Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Metody badań materiałów
Course of study:
2015/2016
Code:
CIM-1-704-s
Faculty of:
Materials Science and Ceramics
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Materials Science
Semester:
7
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr inż. Macherzyńska Beata (beatam@agh.edu.pl)
Academic teachers:
dr inż. Macherzyńska Beata (beatam@agh.edu.pl)
dr hab. inż. Pielichowska Kinga (kingapie@agh.edu.pl)
Module summary

-

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Skills
M_U001 Potrafi przygotować mikroskopy optyczne do pracy w tym ustawić oświetlenie wg. zasady Koehlera IM1A_U07 Activity during classes,
Execution of laboratory classes
M_U002 Potrafi przygotować defektoskop wraz z doborem odpowiedniego oprzyrządowania (głowice) do wykrywania i określania położenia wad oraz badania właściwości sprężystych. IM1A_U07, IM1A_U01 Activity during classes,
Execution of laboratory classes
M_U003 Potrafi określić temperatury zachodzenia reakcji chemicznych i przemian fazowych. Umie wskazać procesy egzo- i endotermiczne oraz wyznaczyć ich entalpie IM1A_U07, IM1A_U01 Activity during classes,
Execution of laboratory classes
Knowledge
M_W001 Zna podstawy optyki, budowy mikroskopów optycznych oraz ich zastosowanie w badaniach materiałów IM1A_W09 Activity during classes,
Test,
Report
M_W002 Zna podstawy akustyki, budowy i zasady działania defektoskopów oraz ich wykorzystanie do badania materiałów IM1A_W07 Activity during classes,
Test,
Report
M_W003 Zna podstawy termograwimetrii, skaningowej kalorymetrii różnicowej, analizy termomechanicznej, dynamicznej analizy mechanicznej oraz ich zastosowanie w badaniach materiałów IM1A_W09, IM1A_W05 Activity during classes,
Test,
Oral answer
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Others
E-learning
Skills
M_U001 Potrafi przygotować mikroskopy optyczne do pracy w tym ustawić oświetlenie wg. zasady Koehlera - - + - - - - - - - -
M_U002 Potrafi przygotować defektoskop wraz z doborem odpowiedniego oprzyrządowania (głowice) do wykrywania i określania położenia wad oraz badania właściwości sprężystych. - - + - - - - - - - -
M_U003 Potrafi określić temperatury zachodzenia reakcji chemicznych i przemian fazowych. Umie wskazać procesy egzo- i endotermiczne oraz wyznaczyć ich entalpie - - + - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Zna podstawy optyki, budowy mikroskopów optycznych oraz ich zastosowanie w badaniach materiałów + - + - - - - - - - -
M_W002 Zna podstawy akustyki, budowy i zasady działania defektoskopów oraz ich wykorzystanie do badania materiałów + - + - - - - - - - -
M_W003 Zna podstawy termograwimetrii, skaningowej kalorymetrii różnicowej, analizy termomechanicznej, dynamicznej analizy mechanicznej oraz ich zastosowanie w badaniach materiałów + - + - - - - - - - -
Module content
Lectures:
  1. Wprowadzenie do przedmiotu.

    Zakres materiału i zasady zaliczenia. Podstawowe pojęcia z mikroskopii optycznej: literatura, krótki rys historyczny, fale świetlne, źródła światłą, rozchodzenie się światłą, pochłanianie odbicie i załamanie, soczewka i jej wielkości charakterystyczne, ograniczenie pęku promieni. Oko ludzkie jako przyrząd optyczny: budowa gałki ocznej, układ optyczny oka, akomodacja, budowa siatkówki i jej funkcjonowanie, adaptacja oka, wrażliwość oka na barwy, zdolność rozdzielcza i głębia ostrości oka, wady optyczne oka.

  2. Układ optyczny mikroskopu

    Definicja mikroskopu i jego miejsce wśród innych przyrządów optycznych, powiększenie (lupy, mikroskopu, powiększenie użyteczne), jasność obrazów, głębia ostrości, określenie zdolności rozdzielczej obiektów świecących i oświetlanych, znakowanie obiektywów i okularów, oświetlenie, metody oświetlania, oświetlenie wg. zasady Koehlera, metody obserwacji.

  3. Budowa mikroskopu

    Budowa mikroskopu do światła przechodzącego, budowa mikroskopu do światła odbitego, budowa mikroskopu stereoskopowego, elementy mechaniczne mikroskopu, elementy optyczne mikroskopu.

  4. Stereologia.

    Podstawowe pojęcia (charakterystyka i przygotowanie próbek do badań mikroskopowych, cel i zakres stereologii), podstawy stereologii, udział objętościowy (metody pomiaru, rodzaje błędów popełnianych przy wyznaczaniu Vv), rozwinięcie powierzchni oraz orientacja powierzchni granicznych (definicja i metody jej wyznaczania), wielkość ziaren (kształt elementów a ich rzeczywisty wymiar, oznaczenie ilości ziaren w jednostce powierzchni, oznaczenie ilości ziaren w jednostce objętości, oznaczenie wielkości ziaren).

  5. Akustyka – ultradźwięki

    Literatura i podstawowe pojęcia: istota ruchu falowego, długość i amplituda fali, częstotliwość i okres fali, prędkość propagacji fali, postacie fali, ciśnienie akustyczne.

  6. Rodzaje fal ultradźwiękowych

    Podział fal (fale podłużne, poprzeczne, powierzchniowe, podpowierzchniowe, płytowe, Love’a), osłabienie fali ultradźwiękowej (ośrodek idealny a rzeczywisty, przyczyny odstępstw od praw idealnych, tłumienie fal ultradźwiękowych), zjawiska na granicy dwóch ośrodków (prostopadłe padanie fali na granicę ośrodków, ukośne padanie fali na granicę ośrodków).

  7. Wytwarzanie i odbiór fal ultradźwiękowych

    Materiały piezoelektryczne, stałe piezoelektryczne. Pole ultradźwiękowe: pole bliskie i dalekie. Ogniskowanie wiązki fal ultradźwiękowych

  8. Prędkość propagacji fali ultradźwiękowej

    Rozchodzenie się fal w różnych ośrodkach, badania stałych materiałowych, zasady pomiaru, stałe materiałowe, niesprężystość, zależność właściwości sprężystych od porowatości, wyznaczanie stałych materiałowych dla ciał izotropowych, wyznaczanie stałych materiałowych dla ciał anizotropowych, zależność modułów sprężystości od temperatury, zależność właściwości mechanicznych od prędkości propagacji fal ultradźwiękowych.

  9. Aparatura do badań ultradźwiękowych

    Głowice ultradźwiękowe (normalne i skośne), defektoskopy ultradźwiękowe (analogowe i cyfrowe), wzorce, układ defektoskop – głowica, pomiary amplitudy i czasu.

  10. Metody badań ultradźwiękowych

    Parametry pomiaru a wykrywalność wad, metoda przepuszczania, metoda echa, metoda rezonansu

  11. Identyfikacja i wykrywanie wad

    Obszar bez wad, mała wada, dużo rozsianych wad, duża wada, powstawanie ech transformowanych, konfiguracja głowic przy wykrywaniu wad, oszacowanie rozmiaru wady, określenie położenia wady.

  12. Zastosowania ultradźwięków

    Diagnostyka i terapia medyczna, automatyka przemysłowa, hydrolokacja, procesy technologiczne, kontrola jakości wyrobów hutniczych, kontrola jakości połączeń technologicznych, diagnostyka techniczna w czasie eksploatacji, inżynieria materiałowa i inne.

  13. Analiza termiczna

    Zjawiska fizykochemiczne zachodzące w substancjach podczas ich obróbki termicznej.
    Termograwimetria.
    Termiczna analiza różnicowa.
    Skaningowa kalorymetria różnicowa.
    Analiza termomechaniczna.
    Dynamiczna analiza mechaniczna
    Metody łączone i specjalne
    Przykłady zastosowań metod analizy termicznej do określania właściwości substancji

Laboratory classes:
  1. Mikroskop optyczny do światła przechodzącego

    Budowa i zasada działania mikroskopu optycznego do światła przechodzącego. Określanie powiększenia mikroskopu i wielkości obserwowanych elementów.

  2. Mikroskop optyczny do światła odbitego

    Budowa i zasada działania mikroskopu optycznego do światła odbitego oraz stereoskopowego.
    Określanie udziału objętościowego bezpośrednio podczas obserwacji mikroskopowych.

  3. Obliczenia stereologiczne

    Na mikrofotografiach wyznaczanie udziału objętościowego faz, rozwinięcia powierzchni. Określanie wielkości ziaren.

  4. Budowa i zasada działania defektoskopów ultradźwiękowych

    Wykrywanie i lokalizacja wad na wzorcu W-1. Określanie grubości różnych typów materiałów – stal rafa, polimer – żywica epoksydowa, Al2O3, ZrO2, SiC.

  5. Wyznaczanie stałych materiałowych

    Wyznaczanie modułu Younga (E), modułu sztywności (G) oraz liczby Poissona (u) dla wybranych materiałów (stal rafa, polimer – żywica epoksydowa, Al2O3, ZrO2, SiC).

  6. Różnicowa analiza termiczna

    Wyznaczanie temperatur reakcji chemicznych (dehydratacji, rozkładu).
    Wyznaczanie temperatur przemian fazowych (topnienie, krystalizacja) i polimorficznych.

  7. Termograwimetria

    Określanie zakresu trwałości termicznej substancji i materiałów.

  8. Różnicowa kalorymetria skaningowa

    Obliczanie ciepła reakcji i przemian fazowych.
    Obliczanie parametrów kinetycznych reakcji.

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 90 h
Module ECTS credits 3 ECTS
Preparation for classes 20 h
Preparation of a report, presentation, written work, etc. 10 h
Participation in laboratory classes 30 h
Participation in lectures 30 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Aktywność na zajęciach
Średnia ważona z ocen kolokwiów cząstkowych

Prerequisites and additional requirements:

Prerequisites and additional requirements not specified

Recommended literature and teaching resources:

1. Pluta M. “Mikroskopia Optyczna”; PWN; Warszawa 1982.
2. Appel L., Kowalczyk R. “Mikroskop. Budowa i Użytkowanie”; WNT, Warszawa 1966.
3. Staub F., Olewicz E. “Mikroskop metalograficzny. Budowa i zastosowanie”; PWT, Warszawa 1956.
4. Ryś J. “Stereologia materiałów”; Fotobit Design. Kraków 1995.
5. Ryś J. “Metalografia ilościowa”; Skrypt AGH; Kraków 1982.
6. Śliwiński A. “Ultradźwięki i ich zastosowania”; WNT, Warszawa 1993.
7. Matauschek J. “Technika ultradźwięków”; WNT, Warszawa 1961.
8. Wehr J. „Pomiary prędkości i tłumienia fal ultradźwiękowych”; PWN, Warszawa 1972.
9. Obraz J. „Ultradźwięki w technice pomiarowej”; WNT, Warszawa 1983.
10. Piekarczyk J., Pampuch R. “Tekstura i właściwości sprężyste tworzyw grafitowych”; PAN o/Kraków, Ceramika 24, 1976.
11. “Ultradźwięki – Laboratorium”; Ultramet 2006.
12. “Ultradźwięki – Laboratorium”; Ultramet 2001.
13. Deputat J. “Badania ultradźwiękowe”; Instytut Metalurgii Żelaza im. S. Staszica, Gliwice 1979.
14. Filipczyński L. i inni. “Ultradźwiękowe metody badania materiałów”; WNT, Warszawa 1963.
15. Ranachowski J. i inni “Problemy i metody współczesnej akustyki”; PWN, Warszawa – Poznań 1989.
16. Piekarczyk J. “Prędkość propagacji fal ultradźwiękowych w materiałach ceramicznych i ich związek z niektórymi własnościami”; V Sympozjum Ceramiki, Serock 1984.
17. Schultze W. "DTA – podstawy teoretyczne i zastosowania”
18. Materiały I, II, III, IV, V i VI Szkoły Analizy Termicznej, Wyd. WIMiC AGH, Kraków, 1996, 1998, 2002, 2004, 2008, 2010.
19. Handbook of Thermal Analysis and Calorimetry vol. 1-5, Elsevier Amsterdam, 2002-2008.
20. Zielenkiewicz W. “Pomiary efektów cieplnych”, Wyd. Centrum Upowszechniania Nauki PAN, Warszawa 2000.
21. www.mt.com: strona firmy METTLER-TOLEDO, zawierająca m.in. kolekcję czasopism Thermal Analysis UserCom dotyczących różnych zagadnień analizy termicznej.
22. www.anasys.co.uk: strona w jęz. ang. zawierająca opis metod TA, opracowana przez ekspertów od analizy termicznej.

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

Additional scientific publications not specified

Additional information:

None