Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Podstawy krystalografii
Course of study:
2019/2020
Code:
CIMT-1-221-s
Faculty of:
Materials Science and Ceramics
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
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 hab. inż. Ryś Janusz (jrysjr@agh.edu.pl)
Module summary

Wiedza dotyczącą określania i opisu struktury oraz morfologii, jak również klasyfikowania i diagnostyki
materiałów krystalicznych, tzn. metali i stopów, oraz wybranych tworzyw metalurgicznych i minerałów.

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: is able to
M_K001 Student ma świadomość konieczności poznawania nowych metod badawczych wykorzystujących podstawy krystalografii aby skutecznie działać jako inżynier materiałoznawca. IMT1A_K02, IMT1A_K01 Activity during classes,
Examination
Skills: he can
M_U001 Student powinien posiadać umiejętności klasyfikowania, identyfikacji oraz opisu budowy, struktury i symetrii materiałów krystalicznych z wykorzystaniem zasad wskaźnikowania i projekcji stereograficznej. IMT1A_U01, IMT1A_U02 Examination,
Test
M_U002 Student powinien wykazywać umiejętności opisywania zależności i zjawisk wystepujących w materiałach krystalicznych m.in. opisywać struktury krystaliczne i wyznaczać systemy poślizgu z wykorzystaniem rzutu stereograficznego. IMT1A_U01, IMT1A_U02 Examination,
Test
Knowledge: he knows and understands
M_W001 Student powinien wykazywać znajomość podstawowych pojęć z zakresu krystalografii i budowy krystalicznej materiałów oraz wiedzę dotyczącą struktury materiałów metalicznych (metali i stopów). IMT1A_W04, IMT1A_W01, IMT1A_W03 Examination,
Test
M_W002 Student powinien posiadać podstawową wiedzę dotyczącą określania oraz opisu struktury jak również klasyfikowania materiałów krystalicznych. IMT1A_W04, IMT1A_W01, IMT1A_W03 Examination,
Test
M_W003 Student powinien posiadać niezbędny zasób wiedzy podstawowej do dalszego poznawania i rozumienia zjawisk i przemian zachodzących w materiałach metalicznych, wykazywać znajomość zależności krystalograficznych i zjawisk zachodzących w strukturze krystalicznej oraz poznać wpływ struktury krystalicznej i składu fazowego na własności materiałów. IMT1A_W04, IMT1A_W01, IMT1A_W03 Examination,
Test
Number of hours for each form of classes:
Sum (hours)
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
60 30 30 0 0 0 0 0 0 0 0 0
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
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Social competence
M_K001 Student ma świadomość konieczności poznawania nowych metod badawczych wykorzystujących podstawy krystalografii aby skutecznie działać jako inżynier materiałoznawca. + + - - - - - - - - -
Skills
M_U001 Student powinien posiadać umiejętności klasyfikowania, identyfikacji oraz opisu budowy, struktury i symetrii materiałów krystalicznych z wykorzystaniem zasad wskaźnikowania i projekcji stereograficznej. + + - - - - - - - - -
M_U002 Student powinien wykazywać umiejętności opisywania zależności i zjawisk wystepujących w materiałach krystalicznych m.in. opisywać struktury krystaliczne i wyznaczać systemy poślizgu z wykorzystaniem rzutu stereograficznego. + + - - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Student powinien wykazywać znajomość podstawowych pojęć z zakresu krystalografii i budowy krystalicznej materiałów oraz wiedzę dotyczącą struktury materiałów metalicznych (metali i stopów). + + - - - - - - - - -
M_W002 Student powinien posiadać podstawową wiedzę dotyczącą określania oraz opisu struktury jak również klasyfikowania materiałów krystalicznych. + + - - - - - - - - -
M_W003 Student powinien posiadać niezbędny zasób wiedzy podstawowej do dalszego poznawania i rozumienia zjawisk i przemian zachodzących w materiałach metalicznych, wykazywać znajomość zależności krystalograficznych i zjawisk zachodzących w strukturze krystalicznej oraz poznać wpływ struktury krystalicznej i składu fazowego na własności materiałów. + + - - - - - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 142 h
Module ECTS credits 5 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 60 h
Preparation for classes 30 h
Realization of independently performed tasks 45 h
Examination or Final test 2 h
Contact hours 5 h
Module content
Lectures (30h):
Wykład – podstawowe zagadnienia

- Budowa krystaliczna materiałów, pojęcie monokryształu i polikryształu:
Podstawowe zagadnienia z zakresu krystalografii i budowy kryształów; monokryształy
i polikryształy; polikryształ nanokrystalliczny, stan amorficzny ciała stałego, model
atomu, struktura (budowa) krystaliczna i sieć przestrzenna.
- Modelowanie sieci krystalicznych, komórka elementarna sieci krystalicznej:
Charakterystyka układów krystalograficznych i typy sieci przestrzenne Bravais’go,
parametry sieciowe i kątowe, zależności geometryczne i parametry charakteryzujące
komórkę elementarną, przestrzenie międzyatomowe – luki oktaedryczne i
tetraedryczne, gęstość krystalograficzna.
- Roztwory stałe i związki chemiczne, poszerzona definicja fazy:
Pojęcia roztworu stałego i związku chemicznego oraz ich związek z budową i rodzajem
sieci krystalicznej; izomorfizm i alotropia (polimorfizm); odmiany alotropowe
wybranych metali i niemetali.
- Własności a budowa wewnętrzna wybranych materiałów metalicznych, sieci podstawowych metali:
Związek własności z budową wewnętrzną wybranych materiałów krystalicznych
(metale i niemetale), podstawowe własności fizyczne, izotropia i anizotropia własności
fizycznych, chemicznych i mechanicznych.
- Określanie węzłów, wskaźnikowanie prostych i płaszczyzn sieciowych:
Zasady określania węzłów i wskaźnikowania prostych i płaszczyzn sieciowych, równania prostej i płaszczyzny sieciowej; symbole [uvw] i (hkl), rysowanie prostych i płaszczyzn
o zadanych wskaźnikach. iloczyn skalarny i wektorowy na przykładzie kierunków i
płaszczyzn sieciowych. Wskaznikowanie w układzie regularnym i heksagonalnym.
- Prawo przynależności pasowej:
Przynależność wektora (kierunku) do płaszczyzny krystalograficznej, warunek
prostopadłości wektorów/kierunków krystalograficznych, pojęcie pasa
krystalograficznego i prawo przynależności pasowej; podstawowe wzory
krystalograficzne.
- Rzut stereograficzny:
Konstrukcja siatki Wulfa, rzut koła wielkiego i małego, podstawy rzutu
stereograficznego. Rzut standardowy. Konstrukcje rzutów stereograficznych kryształów
z wykorzystaniem siatki Wulfa; Konstrukcje rzutów standardowych dla układu regularnego na płaszczyzny typu {100},{110} i {111}.
- Krystalograficzne aspekty mechanizmów odkształcenia plastycznego:
Rzeczywista budowa ciał krystalicznych, defekty struktury krystalicznej i kryteria
klasyfikacji; defekty sieciowe: punktowe, liniowe i powierzchniowe; defekty liniowe
(dyslokacje) a odkształcenie plastyczne.
- Elementy symetrii kryształów:
Symetria budowy kryształów; podstawowe elementy symetrii; operacje przekształceń
symetrycznych (opis geometryczny i macierzowy); symetria w morfologii kryształów
(grupy punktowe) oraz symetria w budowie wewnętrznej (grupy przestrzenne i ich
symbolika).
- Zastosowanie rzutu stereograficznego:
Wykorzystanie rzutu stereograficznego do przedstawiania zależności krystalograficznych w materiałach. Systemy poślizgu w kryształach metali o sieci
regularnej. Krystalografia przemiany fazowej/martenzytycznej.
- Zastosowanie rzutu stereograficznego do tekstury krystalograficznej materiału polikrystalicznego
Tekstura metalograficzna, mineralogiczna i krystalograficzna. Zastosowanie obrotów
kryształu w rzucie stereograficznym do konstrukcji idealnych figur biegunowych.
- Zastosowanie rzutu stereograficznego do analizy orientacji krystalograficznej ziarna/monokryształu:
Orientacja osi głównych kryształu 100, 010, 001 i wskażniki osi zewnętrznych
(x,y,z) w rzucie stereograficznym, tekstura jako własność statystyczna orentacji
ziaren, kąty przestrzeni Eulera.

Auditorium classes (30h):
Ćwiczenia audytoryjne – podstawowe zagadnienia

- Układy krystalograficzne:
Układy krystalograficzne i sieci przestrzenne Bravais’go; podstawowe parametry i
zależności geometryczne w charakteryzujące układ regularny i heksagonalny;
przestrzenie międzyatomowe – luki oktaedryczne i tetraedryczne, obliczanie gęstości
krystalograficznej
- Określanie węzłów i wskaźnikowanie prostych i płaszczyzn sieciowych:
Zasady wskaźnikowania prostych i płaszczyzn sieciowych, rysowanie płaszczyzn i kierunków o zadanych wskaźnikach; wyznaczanie kątów między kierunkami i płaszczyznami.
- Prawo przynależności pasowej
Iloczyn skalarny i wektorowy, prostopadłość płaszczyzn i kierunków, prawo
przynależności pasowej, wyznaczanie osi pasa krystalograficznego (krawędzi
przecięcia płaszczyzn), określanie symboli płaszczyzn należących do dwóch pasów.
- Rzut stereograficzny na płaszczyzny typu {100}:
Rzuty stereograficzne kierunków i płaszczyzn; konstrukcja rzutu standardowego na
płaszczyzny typu {100}.
- Rzut stereograficzny na płaszczyzny typu {110}i {111}:
Rzuty stereograficzne kierunków i płaszczyzn; konstrukcja rzutu standardowego na
płaszczyzny typu {110} i {111}.
- Systemy poślizgu i bliźniakowania:
Pojęcia systemu poślizgu i bliźniakowania, systemy odkształcenia w strukturach metali o sieciach RSC, RPC oraz HZ – ilustracja w komórce elementarnej oraz na rzucie standardowym na płaszczyznę (001).
- Ćwiczenia zaliczeniowe:
Rozwiązywanie zadań sprawdzające praktyczne umiejętności w formie kolokwiów – zakres podawany przez prowadzącego na pierwszych zajęciach.

Additional information
Teaching methods and techniques:
  • Lectures: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Auditorium classes: Podczas zajęć audytoryjnych studenci na tablicy rozwiązują zadane wcześniej problemy. Prowadzący na bieżąco dokonuje stosowanych wyjaśnień i moderuje dyskusję z grupą nad danym problemem.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Podaje prowadzący na pierwszych zajęciach w semestrze.

Participation rules in classes:
  • Lectures:
    – Attendance is mandatory: No
    – Participation rules in classes: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Auditorium classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci przystępując do ćwiczeń są zobowiązani do przygotowania się w zakresie wskazanym każdorazowo przez prowadzącego (np. w formie zestawów zadań). Ocena pracy studenta może bazować na wypowiedziach ustnych lub pisemnych w formie kolokwium, co zgodnie z regulaminem studiów AGH przekłada się na ocenę końcową z tej formy zajęć.
Method of calculating the final grade:

Ocena końcowa jest wystawiana wg. oceny z ćwiczeń audytoryjnych i egzaminu z wagą odpowiednio
0,4 i 0,6 z uwzględnieniem aktywności studenta na zajęciach.

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Podaje prowadzący na pierwszych zajęciach w semestrze.

Prerequisites and additional requirements:

Zgodnie z Regulaminem Studiów AGH podstawowym terminem uzyskania zaliczenia jest ostatni dzień
zajęć w danym semestrze. Termin zaliczenia poprawkowego (tryb i warunki ustala prowadzący moduł na zajęciach początkowych) nie może być późniejszy niż ostatni termin egzaminu w sesji poprawkowej (dla
przedmiotów kończących się egzaminem) lub ostatni dzień trwania semestru (dla przedmiotów
niekończących się egzaminem).

Recommended literature and teaching resources:

1. J. Chojnacki, Metalografia strukturalna Wyd. Śląsk 1966
2. Z. Bojarski, M. Gigla, K. Stróż, M. Surowiec, „Krystalografia. Podręcznik wspomagany komputerowo”, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1996 (ISBN 83-01-11958-6)
3. Z. Trzaska Durski, H. Trzaska Durska, „Podstawy krystalografii strukturalnej i rentgenowskiej”, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1994 (ISBN 83-01-11388-X)
4. T. Penkala – Zarys krystalografii – PWN 1983.
5. Z. Kosturkiewicz – Metody krystalografii – Wyd. Nauk. UAM 2004.
6. A. Kelly, G.W. Groves – Krystalografia i defekty kryształów – PWN 1980.

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

1. Janusz Ryś, Tekstura i mikrostruktura w blachach z nierdzewnej stali austenityczno-ferrytycznej
UR52N+, Hutnik – Wiadomości hutnicze, t.78, (10), 2011, s.902-909.
2. Janusz Ryś – Krystalograficzne aspekty oddziaływania ferrytu i austenitu w bikryształach i stalach
dwufazowych, wyd. AGH, (praca habilitacyjna) Kraków, 2013;
3. Janusz Ryś, Anna Zielińska-Lipiec, Microstructural evolution in deformed duplex steels, Int. Journal of
Materials Research, vol.106, 2015, 771-781;
4. Janusz Ryś, Grzegorz Cempura, Microstructure and deformation behavior of metastable duplex
stainless steel at high rolling reductions, Materials Science & Engineering A 700 (2017) 656–666.

Additional information:

None