Úvod do materiálových věd a inženýrství (FSI-BUM)

Akademický rok 2018/2019
Garant: doc. Ing. Vít Jan, Ph.D.  
Garantující pracoviště: ÚMVI všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
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.
Výstupy studia a kompetence:
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.
Obsah předmětu (anotace):
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.
Metody vyučování:
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.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Zameškaná výuka v rámci cvičení bude nahrazena po dohodě s příslušným vyučujícím.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 3 hod. nepovinná                  
    Laboratoře a ateliéry  13 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 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 materily pro vysokoteplotní aplikace
13. Degradační procesy ovlivňující konstrukční materiály
    Laboratoře a ateliéry 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
Literatura - základní:
1. ASHBY, F.M., JONES, D.R.H. Engineering Materials I., II.
2. OHRING, M. Engineering Materials Science.
3. DOWLING, E.N. Mechanical Behavior of Materials.
4. ASKELAND,D.R., PHULÉ,P.P.: The Science and Engineering of Materials, 1993
Literatura - doporučená:
1. ASKELAND,D.R., PHULÉ,P.P.: The Science and Engineering of Material...
2. PTÁČEK L., A KOLEKTIV. Nauka o materiálu I. CERM, Brno, 2003.
3. PLUHAŘ, J. A KOLEKTIV. Nauka o materiálech, SNTL, Praha, 1989.
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
B3A-P prezenční studium B-MTI Materiálové inženýrství -- zá,zk 6 Povinný 1 1 L
B3A-P prezenční studium B-MET Mechatronika -- zá,zk 6 Povinný 1 1 L
B3A-P prezenční studium B-MAI Matematické inženýrství -- zá,zk 5 Povinný 1 1 L
B3A-P prezenční studium B-FIN Fyzikální inženýrství a nanotechnologie -- zá,zk 5 Povinný 1 1 L
B3A-P prezenční studium B-PDS Průmyslový design ve strojírenství -- zá,zk 5 Povinný 1 1 L
B3S-P prezenční studium B-STI Základy strojního inženýrství -- zá,zk 6 Povinně volitelný 1 1 L
B3S-P prezenční studium B-KSB Kvalita, spolehlivost a bezpečnost -- zá,zk 5 Povinný 1 3 L
B3S-P prezenční studium B-S1R Strojírenství -- zá,zk 6 Povinný 1 1 L