Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Real structure of materials
Course of study:
2016/2017
Code:
JFT-1-616-s
Faculty of:
Physics and Applied Computer Science
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Technical Physics
Semester:
6
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Responsible teacher:
prof. dr hab. inż. Wierzbanowski Krzysztof (wierzban@agh.edu.pl)
Academic teachers:
prof. dr hab. inż. Wierzbanowski Krzysztof (wierzban@agh.edu.pl)
Module summary

Student zdobywa podstawowa wiedzę oraz umiejętności w zakresie własności rzeczywistych materiałów. Zdobyta wiedza jest przydatna w aspekcie formowania i własności materiałów.

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)
Social competence
M_K001 Student potrafi konstruktywnie współpracować w zespole rozwiązującym problemy rachunkowe FT1A_K04, FT1A_K01, FT1A_K05 Activity during classes,
Participation in a discussion,
Involvement in teamwork
M_K002 Student angażuje się w dyskusję w grupie, jak również z prowadzącym, i potrafi dobrze sformułować swoje argumenty FT1A_K04, FT1A_K01, FT1A_K05 Activity during classes,
Participation in a discussion,
Involvement in teamwork
Skills
M_U001 Student potrafi prowadzić obliczenia odkształceń i naprężeń używając opisu tensorowego i macierzowego oraz stosować prawa sprężystości i plastyczności kryształów FT1A_U01, FT1A_U05 Activity during classes,
Test,
Participation in a discussion,
Execution of exercises
M_U002 Student potrafi posługiwać się różnymi parametrami opisującymi orientację sieci krystalicznej i składowe tekstury. FT1A_U01, FT1A_U04 Execution of exercises,
Activity during classes,
Test,
Participation in a discussion
M_U003 Student używa odpowiednich relacji i parametrów charakteryzujących defekty kryształów, odkształcenie plastyczne oraz rekrystalizację w materiałach polikrystalicznych FT1A_U02 Activity during classes,
Test,
Participation in a discussion,
Execution of exercises
Knowledge
M_W001 Student posiada wiedzę o naprężeniach oraz odkształceniach sprężystych i plastycznych materiałów, Student zna i rozumie zasady pomiarów dyfrakcyjnych tekstur krystalograficznych oraz naprężeń wewnętrznych i własnych, ich zastosowania i związek z własnościami materiałów. FT1A_W06, FT1A_W01 Examination,
Participation in a discussion,
Activity during classes
M_W002 Student posiada wiedzę o defektach kryształów i polikryształów oraz o mechanizmach rekrystalizacji w materiałach, Student zna charakterystyki procesów technologicznych formowania materiałów (odkształcenie plastyczne, rekrystalizacja). FT1A_W04, FT1A_W08, FT1A_W06 Examination,
Participation in a discussion,
Activity during classes
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
Social competence
M_K001 Student potrafi konstruktywnie współpracować w zespole rozwiązującym problemy rachunkowe - + - - - - - - - - -
M_K002 Student angażuje się w dyskusję w grupie, jak również z prowadzącym, i potrafi dobrze sformułować swoje argumenty + + - - - - - - - - -
Skills
M_U001 Student potrafi prowadzić obliczenia odkształceń i naprężeń używając opisu tensorowego i macierzowego oraz stosować prawa sprężystości i plastyczności kryształów + + - - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi posługiwać się różnymi parametrami opisującymi orientację sieci krystalicznej i składowe tekstury. + + - - - - - - - - -
M_U003 Student używa odpowiednich relacji i parametrów charakteryzujących defekty kryształów, odkształcenie plastyczne oraz rekrystalizację w materiałach polikrystalicznych + + - - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Student posiada wiedzę o naprężeniach oraz odkształceniach sprężystych i plastycznych materiałów, Student zna i rozumie zasady pomiarów dyfrakcyjnych tekstur krystalograficznych oraz naprężeń wewnętrznych i własnych, ich zastosowania i związek z własnościami materiałów. + + - - - - - - - - -
M_W002 Student posiada wiedzę o defektach kryształów i polikryształów oraz o mechanizmach rekrystalizacji w materiałach, Student zna charakterystyki procesów technologicznych formowania materiałów (odkształcenie plastyczne, rekrystalizacja). + + - - - - - - - - -
Module content
Lectures:
  1. Dyfrakcyjne badania materiałów

    Zastosowanie dyfrakcji rentgenowskiej, promieniowania synchrotronowego, neutronów i elektronów do badania własności mechanicznych i charakterystyk materiałów polikrystalicznych.

  2. Tekstura krystalograficzna

    Tekstura, sposoby jej reprezentacji (orientacje idealne, figura biegunowa, funkcja rozkładu orientacji), Dyfrakcyjne pomiary tekstury, Metody wyznaczania trójwymiarowej funkcji rozkładu orientacji ze zmierzonych figur biegunowych, Laboratoryjne i technologiczne zastosowania tekstur.

  3. Tensory naprężenia i odkształcenia

    Własności tensorów, Tensory naprężenia i odkształcenia, Typowe stany naprężeń i odkształceń, Miara dużego odkształcenia, Zastosowania.

  4. Sprężystość ciał stałych

    Potencjał międzyatomowy a sprężystość, Tensory C i S, notacja tensorowa i macierzowa, Wpływ symetrii na postać tensora sprężystości, Stałe sprężyste dla ciała izotropowego i dla kryształów, Energia sprężysta.

  5. Dyfrakcyjne wyznaczanie naprężeń wewnętrznych

    Zasada dyfrakcyjnego wyznaczania naprężeń, Wpływ anizotropii sprężystej – dyfrakcyjne stałe sprężyste, Wpływ symetrii materiału oraz tensora naprężeń, Anizotropia plastyczna – rozdzielenia naprężeń wewnętrznych I i II rzędu przy użyciu modelu odkształcenia polikryształu.

  6. Drgania i defekty punktowe w kryształach

    Fale sprężyste w kryształach: a) podejście ciągłe, b) podejście dyskretne (fonony), Defekty punktowe, równowagowa koncentracja defektów; Centra barwne.

  7. Defekty liniowe i powierzchniowe w kryształach

    Dyslokacje: własności, pole naprężeń, energia, siły działające na dyslokacje, mnożenie się dyslokacji, Defekty powierzchniowe: błędy ułożenia; granice ziaren, bliźniaków i granice międzyfazowe.

  8. Odkształcenie plastyczne kryształów i polikryształów

    Plastyczność monokryształu: poślizg, bliźniakowanie, odkształcenie oraz rotacja ziarna i sieci krystalicznej, Modele odkształcenia sprężysto–plastycznego polikryształu.

  9. Odkształcenie plastyczne materiałów izotropowych

    Opis odkształcenia plastycznego dla ośrodka ciągłego: Kryteria płynięcia plastycznego (Treski i Von Misesa), Pojęcie naprężeń efektywnych, Relacje naprężenie-odkształcenie plastyczne (równania Levy-Misesa i Hencky’ego), Typowe wyniki doświadczalne.

  10. Kompozyty

    Kompozyty, ich budowa, własności fizyczne oraz zastosowania.

  11. Rekrystalizacja w metalach i stopach

    Zdrowienie a rekrystalizacja, Zarodkowanie, Rekrystalizacja I i II rzędu, Modyfikacja mikrostruktury i własności materiałów podczas rekrystalizacji, Modelowanie rekrystalizacji

  12. Efekt pamięci kształtu

    Opis efektu, podstawy fizyczne, typowe materiały, Przemiana martenzytyczna, opis mechaniczny i termodynamiczny, Zastosowania.

  13. Zastosowanie algorytmów genetycznych do doboru optymalnej tekstury

    Schemat obliczeniowy algorytmów genetycznych, Reprezentacja tekstury przez zestaw współczynników, Funkcja doskonałości, Przykładowe rezultaty.

  14. Technika wstecznego rozpraszania elektronów (EBSD) w badaiach materiałowych

    Podstawy fizyczne metody wstecznego rozpraszania elektronów (EBSD). Transformacja Hogh’a. Wyznaczanie charakterystyk materiałów.

Auditorium classes:
Ćwiczenia rachunkowe

- Zastosowanie różnych opisów orientacji sieci kryształu względem układu próbki,
- Obliczania naprężeń i odkształceń przy różnych geometriach deformacji,
- Opis sprężystości ciał krystalicznych.

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 119 h
Module ECTS credits 4 ECTS
Examination or Final test 4 h
Realization of independently performed tasks 42 h
Preparation for classes 28 h
Participation in lectures 30 h
Participation in auditorium classes 15 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Ocena końcowa (OK) obliczana jest jako średnia ważona ocen z egzaminu (E) i z ćwiczeń audytoryjnych (C ):
OK = 0.5 x E + 0.5 x C

Uzyskanie pozytywnej oceny końcowej (OK) wymaga uzyskania pozytywnej oceny z ćwiczeń audytoryjnych © i egzaminu (E).

Prerequisites and additional requirements:

• Znajomość podstaw teorii dyfrakcji i krystalografii
• Znajomość podstaw algebry liniowej (operacje na wektorach i macierzach)
• Znajomość rachunku różniczkowego i całkowego w zakresie podstawowym

Recommended literature and teaching resources:

K. Wierzbanowski – Materiały pomocnicze do przedmiotu: Rzeczywista Struktura Materiałów (http://www.ftj.agh.edu.pl/~wierzbanowski/Rsm.htm)
M. Blicharski, „Wstęp do inżynierii materiałowej”, WNT, Warszawa, 2003
A.G. Guy, „Wprowadzenie do nauki o materiałach”, PWN, Warszawa, 1977
K. Przybyłowicz, „Metaloznawstwo teoretyczne”, Akademia Górniczo–Hutnicza, Skrypty uczelniane, Kraków, 1990
R.E. Reed-Hill, „Physical Metallurgy Principles”, Van Nostrand, Princeton, New Jersey, 1964 (i późniejsze)

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

1. K. Piękoś, J. Tarasiuk, K. Wierzbanowski and B. Bacroix, Generalized vertex model of recrystallization – Application to Polycrystalline Copper, Comp. Mat. Sci., 42, 584-594 (2008)
3. K. Wierzbanowski, A. Baczmański et P. Lipinski, Modèle auto-cohérent de la déformation élasto-plastique et ses applications, in: “Rayonnement synchrotron, rayons X et neutrons au service des matériaux”, pp. 380-409, edited by: A. Lodini et T. Baudin, EDP Sciences, Paris, 2012
4. A. Baczmański, K. Wierzbanowski, Mesures des macrocontraintes par diffraction dans les matériaux texturés, in: “Rayonnement synchrotron, rayons X et neutrons au service des matériaux”, pp. 71-98, edited by: A. Lodini et T. Baudin, EDP Sciences, Paris, 2012
5. M. Wronski, K. Wierzbanowski, S. Wronski, B. Bacroix, P. Lipinski, Texture variation in asymmetrically rolled titanium. Study by Finite Element Method with implemented crystalline model, Int. J. Mech. Sci., 87 (2014) 258-267
6. K. Wierzbanowski, M. Wroński, T. Leffers, FCC rolling textures reviewed in the light of quantitative comparisons between simulated and experimental textures, Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences, 39 (2014) 391-422

Additional information:

Sposób i tryb wyrównania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na ćwiczenia audytoryjnych:

Nieobecność na jednych ćwiczeniach wymaga od studenta samodzielnego opanowania przerabianego na tych zajęciach materiału.
Nieobecność na więcej niż jednych ćwiczeniach wymaga od studenta samodzielnego opanowania przerabianego na tych zajęciach materiału i jego zaliczenia w formie pisemnej w wyznaczonym przez prowadzącego terminie, lecz nie później jak w ostatnim tygodniu trwania zajęć.
Student który bez usprawiedliwienia opuścił więcej niż dwa ćwiczenia i jego cząstkowe wyniki w nauce były negatywne może zostać pozbawiony, przez prowadzącego zajęcia, bez możliwości wyrównania zaległości.

Zasady zaliczania ćwiczeń audytoryjnych:

Podstawowym terminem uzyskania zaliczenia jest koniec zajęć w danym semestrze. Student może dwukrotnie przystąpić do poprawkowego zaliczenia.
Student który bez usprawiedliwienia opuścił więcej niż dwa zajęcia i jego cząstkowe wyniki w nauce były negatywne może zostać pozbawiony, przez prowadzącego zajęcia, możliwości poprawkowego zaliczania zajęć. Od takiej decyzji prowadzącego zajęcia student może się odwołać do prowadzącego przedmiot (moduł) lub Dziekana.

Warunkiem przystąpienie do egzaminu jest wcześniejsze uzyskanie zaliczenia z ćwiczeń audytoryjnych.

Egzamin przeprowadzany jest zgodnie z Regulaminem Studiów AGH § 16.