Teorie komplexních fázových přeměn (FSI-WKF)

Akademický rok 2023/2024
Garant: prof. Ing. Vlastimil Vodárek, 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                  
    Laboratorní cvičení  7 × 2 hod. povinná                  
    Cvičení  6 × 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.
    Laboratorní cvičení 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.
    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.
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  
N-MTI-P prezenční studium --- bez specializace -- zá,zk 7 Povinný 2 1 L