Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Metody badań materiałów
Tok studiów:
2018/2019
Kod:
CIM-2-104-MF-s
Wydział:
Inżynierii Materiałowej i Ceramiki
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
Materiały funkcjonalne
Kierunek:
Inżynieria Materiałowa
Semestr:
1
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Osoba odpowiedzialna:
dr inż. Macherzyńska Beata (beatam@agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
dr inż. Łącz Agnieszka (alacz@agh.edu.pl)
dr inż. Macherzyńska Beata (beatam@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 Zna podstawy optyki, budowy mikroskopów optycznych oraz ich zastosowanie w badaniach materiałów IM2A_W08 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Sprawozdanie
M_W002 Zna podstawy akustyki, budowy i zasady działania defektoskopów oraz ich wykorzystanie do badania materiałów IM2A_W08 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Sprawozdanie
M_W003 Zna podstawy termograwimetrii, skaningowej kalorymetrii różnicowej, analizy termomechanicznej, dynamicznej analizy mechanicznej oraz ich zastosowanie w badaniach materiałów Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Odpowiedź ustna
Umiejętności
M_U001 Potrafi przygotować mikroskopy optyczne do pracy w tym ustawić oświetlenie wg. zasady Koehlera IM2A_U01 Aktywność na zajęciach,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U002 Potrafi przygotować defektoskop wraz z doborem odpowiedniego oprzyrządowania (głowice) do wykrywania i określania położenia wad oraz badania właściwości sprężystych. Aktywność na zajęciach,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U003 Potrafi określić temperatury zachodzenia reakcji chemicznych i przemian fazowych. Umie wskazać procesy egzo- i endotermiczne oraz wyznaczyć ich entalpie Aktywność na zajęciach,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
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 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 + - + - - - - - - - -
Umiejętności
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 - - + - - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:
  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, akomodacja 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

Ćwiczenia laboratoryjne:
  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.

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 90 godz
Punkty ECTS za moduł 3 ECTS
Przygotowanie do zajęć 20 godz
Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. 10 godz
Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych 30 godz
Udział w wykładach 30 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

Średnia ważona z ocen kolokwiów cząstkowych

Wymagania wstępne i dodatkowe:

Nie podano wymagań wstępnych lub dodatkowych.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

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.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Nie podano dodatkowych publikacji

Informacje dodatkowe:

Brak