Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Design and physics of egineering materials
Course of study:
2018/2019
Code:
CIM-2-201-BK-s
Faculty of:
Materials Science and Ceramics
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
Biomateriały i kompozyty
Field of study:
Materials Science
Semester:
2
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr inż. Kucza Witold (witek@agh.edu.pl)
Academic teachers:
dr hab. inż. Kluska Stanisława (kluska@agh.edu.pl)
dr inż. Kucza Witold (witek@agh.edu.pl)
dr hab. inż. Tkacz-Śmiech Katarzyna (smiech@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)
Social competence
M_K001 Ma świadomość możliwości komercjalizacji nowych technologii i materiałów. IM2A_K05 Presentation,
Project
M_K002 Ma świadomość ekonomicznych efektów nowych technologii i ich wpływu na środowisko. IM2A_K05 Presentation,
Project
M_K003 Rozumie, że rozwój inżynierii materiałowej ma istotne znaczenie dla nowoczesnych technologii, w tym: kosmicznych, biomedycznych, maszynowych, informatycznych i innych. IM2A_K06 Participation in a discussion,
Execution of a project
Skills
M_U001 Umie posługiwać się bazą danych programu CES i wykorzystywać wszystkie możliwości tego programu w doborze i projektowaniu materiałów do różnych zastosowań. IM2A_U07 Activity during classes,
Project
M_U002 Potrafi dokonać syntezy danych literaturowych i na tej podstawie wskazać kierunki poszukiwań nowych materiałów IM2A_U09 Presentation,
Project,
Participation in a discussion
M_U003 Potrafi samodzielnie opracować projekt materiału do określonych zastosowań, wykorzystując własną wiedzę z zakresu nauk materiałowych oraz w oparciu o przegląd literatury. IM2A_U09 Presentation,
Project
Knowledge
M_W001 Zna zależności pomiędzy właściwościami materiałów a ich budową na różnych poziomach struktury. IM2A_W09 Test
M_W002 Rozumie metodykę projektowania i doboru materiałów oraz konieczność szczegółowego formułowania celów projektu i użytkowych funkcji projektowanego materiału. IM2A_W09 Project
M_W003 Ma świadomość użyteczności baz danych w projektowaniu. IM2A_W13 Project
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 Ma świadomość możliwości komercjalizacji nowych technologii i materiałów. + - - - - - - - - - -
M_K002 Ma świadomość ekonomicznych efektów nowych technologii i ich wpływu na środowisko. + - - - - - - - - - -
M_K003 Rozumie, że rozwój inżynierii materiałowej ma istotne znaczenie dla nowoczesnych technologii, w tym: kosmicznych, biomedycznych, maszynowych, informatycznych i innych. + - - - - - - - - - -
Skills
M_U001 Umie posługiwać się bazą danych programu CES i wykorzystywać wszystkie możliwości tego programu w doborze i projektowaniu materiałów do różnych zastosowań. + - - - - + - - - - -
M_U002 Potrafi dokonać syntezy danych literaturowych i na tej podstawie wskazać kierunki poszukiwań nowych materiałów + - - - - - - - - - -
M_U003 Potrafi samodzielnie opracować projekt materiału do określonych zastosowań, wykorzystując własną wiedzę z zakresu nauk materiałowych oraz w oparciu o przegląd literatury. + - - - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Zna zależności pomiędzy właściwościami materiałów a ich budową na różnych poziomach struktury. + - - - - - - - - - -
M_W002 Rozumie metodykę projektowania i doboru materiałów oraz konieczność szczegółowego formułowania celów projektu i użytkowych funkcji projektowanego materiału. + - - - - - - - - - -
M_W003 Ma świadomość użyteczności baz danych w projektowaniu. + - - - - - - - - - -
Module content
Lectures:
  1. Wykład

    1. Wprowadzenie: Metodyka projektowania materiałów (bottom-up i top-down).
    2. Podział materiałów inżynierskich.
    3. Hierarchiczny model budowy materiału (usystematyzowanie) : struktura elektronowa, budowa krystaliczna, punktowe defekty struktury krystalicznej, defekty liniowe i powierzchniowe, powierzchnia, pokrój zewnętrzny.
    4. Właściwości sprężyste i naprężenia w materiałach. Tensor naprężeń.
    5. Plastyczność, kruche pękanie i wytrzymałość, pełzanie, wytrzymałość zmęczeniowa – podstawy teoretyczne zjawisk.
    6. Projektowanie materiałów o określonych właściwościach cieplnych (przewodniki ciepła i izolatory). Projektowanie w aspekcie minimalizacji naprężeń cieplnych.
    7. Odporność materiałów na korozję i zużycie – metody zwiększania odporności.
    8. Projektowanie materiałów o określonych właściwościach elektrycznych (przewodniki, dielektryki, nadprzewodniki).
    9. Materiały magnetyczne (twarde i miękkie magnetyki).
    10. Projektowanie materiałów do zastosowań optycznych.
    11. Projektowanie i otrzymywanie materiałów hybrydowych.

  2. Projekt. Ćwiczenia projektowe w pracowni komputerowej

    Zajęcia komputerowe z wykorzystaniem programu CES Edu Pack, stanowiącego część oprogramowania Granta Materials: rozwiązywanie problemów w zakresie doboru i projektowania materiałów o określonych właściwościach mechanicznych, elektrycznych, optycznych i magnetycznych. Przygotowywanie i analiza diagramów Ashby’ego. Sprawdzanie reguł projektowania kompozytów. Rozwiązywanie zadań i przykładowych problemów w zakresie fizyki materiałów i fizyki ciała stałego (struktura krystaliczna, sieć odwrotna, struktura pasmowa).

Seminar classes:
Projekt. Ćwiczenia projektowe w pracowni komputerowej

Zajęcia komputerowe z wykorzystaniem programu CES Edu Pack, stanowiącego część oprogramowania Granta Materials: rozwiązywanie problemów w zakresie doboru i projektowania materiałów o określonych właściwościach mechanicznych, elektrycznych, optycznych i magnetycznych. Przygotowywanie i analiza diagramów Ashby’ego. Sprawdzanie reguł projektowania kompozytów. Rozwiązywanie zadań i przykładowych problemów w zakresie fizyki materiałów i fizyki ciała stałego (struktura krystaliczna, sieć odwrotna, struktura pasmowa).

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 120 h
Module ECTS credits 4 ECTS
Contact hours 7 h
Preparation for classes 14 h
Preparation of a report, presentation, written work, etc. 14 h
Completion of a project 13 h
Realization of independently performed tasks -1 h
Participation in lectures 45 h
Participation in project classes 28 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Ocena końcowa jest oceną z ćwiczeń projektowych, wystawioną według skali punktowej, jak w regulaminie studiów:
1) za wykonanie zadań projektowych w zakresie doboru i projektowania materiałów z użyciem programu CES EduPack – maksymalnie 70 punktów;
2) oceny za aktywność na zajęciach – maksymalnie 30 punktów.

Prerequisites and additional requirements:

Znajomość podstaw fizyki i chemii ciała stałego.
Podstawowa znajomość angielskiej nomenklatury w zakresie inżynierii materiałowej

Recommended literature and teaching resources:

Ashby M., Shercliff H., Cebon D.: Materials, engineering, science, processing and design, Elsevier, UK 2010.
Ashby M. F.: Jones D.R.H., Materiały inżynierskie. t.1 i 2, , WNT, Warszawa 1996.
Tkacz-Śmiech K.: Elektrony w atomach, cząsteczkach i kryształach wprowadzenie w zagadnienia wiązania chemicznego w strukturach nieorganicznych, Wyd. AGH, Kraków 2002.
Nadachowski F., Jonas S., Ptak W.: Wstęp do projektowania technologii ceramicznych, Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, Kraków 1999.
Pampuch R.: Współczesne materiały ceramiczne, Wyd. AGH, Kraków 2005.
Dobrzański L.A.: Materiały inżynierskie i projektowanie materiałowe, WNT, 2006.
Dobrzański L.A.: Metalowe materiały inżynierskie, WNT, Warszawa 2004.
Dobrzański L.A.: Niemetalowe materiały inżynierskie, Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice 2008.
Burakowski T., Wierzchoń T.: Inżynieria powierzchni metali, WNT, Warszawa 1995.
Lalena J.N.:, Cleary D.A.: Principles of inorganic materials design, Wiley, 2005.
Chiang Y.-M., Birnie III D., Kingery W.D.: Physical ceramics, Wiley, 1997.
Springer handbook of condensed matter and materials data. ed. W. Martienssen and H. Warlimont, 2005.

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

Tkacz-Śmiech K.: Elektrony w atomach, cząsteczkach i kryształach wprowadzenie w zagadnienia wiązania chemicznego w strukturach nieorganicznych, Wyd. AGH, Kraków 2002.
Tkacz-Śmiech K.: Gęstość elektronowa w opisie oddziaływań chemicznych w kryształach, Polski Biuletyn Ceramiczny Vol. 74, Kraków 2003.
Tkacz-Śmiech K.: Kryształy jonowo-kowalencyjne typu AB i ABO3: związki pomiędzy składem chemicznym, budową, naturą wiązań i wybranymi właściwościami, Polski Biuletyn Ceramiczny Vol. 95, Kraków 2006.
Tkacz-Śmiech K.: Termodynamika dla ceramików, Kraków 2012.

Additional information:

None