Úvod do materiálových věd a inženýrství (FSI-BUM)

Akademický rok 2021/2022
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                  
    Laboratorní cvičení  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 materiály pro vysokoteplotní aplikace
13. Degradační procesy ovlivňující konstrukční materiály
    Laboratorní cvičení 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  
B-MET-P prezenční studium --- bez specializace -- zá,zk 6 Povinný 1 1 L
B-PDS-P prezenční studium --- bez specializace -- zá,zk 6 Povinný 1 1 L
B-STR-P prezenční studium STR Strojírenství -- zá,zk 6 Povinný 1 1 L
B-ZSI-P prezenční studium STI Základy strojního inženýrství -- zá,zk 6 Povinný 1 1 L
B-ZSI-P prezenční studium MTI Materiálové inženýrství -- zá,zk 6 Povinný 1 1 L
B-ENE-P prezenční studium --- bez specializace -- zá,zk 6 Povinný 1 1 L
B-FIN-P prezenční studium --- bez specializace -- zá,zk 6 Povinný 1 1 L
B-MAI-P prezenční studium --- bez specializace -- zá,zk 6 Povinný 1 1 L
B-PRP-P prezenční studium --- bez specializace -- zá,zk 6 Povinný 1 1 L
B3S-P prezenční studium B-KSB Kvalita, spolehlivost a bezpečnost -- zá,zk 6 Povinný 1 3 L