Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Techniki badawcze warstw wierzchnich
Course of study:
2019/2020
Code:
MIMT-2-221-s
Faculty of:
Metals Engineering and Industrial Computer Science
Study level:
Second-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. Kowalski Kazimierz (kkowalsk@agh.edu.pl)
Module summary

Student zdobywa wiedzę na temat wybranych metod badania warstw wierzchnich materiałów używanych w inżynierii powierzchni. Nabiera umiejętności wykonywania badań tymi metodami i interpretacji wyników.

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)
Skills: he can
M_U001 Potrafi dobrać właściwą metodę eksperymentalną do otrzymania potrzebnej charakterystyki powierzchni i warstwy wierzchniej materiału lub powłoki w celu określenia jej mikrostruktury, topografii lub własności mechanicznych. IMT2A_U04 Test,
Execution of laboratory classes
M_U002 Potrafi samodzielnie zastosować w stopniu podstawowym odpowiednie metody mikroskopowe i spektralne zmierzające do określenia mikrostruktury warstwy wierzchniej materiałów lub powłok. Potrafi samodzielnie dokonać interpretacji wyników. IMT2A_U04 Test,
Execution of laboratory classes
M_U003 Potrafi samodzielnie zastosować w stopniu podstawowym odpowiednie metody mechaniczne lub metody nieniszczące zmierzające do określenia własności mechanicznych i trybologicznych, stopnia zdefektowania warstwy wierzchniej materiałów lub powłok oraz topografii powierzchni. Potrafi samodzielnie dokonać interpretacji wyników. IMT2A_U04 Test,
Execution of laboratory classes
Knowledge: he knows and understands
M_W001 Zna i potrafi przedstawić podstawy fizyczne metod mikroskopowych oraz metodologię ich uzycia w badaniach mikrostruktury warstw wierzchnich i powłok. Potrafi samodzielnie interpretować wyniki badań. Potrafi wymienić zasadnicze elementy aparatury oraz opisać sposób jej działania. IMT2A_W04 Examination
M_W002 Zna i potrafi przedstawić podstawy fizyczne metod spektroskopowych oraz metodologię ich uzycia w badaniach składu chemicznego i fazowego warstw wierzchnich i powłok. Potrafi samodzielnie interpretować wyniki badań. Potrafi wymienić zasadnicze elementy aparatury oraz opisać sposób jej działania. IMT2A_W04 Examination
M_W003 Zna i potrafi przedstawić podstawy fizyczne metod pozwalających wyznaczać topografię powierzchni oraz grubość powłok. Potrafi samodzielnie interpretować wyniki badań. Potrafi wymienić zasadnicze elementy aparatury oraz opisać sposób jej działania. IMT2A_W04 Examination
M_W004 Zna i potrafi przedstawić podstawy fizyczne metod wyznaczania własności mechanicznych i tribologicznych warstw wierzchnich i powłok. Potrafi samodzielnie interpretować wyniki badań. Potrafi wymienić zasadnicze elementy aparatury oraz opisać sposób jej działania. IMT2A_W04 Examination
M_W005 Zna i potrafi przedstawić podstawy fizyczne nieniszczących metod pozwalających na określenie stopnia zdefektowania warstw wierzchnich i powłok. Potrafi samodzielnie interpretować wyniki badań. Potrafi wymienić zasadnicze elementy aparatury oraz opisać sposób jej działania. IMT2A_W04 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
84 28 0 28 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
Skills
M_U001 Potrafi dobrać właściwą metodę eksperymentalną do otrzymania potrzebnej charakterystyki powierzchni i warstwy wierzchniej materiału lub powłoki w celu określenia jej mikrostruktury, topografii lub własności mechanicznych. - - + - - - - - - - -
M_U002 Potrafi samodzielnie zastosować w stopniu podstawowym odpowiednie metody mikroskopowe i spektralne zmierzające do określenia mikrostruktury warstwy wierzchniej materiałów lub powłok. Potrafi samodzielnie dokonać interpretacji wyników. - - + - - - - - - - -
M_U003 Potrafi samodzielnie zastosować w stopniu podstawowym odpowiednie metody mechaniczne lub metody nieniszczące zmierzające do określenia własności mechanicznych i trybologicznych, stopnia zdefektowania warstwy wierzchniej materiałów lub powłok oraz topografii powierzchni. Potrafi samodzielnie dokonać interpretacji wyników. - - + - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Zna i potrafi przedstawić podstawy fizyczne metod mikroskopowych oraz metodologię ich uzycia w badaniach mikrostruktury warstw wierzchnich i powłok. Potrafi samodzielnie interpretować wyniki badań. Potrafi wymienić zasadnicze elementy aparatury oraz opisać sposób jej działania. + - - - - - - - - - -
M_W002 Zna i potrafi przedstawić podstawy fizyczne metod spektroskopowych oraz metodologię ich uzycia w badaniach składu chemicznego i fazowego warstw wierzchnich i powłok. Potrafi samodzielnie interpretować wyniki badań. Potrafi wymienić zasadnicze elementy aparatury oraz opisać sposób jej działania. + - - - - - - - - - -
M_W003 Zna i potrafi przedstawić podstawy fizyczne metod pozwalających wyznaczać topografię powierzchni oraz grubość powłok. Potrafi samodzielnie interpretować wyniki badań. Potrafi wymienić zasadnicze elementy aparatury oraz opisać sposób jej działania. + - - - - - - - - - -
M_W004 Zna i potrafi przedstawić podstawy fizyczne metod wyznaczania własności mechanicznych i tribologicznych warstw wierzchnich i powłok. Potrafi samodzielnie interpretować wyniki badań. Potrafi wymienić zasadnicze elementy aparatury oraz opisać sposób jej działania. + - - - - - - - - - -
M_W005 Zna i potrafi przedstawić podstawy fizyczne nieniszczących metod pozwalających na określenie stopnia zdefektowania warstw wierzchnich i powłok. Potrafi samodzielnie interpretować wyniki badań. Potrafi wymienić zasadnicze elementy aparatury oraz opisać sposób jej działania. + - - - - - - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 150 h
Module ECTS credits 5 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 84 h
Preparation for classes 7 h
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 30 h
Realization of independently performed tasks 22 h
Examination or Final test 2 h
Contact hours 5 h
Module content
Lectures (28h):
Lectures (28h):
  1. Mikroskopowe metody badania warstw wierzchnich oraz powłok

    Mikroskopia świetlna i skaningowa mikroskopia elektronowa SEM. Grupa metod mikroskopowych z użyciem sondy skanującej SPM: mikroskop sił atomowych AFM, mikroskop sił poprzecznych LFM, mikroskop z modulacją siły FMM, skaningowy mikroskop tunelowy STM, mikroskop sił magnetycznych MFM.

  2. Spektroskopowe metody badania warstw wierzchnich oraz powłok

    Analiza rentgenowska w mikroobszarze EPMA (EDS, WDS), rentgenowska spektroskopia fotoelektronów XPS, spektroskopia elektronów Augera AES, spektrometria mas jonów wtórnych SIMS. Zastosowanie dyfrakcji rentgenowskiej XRD do badania składu fazowego i naprężeń w wartswach wierzchnich i powłokach.

  3. Badania topografii powierzchni i grubości wartsw i powłok

    Profilometria optyczna (świetlna) i mechaniczna (igłowa) w badaniach topografii. Zastosowanie elipsometrii w badaniach grubości powłok.

  4. Metody badań własności mechanicznych i tribologicznych warstw wierzcnich i powłok

    Badania mikrotwardości i twardości. Określanie odporności na ścieranie i adhezji powłok.

  5. Defektoskpia warstw wierzchnich i powłok

    Nieniszczące metody badania zdefektowania warstw wierzchnich i powłok: wizualne, penetracyjne, prądów wirowych i magnetyczne.

Laboratory classes (28h):
  1. Mikroskopia skaningowa w badaniach warstw i powłok
  2. Badania własności mechanicznych warstw i powłok
  3. Badania własności chemicznych warstw i powłok
  4. Mikroanaliza rentgenowska cienkich warstw
  5. Metody dyfrakcji rentgenowskiej w badaniach warstw i powłok
  6. Określanie topografii powierzchni przy użyciu mikroskopii sił atomowych AFM i profilometru optycznego
  7. Badanie warstw wierzchnich metodą spektrometrii mas jonów wtórnych
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.
  • 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.
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.
  • 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.
Method of calculating the final grade:

(ocena końcowa) = 0,5 x (ocena z ćw. lab.) + 0,5 x (ocena z egzaminu)

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

Podaje Prowadzący na pierwszych zajęciach w semestrze

Prerequisites and additional requirements:

Brak

Recommended literature and teaching resources:

1. Andrzej Oleś, Metody doświadczalne fizyki ciała stałego, PWN 1998
2. Jan Łaskawiec, Inżynieria powierzchni, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej 1997, rozdz. 16
3. D. Brandon i W. D. Kaplan, Microstructural Characterization of Materials, John Wiley & Sons 2008
4. J. P. Eberhardt, Structural and chemical analysis of materials, John Wiley & Sons 1991
5. Kurt W. Kolasiński, Surface Science, Wiley & Sons 2008, rozdz. 2 “Experimental Probes and Techniques”
6. H. Bubert I H. Jenett (Eds.), Surface and Thin Film Analysis. A Compendium of Principles, Instrumentation and Applications, Wiley & Sons 2002
7. D. J. O’Connor, B. A. Sexton i R. St. C. Smart (Eds.), Surface Analysis Methods in Materials Science, Springer Verlag 1992
8. D. Brune, R. Helborg, H. J. Whitlow i O. Hunderei (Eds.), Surface Characterization. A User’s Sourcebook, John Wiley & Sons 1997
9. D. P. Woodruff i T. A. Delchar, Modern Techniques of Surface Science, Cambridge University Press 1994

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

http://www.bpp.agh.edu.pl/

1. K. Kollbek, M. Sikora, Cz. Kapusta, J. Szlachetko, K. Zakrzewska, K. Kowalski, M. Radecka, X-ray spectroscopic methods in the studies of nonstoichiometric TiO2-x thin film, Applied Surface Science vol. 281 iss. 100-104 (2013) pgs 100–104

2. A. Trenczek-Zając, E. Pamuła, M. Radecka, K. Kowalski, A. Reszka, A. Brudnik, E. Kusior, K. Zakrzewska, Thin films of TiO2 : N for photo-electrochemical applications, Journal of Nanoscience and Nanotechnology vol. 12 iss. 6 (2012) pgs 4703-4709

3. J. Jedliński, J. L. Grosseau Poussard, G. Smoła, G. Bonnet, M. Nocuń, K. Kowalski, J. Dąbek, The effect of alloyed and/or implanted yttrium on the mechanism of the scale development on β-NiAl at 1100ºC, Materials at High Temperatures vol. 29 iss. 2 (2012) pgs 59–69

4. E. Krasicka-Cydzik, K. Kowalski, A. Kaczmarek, I. Głazowska, K. Białas-Heltowski, Competition between phosphates and fluorides at anodic formation of titania nanotubes on titanium, Surface and Interface Analysis vol. 42 iss. 6–7 (2010) pgs 471–474

5. A. Kopia, K. Kowalski, M. Chmielowska, Ch. Leroux, Electron microscopy and spectroscopy investigations of CuOx-CeO2-δ/Si thin films, Surface Science, 602 (2008)1313–1321

Additional information:

None