Teorie komplexních fázových přeměn (FSI-WKF)

Akademický rok 2018/2019
Garant: prof. Ing. Ivo Dlouhý, CSc.  
Garantující pracoviště: ÚMVI všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
V tomto předmětu mají studenti získat obecné teoretické poznatky o vnějších i vnitřních podmínkách ovliňujících stabilitu struktury a typ i průběh fázových přeměn v různých soustavách; porozumět podstatě, příčinám, průběhu, výsledkům a účelu jednotlivých typů přeměn; osvojit si dovednosti umožňující řízenou aplikaci získaných poznatků.
Výstupy studia a kompetence:
Získané znalosti mají teoretický charakter, lze je však využít v badatelském a aplikovaném výzkumu i v praxi, např. při optimalizaci výrobních a zpracovatelských technologií pro vývoj a výrobu materiálů s žádoucím složením, strukturou a vlastnostmi, při ovlivnění stability výchozí struktury materiálů a degradačních pochodů v průběhu jejich exploatace.
Prerekvizity:
Nezbytná je základní znalost krystalografie, fází a fázových diagramů, mechanického a tepelného zpracování materiálů, jejich struktury a vlastností. Žádoucí je znalost základů termodynamiky a kinetiky fázových přeměn a zákonitostí difuze.
Obsah předmětu (anotace):
S využitím zákonitostí termodynamiky, teorie reakčních rychlostí, teorie difuze, krystalografie a poznatků o fázovém rozhraní kurs uvádí kriteria fázové rovnováhy a vysvětluje termodynamické příčiny, časový průběh, mechanismus a výsledky fázových přeměn. Hlavní pozornost je věnována přechodu z tuhé do tekuté fáze, dále pak difuzním i bezdifuzním přeměnám v tuhém stavu, s přednostním zaměřením na kovy a jejich slitiny. Pouze základní informace jsou poskytnuty o přeměnách v technické keramice a plastech, neboť ty jsou předmětem jiné výuky.
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách. Výuka je doplněna laboratorním cvičením.
Způsob a kritéria hodnocení:
Zápočet: Podmínkou udělení zápočtu je přítomnost ve všech seminářích a praktických cvičeních, znalostmi podložená a aktivní účast na jejich programu, správné vypracování zadaných úkolů a splnění podmínek průběžné kontroly znalostí. Při omluvitelném nesplnění některé z těchto podmínek zadá vedoucí cvičení náhradní úkoly a zkontroluje jejich splnění.
Zkouška: Vztahuje se k celému rozsahu látky zadané vyučujícím a obvykle sestává z písemné a ústní části.V písemné části jsou pomocí souboru orientačních otázek prověřeny základní získané poznatky. Při ústní zkoušce se prokazuje hloubka a provázanost znalostí, přesnost jejich interpretace, schopnost samostatného úsudku a jeho obhájení.
Výsledná klasifikace studenta: Podle platného slovního a číselného hodnocení. Zahrnuje výsledky písemné i ústní části zkoušky, při zohlednění závěrečného celkového hodnocení ze seminářů a cvičení
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Přednášky nejsou povinné; vzhledem k pokročilé etapě a specializaci studia se dává přednost samostudiu zadané látky, odborným sdělením a diskusím, projektovému vyučování a konzultacím.
Praktická cvičení a semináře jsou povinné. Presenci vždy kontroluje vyučující. Ten také určí způsob náhrady omluvitelné absence, obvykle zadáním a kontrolou individuálního úkolu.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 3 hod. nepovinná                  
    Cvičení  6 × 2 hod. povinná                  
    Laboratoře a ateliéry  7 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1. Rozdělení fázových přeměn.
2. Krystalizace čistých kovů.
3. Krystalizace tuhých roztoků.
4. Krystalizace tuhých roztoků.
5. Krystalizace eutektik a peritektik.
6. Alotropické, polymorfní přeměny a masivní přeměny v tuhém stavu.
7. Alotropické, polymorfní přeměny a masivní přeměny v tuhém stavu.
8. Eutektoidní přeměny.
9. Bainitické přeměny.
10. Martenzitické přeměny.
11. Martenzitické přeměny.
12. Rozpad přesycených tuhých roztoků.
13. Rozpad přesycených tuhých roztoků.
    Cvičení 1. Základní pojmy první věty termodynamiky, termochemické zákony.
2. Řešení příkladů.
3. Základní pojmy druhé věty termodynamiky, kriteria rovnováhy a samovolných dějů.
4. Řešení příkladů.
5. Základní pojmy kinetiky fázových přeměn.
6. Řešení příkladů.
7. Zákonitosti difuze, řešení příkladů.
    Laboratoře a ateliéry 1. Hodnocení chemické nehomogenity v litých materiálech.
2. Hodnocení chemické nehomogenity v litých materiálech.
3. Vyhodnocení kalorimetrických měření a určení fázové transformační energie.
4. Vyhodnocení kalorimetrických měření a určení fázové transformační energie.
5. Hodnocení mikrostruktury, řešení Avramiho rovnice a sestrojení části kinetického diagramu.
6. Hodnocení mikrostruktury, řešení Avramiho rovnice a sestrojení části kinetického diagramu.
Literatura - základní:
1. Cahn, R. W. - Haasen, P. - Krammer, E. J. : Materials Science and Technology. Vol. 5, Vol. Editor Haasen, P.: Phase Transformations in Materials. , , 0
2. Porter, D. A. - Easterling, K. E. : Phase Transformations in Metals and Alloys. , , 0
3. Christian, J. W.: The Theory of Transformations in Metals and Alloys, , 0
Literatura - doporučená:
4. Ashby, M. F. - Jones, D. R. H.: .: Engineering Materials, an Introduction to their Properties and Applications. Vol. 1,2, , 0
5. Ohring, M.: Engineering Materials Science. , , 0
6. Callister, W. D. Jr.: Material Science and Engineering. An Introduction. 3rd Edition, , , 0
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
M2A-P prezenční studium M-MTI Materiálové inženýrství -- zá,zk 7 Povinný 2 1 L