk fizycznych występujących w ciałach stałych, amorficznych i krystalicznych, mono- i polikrystalicznych, izotropowych i anizotropowych, z właściwościami tych materiałów. K_W13

W5 Zna podstawy budowy materiałów, pojęcie struktury materiałów, mechanizmy przemian fazowych w materiałach, relacje pomiędzy parametrami podstawowych procesów technologicznych i strukturą materiałów oraz pomiędzy strukturą i ich właściwościami. K_W14

W6 Zna systematykę podziału i podstawowe rodzaje materiałów oraz tendencje w zakresie stosowania i perspektyw rozwoju materiałów. K_W17

W7 Ma podstawową wiedzę na temat trendów rozwojowych w zakresie nauk technicznych, zwłaszcza dotyczących rozwoju materiałów i technologii materiałowych oraz na temat postępu w dyscyplinach nauki i techniki, będących odbiorcą innowacji materiałowo-technologicznych. K_W18

U1 Potrafi pozyskiwać informacje z literatury, baz danych i innych źródeł (także anglojęzycznych); potrafi interpretować uzyskane informacje, wyciągać wnioski oraz formułować i uzasadniać opinie bazując na wiedzy ogólnoinżynierskiej i w szczególności wiedzy z zakresu inżynierii mater. K_U01

U2 Potrafi przygotować i przedstawić krótką prezentację poświęconą wynikom realizacji zadania inżynierskiego w zakresie inżynierii materiałowej. K_U04

U3 Ma wyrobioną wewnętrzną potrzebę i umiejętność ustawicznego uzupełniania i nowelizacji nabytej wiedzy poprzez samokształcenie. K_U05

U4 Ma niezbędne przygotowanie do pracy w przemyśle, usługach, handlu, jednostkach badawczo-rozwojowych w zakresie wiedzy i umiejętności wynikających ze studiów inżynierskich na kierunku inżynieria materiał. K_U10

U5 Potrafi dokonać identyfikacji problemu i sformułować proste zadanie inżynierskie o charakterze praktycznym, typowym dla laboratoryjnej działalności badawczej. K_U14

K1 Rozumie potrzebę i zna możliwości ciągłego dokształcania się (poprzez studia II i III stopnia, studia podyplomowe, kursy) w kierunku podnoszenia kompetencji zawodowych, osobistych i społecznych. K_K01

K2 Potrafi inspirować i organizować proces uczenia się innych osób. K_K02

K3 Potrafi współdziałać i pracować w grupie, przyjmując w niej różne role. K_K05

K4 Potrafi odpowiednio określić priorytety służące realizacji określonego przez siebie lub innych zadania. K_ K06

K5 Prawidłowo identyfikuje i rozstrzyga dylematy związane z wykonywaniem zawodu. K_ K07

K6 Potrafi myśleć i działać w sposób przedsiębiorczy i zgodny z logiką inżynierską. K_ K08

Metody i kryteria oceniania:

Przedmiot zaliczany jest na podstawie: egzaminu.

Egzamin jest przeprowadzany w formie pisemnej i rozmowy podsumowującej.

Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest zaliczenie ćwiczeń audytoryjnych.

Warunek konieczny do uzyskania zaliczenia ćwiczeń: obecność na zajęciach, przygotowanie merytoryczne, wykonanie i rozliczenie wszystkich sprawozdań z realizacji zadań.

Efekty W1-3, U1-2, U4-5, K3-6: sprawdzane są szczególnie w ramach ćwiczeń audytoryjnych.

Efekty W4-7, U3-4, K4-6: sprawdzane są szczególnie w ramach kolokwiów.

Wszystkie efekty kształcenia łącznie: w ramach rozmowy podsumowującej egzamin.

Przedmiot nie jest oferowany w żadnym z aktualnych cykli dydaktycznych.
Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Wojskowa Akademia Techniczna.
ul. gen. Sylwestra Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa 46 tel: +48 261 839 000 https://www.wojsko-polskie.pl/wat/ kontakt deklaracja dostępności mapa serwisu USOSweb 7.0.4.0-2 (2024-05-20)