Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Materials science
Course of study:
2019/2020
Code:
CIMT-1-401-s
Faculty of:
Materials Science and Ceramics
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Materials Science
Semester:
4
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
prof. dr hab. inż. Lis Jerzy (lis@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: is able to
M_K001 Posiada świadomość konieczności posiadania wiedzy podstawowej przez inżyniera technologa IMT1A_K01 Activity during classes,
Examination
M_K002 Potrafi w sposób aktywny i kreatywny zdobywać wiedzę wykorzystując pracę zespołową IMT1A_K02, IMT1A_K03 Activity during classes,
Examination,
Execution of laboratory classes
Skills: he can
M_U001 Posiada umiejętności w zakresie opisu budowy materiałów ceramicznych, metalicznych i polimerowych w skali nano i mikrostruktury. IMT1A_U01, IMT1A_U05 Activity during classes,
Examination,
Test,
Execution of laboratory classes
M_U002 Posiada umiejętności w zakresie opisu podstawowych właściwości materiałów. IMT1A_U01, IMT1A_U05 Activity during classes,
Examination,
Test,
Execution of laboratory classes
M_U003 Posiada umiejętności w zakresie opisu podstawowych metod otrzymywania materiałów IMT1A_U03, IMT1A_U04 Activity during classes,
Examination,
Test,
Execution of laboratory classes
Knowledge: he knows and understands
M_W001 Ma podstawową wiedzę z zakresu budowy materiałów ceramicznych, metalicznych, polimerowych i kompozytów IMT1A_W03, IMT1A_W01 Activity during classes,
Examination
M_W002 Ma podstawową wiedzę z zakresu właściwości materiałów ceramicznych, metalicznych, polimerowych i kompozytów IMT1A_W03, IMT1A_W01 Activity during classes,
Examination,
Execution of laboratory classes
M_W003 Ma podstawową wiedzę z zakresu otrzymywania tworzyw ceramicznych, metalicznych, polimerowych i kompozytów IMT1A_W03, IMT1A_W01 Activity during classes,
Examination,
Execution of exercises,
Execution of laboratory classes
M_W004 Ma podstawową wiedzę na temat relacji: budowa, właściwości-otrzymywanie tworzyw IMT1A_W01 Activity during classes,
Examination
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
105 30 0 45 0 0 30 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 Posiada świadomość konieczności posiadania wiedzy podstawowej przez inżyniera technologa + - + - - + - - - - -
M_K002 Potrafi w sposób aktywny i kreatywny zdobywać wiedzę wykorzystując pracę zespołową + - + - - + - - - - -
Skills
M_U001 Posiada umiejętności w zakresie opisu budowy materiałów ceramicznych, metalicznych i polimerowych w skali nano i mikrostruktury. + - + - - + - - - - -
M_U002 Posiada umiejętności w zakresie opisu podstawowych właściwości materiałów. + - + - - + - - - - -
M_U003 Posiada umiejętności w zakresie opisu podstawowych metod otrzymywania materiałów + - + - - + - - - - -
Knowledge
M_W001 Ma podstawową wiedzę z zakresu budowy materiałów ceramicznych, metalicznych, polimerowych i kompozytów + - + - - + - - - - -
M_W002 Ma podstawową wiedzę z zakresu właściwości materiałów ceramicznych, metalicznych, polimerowych i kompozytów + - + - - + - - - - -
M_W003 Ma podstawową wiedzę z zakresu otrzymywania tworzyw ceramicznych, metalicznych, polimerowych i kompozytów + - + - - + - - - - -
M_W004 Ma podstawową wiedzę na temat relacji: budowa, właściwości-otrzymywanie tworzyw + - + - - + - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 237 h
Module ECTS credits 8 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 105 h
Preparation for classes 95 h
Realization of independently performed tasks 35 h
Examination or Final test 2 h
Module content
Lectures (30h):
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

Laboratory classes (45h):
Laboratorium ma na celu zapoznanie się praktyczne z metodami badań podstawowych właściwości materiałów.

Ćwiczenia:

1. Ilościowa analiza mikrostruktury materiałów ceramicznych
2. Ultradźwiekowa 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.

Seminar classes (30h):
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

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.
  • Laboratory classes: W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci samodzielnie rozwiązują zadany problem praktyczny, dobierając odpowiednie narzędzia. Prowadzący stymuluje grupę do refleksji nad problemem, tak by otrzymane wyniki miały wysoką wartość merytoryczną.
  • Seminar classes: Na zajęciach seminaryjnych podstawą jest prezentacja multimedialna oraz ustna prowadzona przez studentów. Kolejnym ważnym elementem kształcenia są odpowiedzi na powstałe pytania, a także dyskusja studentów nad prezentowanymi treściami.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

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.
  • Laboratory classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci wykonują ćwiczenia laboratoryjne zgodnie z materiałami udostępnionymi przez prowadzącego. Student jest zobowiązany do przygotowania się w przedmiocie wykonywanego ćwiczenia, co może zostać zweryfikowane kolokwium w formie ustnej lub pisemnej. Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
  • Seminar classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci prezentują na forum grupy temat wskazany przez prowadzącego oraz uczestniczą w dyskusji nad tym tematem. Ocenie podlega zarówno wartość merytoryczna prezentacji, jak i tzw. kompetencje miękkie.
Method of calculating the final grade:

Wynik egzaminu: 50%
Ocena z seminarium: 30%
Ocena z laboratorium: 20%

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

Prerequisites and additional requirements:

Brak wymagań wstępnych

Recommended literature and teaching resources:

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

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

Additional scientific publications not specified

Additional information:

None