Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Nauka o materiałach
Tok studiów:
2018/2019
Kod:
CCE-1-403-s
Wydział:
Inżynierii Materiałowej i Ceramiki
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Ceramika
Semestr:
4
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Osoba odpowiedzialna:
prof. dr hab. inż. Lis Jerzy (lis@agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
dr inż. Brzezińska-Miecznik Jadwiga (jbrzez@agh.edu.pl)
prof. nadzw. dr hab. inż. Bućko Mirosław (bucko@agh.edu.pl)
dr inż. Chlubny Leszek (rach@ceram2.ceramika.agh.edu.pl)
dr inż. Ermer-Kowalczewska Elżbieta (ermer@agh.edu.pl)
dr inż. Gajek Marcin (mgajek@agh.edu.pl)
prof. dr hab. inż. Kata Dariusz (kata@agh.edu.pl)
prof. dr hab. inż. Lis Jerzy (lis@agh.edu.pl)
dr hab. inż. Rapacz-Kmita Alicja (kmita@agh.edu.pl)
dr inż. Zientara Dariusz (zientara@agh.edu.pl)
dr inż. Zima Aneta (azima@agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń)
Wiedza
M_W001 Posiada podstawową wiedzę w zakresie budowy materiałów ceramicznych, metalicznych, polimerowych i koimpozytowych CE1A_W06, CE1A_W01, CE1A_W05 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Wykonanie ćwiczeń,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Zaliczenie laboratorium
M_W002 Ma podstawową wiedzę z zakresu właściwości materiałów ceramicznych, metalicznych, polimerowych i kompozytowych CE1A_W01, CE1A_W05 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Zaliczenie laboratorium
M_W003 Posiada podstawową wiedzę z zakresu otrzymywania tworzyw ceramicznych, metalicznych, polimerowych i kompozytowych CE1A_W06, CE1A_W01, CE1A_W05 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Zaliczenie laboratorium
Umiejętności
M_U001 Posiada umiejętności w zakresie opisu budowy materiałów ceramicznych, metalicznych, polimerowych i kompozytowych CE1A_U05, CE1A_U01 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Zaliczenie laboratorium
M_U002 Posiada umiejętności w zakresie opisu podstawowych metod otrzymywania materiałów CE1A_U01, CE1A_U06, CE1A_U08 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Zaliczenie laboratorium
M_U004 Posiada umiejętności w zakresie opisu podstawowych właściwości materiałów CE1A_U05, CE1A_U01, CE1A_U10 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Zaliczenie laboratorium
Kompetencje społeczne
M_K001 Posiada świadomość konieczności posiadania wiedzy podstawowej przez inżyniera CE1A_K01, CE1A_K02, CE1A_K05 Aktywność na zajęciach,
Egzamin
M_K002 Potrafi w sposób aktywny i kreatywny zdobywać wiedzę wykorzystując pracę zespołową CE1A_K03, CE1A_K04, CE1A_K05 Aktywność na zajęciach,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Zaangażowanie w pracę zespołu,
Zaliczenie laboratorium
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Inne
E-learning
Wiedza
M_W001 Posiada podstawową wiedzę w zakresie budowy materiałów ceramicznych, metalicznych, polimerowych i koimpozytowych + - + - - + - - - - -
M_W002 Ma podstawową wiedzę z zakresu właściwości materiałów ceramicznych, metalicznych, polimerowych i kompozytowych + - + - - + - - - - -
M_W003 Posiada podstawową wiedzę z zakresu otrzymywania tworzyw ceramicznych, metalicznych, polimerowych i kompozytowych + - + - - + - - - - -
Umiejętności
M_U001 Posiada umiejętności w zakresie opisu budowy materiałów ceramicznych, metalicznych, polimerowych i kompozytowych + - + - - + - - - - -
M_U002 Posiada umiejętności w zakresie opisu podstawowych metod otrzymywania materiałów + - + - - + - - - - -
M_U004 Posiada umiejętności w zakresie opisu podstawowych właściwości materiałów + - + - - + - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Posiada świadomość konieczności posiadania wiedzy podstawowej przez inżyniera + - - - - + - - - - -
M_K002 Potrafi w sposób aktywny i kreatywny zdobywać wiedzę wykorzystując pracę zespołową - - + - - + - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:
Tematem wykładów są podstawowe zagadnienia z Nauki o materiałach oparte na relacji budowa-właściwości-otrzymywanie tworzyw.

CZĘŚĆ A. PODZIAŁ I CHARAKTERYSTYKA TWORZYW
1. Nauka o materiałach – wprowadzenie – 2 godz
relacje: budowa-właściwości-otrzymywanie-zastosowanie dla materiałów; powstanie i rozwój inżynierii materiałowej, materiał-definicja, podział materiałów: naturalne i syntetyczne; materiały inżynierskie, tworzywa metaliczne, polimery i materiały ceramiczne, znaczenie poszczególnych grup w rozwoju cywilizacji, spojrzenie na materiały w makro, mikro i nanoskali (nanomateriały)
2. Monokryształy – 2 godz
stan krystaliczny a budowa krystalograficzna, kryształy rzeczywiste (defekty punktowe, liniowe, płaskie), otrzymywanie monokryształów – podstawy krystalizacji, krystalizacja ze fazy gazowej, stopów i roztworów, produkcja monokryształów technicznych – przykłady (metoda Brigmana, Verneuil’a, Czochralskiego, produkcja syntetycznych diamentów), zastosowanie materiałów w formie monokryształów – przykłady
3. Materiały amorficze, szkła – 2 godz.
materiał amorficzny a krystaliczny, definicja szkieł, warunki powstawania szkła, substancje szkłotwórcze, szkła ceramiczne na przykładzie szkieł krzemianowych (budowa, przykłady, warunki otrzymywania z fazy ciekłej i gazowej, metodą zol-żel), tworzywa otrzymywane metodą pirolizy związków organicznych (materiały węglowe, materiały ceramiczne), polimery szkliste, szkła metaliczne, znaczenie i zastosowanie tworzyw amorficznych
4. Polikryształy – 4 godz
tworzywa polikrystaliczne charakterystyka – pojęcie ziarna, granic międzyziarnowych, podstawowe cechy budowy polikryształów jednofazowych, charakterystyczne parametry mikrostruktury (granice, kąty), podstawowe metody otrzymywania polikryształów: spiekanie, krystalizacja z fazy ciekłej i gazowej, polikryształy wielofazowe- klasyfikacja, przykłady otrzymywania: spieki jednofazowe porowate, spieki wielofazowe, cermetale, spieki ceramiczne z fazą szklista z surowców glinokrzemianowych, tworzywa wiązane hydraulicznie
5. Formy wystepowania materiałów – 2 godz
materiały zdyspergowane: klasyfikacja układów zdyspergowanych, parametry charakteryzujące układy zdyspergowane (wielkość ziarna, powierzchnia właściwa, gęstość nasypowa) przykłady i zastosowanie układów zdyspergowanych,
charakterystyka włókien, budowa whiskersów i włókien, włókna ceramiczne, metaliczne i organiczne, znaczenie włókien jako materiałów inżynierskich
warstwy jako specyficzna forma występowania materiałów, relacja warstwa-podłoże, parametry charakteryzujące warstwy, podział, przykłady zastosowania warstw z metodami otrzymywania (PVD, CVD, napylanie plazmowe)
6. Kompozyty – 2 godz.
materiały kombinowane naturalne i syntetyczne, klasyfikacja kompozytów ze względu na budowę, wielkość elementów, rodzaje tworzyw, przykłady: nanokompozytów, kompozytów ziarnistych, włóknistych, laminatów, materiałów gradientowych (FGM) – charakterystyczne mikrostruktury tworzyw kompozytowych
CZĘŚĆ B. WŁAŚCIWOŚCI MATERIAŁÓW
7. Odkształcenie materiałów – 4 godz
materiał w warunkach pracy i jego właściwości; czynniki działające na materiał; podstawowe charakterystyki mechaniczne materiałów w ujęciu makroskopowym – klasyfikacja reologiczna,
odkształcenie sprężyste: właściwości sprężyste monokryształów; stałe sprężystości; stałe materiałowe (E,G,); wpływ mikrostruktury na stałe sprężystości, niesprężystość;
odkształcenie plastyczne: podstawowe mechanizmy, parametry makroskopowe, granica plastyczności; zestawienie właściwości sprężystych i plastycznych materiałów
8. Dekohezja materiałów – 4 godz
właściwości wytrzymałościowe tworzyw w warunkach statycznych, dynamicznych, zmęczeniowych; parametry określające właściwości wytrzymałościowe, próby rozciągania, zginania, ściskania, skręcania
elementy mechaniki pękania: wytrzymałość teoretyczna; współczynnik koncentracji naprężeń; odporność materiałów na kruche pękanie, energia pękania; defekt krytyczny; parametry tekstury a odporność materiałów na pękanie, zjawiska zmęczeniowe, metody określania odporności materiałów na pękanie
statystyczna teoria wytrzymałości materiałów kruchych: podstawy teoretyczne teorii Weibulla, wyznaczania modułu Weibulla, metody statystyczne w badaniach wytrzymałościowych materiałów)
inne zjawiska dekohezji: wytrzymałość materiałów plastycznych i lepkosprężystych – metody wyznaczania, parametry; udarność – definicja ; metody wyznaczania, odporność balistyczna materiałów; twardość: definicja, metody wyznaczania, zastosowanie
9. Właściwości materiałów w podwyższonych temperaturach – 2 godz
stabilność materiałów w wysokich temperaturach – temperatury topnienia; pełzanie wysokotemperaturowe: charakterystyka makroskopowa, mechanizmy pełzania, przewodzenie ciepła: mechanizmy, przewodnictwo materiałów jedno i wielofazowych; rozszerzalność cieplna naprężenia cieplne: powstawanie, I i II rodzaju, odporność materiałów na wstrząsy cieplne, tworzywa konstrukcyjne do zastosowania w wysokich temperaturach
10. Materiały w polu elektromagnetycznym 4 godz
przewodnictwo elektryczne: mechanizmy przewodzenia ładunków w ciałach stałych;; parametry określające właściwości przewodzące materiałów – klasyfikacja tworzyw, izolatory elektryczne,)
właściwości dielektryczne: zjawisko polaryzacji, polaryzowalność, stałe dielektryczne, polaryzacja w zmiennym polu elektrycznym, ferroelektryki, właściwości dielektryczne polikryształów,
właściwości magnetyczne :zjawiska magnetyczne w ciałach stałych, para, dia i ferromagnetyki, krzywe histerezy magnetycznej, materiały magnetycznie twarde i miękkie na przykładzie ferrytów, podział i zastosowanie materiałów magnetycznych metalicznych i niemetalicznych
właściwości optyczne: zjawiska załamania, odbicia i absorpcji światła w materiałach, powstawanie barwy, barwa monokryształów i ciał amorficznych, pigmenty i ich wykorzystanie, materiały optyczne, światłowody, optoelektronika
11. Odporność materiałów na agresywne środowiska – 2 godz.
budowa materiałów a odporność chemiczna; odporność na działanie czynników chemicznych: zasad, kwasów, stopionych soli, żużli (przykłady), korozja elektrochemiczna, korozja gazowa, wpływ środowiska (wilgotność, mrozoodporność), odporność na działanie organizmów żywych (biodegradowalność); erozja i odporność na erozję; odporność na ścieranie; odporność na promieniowanie wysokich energii

Ćwiczenia laboratoryjne:
Laboratorium ma na celu zapoznanie się praktyczne z metodami badań podstawowych właściwości materiałów.

Ćwiczenia:
1. Ilościowa analiza mikrostruktury materiałów ceramicznych
2. Ultradźwiękowa metoda wyznaczania modułu Younga
3. Wytrzymałość tworzyw.
4. Wytrzymałość teoretyczna i rzeczywista materiałów na przykładzie włókien szklanych
5. Rozszerzalność i przewodność cieplna tworzyw
6. Odporność materiałów na wstrząs cieplny
7. Twardość i odporność na kruche pękanie materiałów.
8. Właściwości elektryczne rezystorów liniowych i nieliniowych
9. Podstawowe właściwości magnetyczne tworzyw
10. Właściwości optyczne materiałów.
11. Odporność na degradację materiałów.

Zajęcia seminaryjne:
Tematem seminarium są zagadnienia nauki o materiałach związane z treścią wykładów

1). Nauka o materiałach – zagadnienia wstępne
2). Budowa i otrzymywanie monokryształów
4). Otrzymywanie i budowa materiałów amorficznych
5). Otrzymywanie i budowa polikryształów
7). Proszki, włókna, warstwy i kompozyty –budowa, właściwości, otrzymywanie, zastosowanie
8). Właściwości mechaniczne I: odkształcenie sprężyste i plastyczne
9). Właściwości mechaniczne II: dekohezja
10). Właściwości cieplne
11). Właściwości elektryczne
12). Właściwości magnetyczne
13). Właściwości optyczne
14). Właściwości materiałów w agresywnych środowiskach
15). Kompozyty – elementy projektowania właściwości tworzyw

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 240 godz
Punkty ECTS za moduł 8 ECTS
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 5 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 35 godz
Przygotowanie do zajęć 95 godz
Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych 45 godz
Udział w zajęciach seminaryjnych 30 godz
Udział w wykładach 30 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

Wynik egzaminu: 50%
Ocena z zajęć seminaryjnych: 30%
Ocena z zajęć laboratoryjnych: 20%

Wymagania wstępne i dodatkowe:

Brak wymagań wstępnych i dodatkowych

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

Literatura podstawowa:
1. Roman Pampuch “Budowa i właściwości materiałów ceramicznych” Wyd. AGH Kraków 1995
2. Michael. F. Ashby, David R.H. Jones „materiały inzynierskie” t. 1,2. PNT Warszawa 1995
3. „Laboratorium z nauki o materiałach” praca zbiorowa pod redakcja J. Lisa skrypt AGH SU 1566, wyd. AGH , Kraków 2000
4. J. Lis, R. Pampuch „Spiekanie” wyd. AGH Kraków 2000
5. Jerzy Dereń, Jerzy Haber, Roman Pampuch „Chemia ciała stałego“ PWN Warszawa 1975
Literatura pomocnicza:
1. Leszek A. Dobrzański “Metaloznawstwo z podstawami nauki o materiałach” WNT Warszawa 1996
2. Marek Blicharski “Wstęp do inżynierii materiałowej” Wyd. AGH 1995
3.Roman Pampuch, Stanisław Błażewicz, Gabriela Górny “Materiały ceramiczne dla elektroniki” Wyd AGH Kraków 1993

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Nie podano dodatkowych publikacji

Informacje dodatkowe:

Brak