Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Degradation of utility properties of materials as a result of their exploitation
Course of study:
2019/2020
Code:
MIMT-2-225-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. Kruk Adam (kruczek@agh.edu.pl)
Module summary

Przedmiot pozwala na zdobycie wiedzy na temat wpływu różnych czynników eksploatacyjnych na zmiany struktury i własności wybranych elementów konstrukcyjnych w energetyce i lotnictwie. Daje możliwość zdobycia podstawowej wiedzy dotyczącej metod prognozowania trwałość wybranych elementów konstrukcyjnych w energetyce i lotnictwie.

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 Potrafi zaprezentować w sposób przejrzysty i zrozumiały wyniki przeprowadzonych badań strukturalnych i własności mechanicznych elementów konstrukcyjnych. IMT2A_K01, IMT2A_K03, IMT2A_K02 Completion of laboratory classes,
Execution of laboratory classes,
Report,
Test,
Activity during classes
Skills: he can
M_U001 Posiada umiejętność analizy wyników badań struktury oraz własności mechanicznych materiałów po eksploatacji i na tej podstawie potrafi określić stopień degradacji własności użytkowych wybranych elementów konstrukcyjnych w energetyce i lotnictwie. IMT2A_U01, IMT2A_U04 Execution of laboratory classes,
Report,
Test,
Activity during classes,
Completion of laboratory classes
Knowledge: he knows and understands
M_W001 Student posiada rozległy zakres podstawowych informacji związanych z procesami wytwarzania energii i ich wpływie na degradację materiałów konstrukcyjnych. Posiada wiedzę z zakresu procesów korozji i utleniania konstrukcyjnych materiałów metalicznych. IMT2A_W03 Project,
Completion of laboratory classes,
Execution of laboratory classes,
Report,
Test,
Activity during classes,
Examination
M_W002 Student ma wiedzę o podstawowych zagadnieniach związanych z procesami zmęczenia cieplnego i mechanicznego oraz wpływie procesów zmęczenia na degradacje własności użytkowych materiałów. IMT2A_W03, IMT2A_W04 Project,
Completion of laboratory classes,
Execution of laboratory classes,
Report,
Test,
Activity during classes,
Examination
M_W003 Posiada wiedzę związaną procesami pełzania i ich wpływie na własności użytkowe materiałów konstrukcyjnych stosowanych w energetyce i lotnictwie. IMT2A_W03, IMT2A_W04 Project,
Completion of laboratory classes,
Execution of laboratory classes,
Report,
Test,
Activity during classes,
Examination
M_W004 Student ma wiedzę na temat wpływu różnych czynników eksploatacyjnych na zmiany struktury wybranych elementów konstrukcyjnych w energetyce i lotnictwie. Posiada podstawową wiedzę dotyczącą prognozowania i trwałość wybranych elementów konstrukcyjnych w energetyce i lotnictwie. IMT2A_W03, IMT2A_W04 Completion of laboratory classes,
Execution of laboratory classes,
Report,
Test,
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
56 28 0 15 13 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 Potrafi zaprezentować w sposób przejrzysty i zrozumiały wyniki przeprowadzonych badań strukturalnych i własności mechanicznych elementów konstrukcyjnych. - - + + - - - - - - -
Skills
M_U001 Posiada umiejętność analizy wyników badań struktury oraz własności mechanicznych materiałów po eksploatacji i na tej podstawie potrafi określić stopień degradacji własności użytkowych wybranych elementów konstrukcyjnych w energetyce i lotnictwie. - - + + - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Student posiada rozległy zakres podstawowych informacji związanych z procesami wytwarzania energii i ich wpływie na degradację materiałów konstrukcyjnych. Posiada wiedzę z zakresu procesów korozji i utleniania konstrukcyjnych materiałów metalicznych. + - + + - - - - - - -
M_W002 Student ma wiedzę o podstawowych zagadnieniach związanych z procesami zmęczenia cieplnego i mechanicznego oraz wpływie procesów zmęczenia na degradacje własności użytkowych materiałów. + - + + - - - - - - -
M_W003 Posiada wiedzę związaną procesami pełzania i ich wpływie na własności użytkowe materiałów konstrukcyjnych stosowanych w energetyce i lotnictwie. + - + + - - - - - - -
M_W004 Student ma wiedzę na temat wpływu różnych czynników eksploatacyjnych na zmiany struktury wybranych elementów konstrukcyjnych w energetyce i lotnictwie. Posiada podstawową wiedzę dotyczącą prognozowania i trwałość wybranych elementów konstrukcyjnych w energetyce i lotnictwie. + - + + - - - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 137 h
Module ECTS credits 5 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 56 h
Preparation for classes 20 h
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 29 h
Realization of independently performed tasks 25 h
Examination or Final test 2 h
Contact hours 5 h
Module content
Lectures (28h):
  1. Utrata własności użytkowych materiałów konstrukcyjnych w wyniku eksploatacji.
  2. Wpływ promieniowania jonizującego na strukturę i własności materiałów konstrukcyjnych w energetyce jądrowej.
  3. Wpływ procesów wytwarzania energii na sposoby degradacji materiałów konstrukcyjnych.
  4. Korozja i rodzaje korozji (gazowa, płomieniowa).
  5. Utlenianie metali i stopów metali.
  6. Zmęczenie mechaniczne, ocena stanu uszkodzenia materiałów.
  7. Zmęczenie cieplne, ocena stanu uszkodzenia materiałów.
  8. Degradacja struktury w wyniku pełzania elementów konstrukcyjnych w lotnictwie – metody badań, oceny stanu uszkodzenia materiałów.
  9. Degradacja struktury w wyniku pełzania elementów konstrukcyjnych w energetyce, – metody badań, oceny stanu uszkodzenia materiałów.
  10. Obliczenia cieplne i wytrzymałościowe w energetyce.
  11. Obliczenia cieplne i wytrzymałościowe w lotnictwie.
  12. Wpływ czynników eksploatacyjnych na zmiany struktury wybranych elementów konstrukcyjnych w energetyce.
  13. Wpływ czynników eksploatacyjnych na zmiany struktury wybranych elementów konstrukcyjnych w lotnictwie.
  14. Trwałość wybranych elementów konstrukcji w energetyce i lotnictwie. Wykład technologiczny.
Laboratory classes (15h):
  1. Spalanie paliw stałych i gazowych

    Oznaczanie ciepła spalania i wartości opałowej paliw stałych i gazowych metodą kalorymetryczną. Analiza składu chemicznego spalin powstałych podczas spalania.

  2. Utlenianie metali w podwyższonych temperaturach

    Przeprowadzenie utleniania w atmosferze powietrza próbek wybranych stali i stopów.
    Obserwacje i analiza mikrostruktury zgorzeliny tlenkowej przy użyciu mikroskopii świetlnej LM oraz skaningowej mikroskopii elektronowej SEM.

  3. Korozja w środowiskach agresywnych

    Korozyjne pękanie naprężeniowe materiałów. Przeprowadzenie prób korozyjnych wybranych stali i stopów. Obserwacje i analiza mikrostruktury pęknięć oraz produktów korozji w materiałach konstrukcyjnych przy użyciu mikroskopii świetlnej LM oraz skaningowej mikroskopii elektronowej SEM.

  4. Zmęczenie cieplne i mechaniczne

    Naprężenia termiczne występujące w narastającej zgorzelinie. Przeprowadzenie prób jednoosiowego rozciągania i niskocyklowego zmęczenia (cieplno-mechanicznego) oraz analiza ich wpływu na strukturę i adhezję do podłoża warstwy tlenkowej. Przeprowadzenie obserwacji i analiza mikrostruktury warstwy wierzchniej próbek materiałów konstrukcyjnych przy wykorzystaniu mikroskopii świetlnej LM oraz skaningowej mikroskopii elektronowej SEM.

  5. Zmiany mikrostruktury w wyniku eksploatacji

    Zastosowanie metod badań fizycznych (ultradźwięki, wiroprądy) do określania zmian mikrostruktury materiałów konstrukcyjnych w wyniku eksploatacji.

Project classes (13h):
  1. Projekt – Procesy zmian struktury materiałów pod wpływem czasu i warunków pracy

    Projekt ma na celu określenie na wybranych przykładach elementów konstrukcyjnych stosowanych w energetyce i lotnictwie zmiany mikrostruktury i własności materiałów w wyniku działania czasu, temperatury, naprężenia i środowiska pracy. Wyznaczanie podstawowych parametrów związanych z działaniem wyżej wymienionych czynników.

  2. Projekt – Prognozowanie trwałości wybranych elementów konstrukcyjnych

    Projekt ma na celu określenie metodyki oceny stanu technicznego elementów urządzeń cieplno-mechanicznych. Określenie na wybranych przykładach krytycznych elementów konstrukcyjnych stopnia degradacji struktury i zmian własności mechanicznych w wyniku eksploatacji oraz prognozowanie dalszej trwałości elementów urządzeń cieplno-mechanicznych.

  3. Ćwiczenia zaliczeniowe – (1h)
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.
  • Project classes: Studenci wykonują zadany projekt samodzielnie, bez większej ingerencji prowadzącego. Ma to wykształcić poczucie odpowiedzialności za pracę w grupie oraz odpowiedzialności za podejmowane decyzje.
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.
  • 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.
  • Project classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci wykonują prace praktyczne mające na celu uzyskanie kompetencji zakładanych przez syllabus. Ocenie podlega sposób wykonania projektu oraz efekt końcowy.
Method of calculating the final grade:

Ocena końcowa = ocena z laboratorium* 0,3 + ocena z projektu*0,3 + ocena z egzaminu *0,4

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:

Dobosiewicz J.: Badania diagnostyczne urządzeń cieplno-mechanicznych w energetyce. Część I i II. Biuro Gamma. Warszawa, 1999
Weroński A.: Zmęczenie cieplne metali. WNT, Warszawa, 1983
Migdalski J.: Inżynieria niezawodności. Poradnik. Wyd. ZETOM, Warszawa, 1992
Mrowec S.: Kinetyka i mechanizm utleniania metali. Wydanie III, Wydawnictwo Śląsk, 1982
Mrowec S., Weber T.: Korozja gazowa metali. Wydawnictwo Śląsk, 1975
Staronka A., Holtzer M., Piekarska M.: Podstawy fizykochemii procesów metalurgicznych i odlewniczych: Teoria i ćwiczenia. 2, Korozja elektrochemiczna metali. Korozja gazowa metali. Wydawnictwa AGH, 1997
Uhlig H.: Korozja i jej zapobieganie. WNT, Warszawa, 1976
Kowalewicz A.: Podstawy procesów spalania. WNT, Warszawa, 2000
Gumowska W., Rudnik E., Harańczyk I.: Korozja i ochrona metali. Wyd. naukowo-dydaktyczne AGH, Kraków, 2007
Inne pozycje literaturowe podejmujące omawianą problematykę, w tym książki i czasopisma.
Hernas A., Dobrzański J.: Trwałość i niszczenie elementów kotłów i turbin parowych. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, 2003
Lewitowicz J.: Podstawy eksploatacji statków powietrznych-statek powietrzny i elementy teorii. Wyd. ITWL, Warszawa, 2001
Szala J.: Hipotezy sumowania uszkodzeń zmęczeniowych. Wyd. ATR, Bydgoszcz, 1998
Publikacje naukowe zawarte w czasopismach, materiałach konferencyjnych dostępnych w BG AGH.

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

Wybrane publikacje:
1. J.Wosik, B.Dubiel, A.Kruk, H.J.Penkalla, A.Czyrska-Filemonowicz: Stereological estimation of microstructural parameters on nickel-base superalloy Waspaloy using TEM methods, Materials Characterisation, 46 (2001), s. 119‒123.
2. A.Kruk, J.Pietrzyk: Badania metalograficzne i wytrzymałościowe próbek stali pobranych z wyeksploatowanego mostu suwnicy skrzynkowej. Rozdział w monografii: Pęknięcia lamelarne: praca zbiorowa pod red. Artura BLUMA i Tadeusza Niezgodzińskiego Radom : Wydawnictwo Instytutu Technologii Eksploatacji – PIB, 2007, s. 95‒105.
3. A.Kruk: Tomografia elektronowa i jej zastosowanie w obrazowaniu i metrologii mikrostruktury materiałów, Rozprawy Monografie nr 264, Wydawnictwa AGH, Kraków 2012.
4. A.Kruk, A.Czyrska-Filemonowicz: Contribution of electron tomography to development of innovative materials for clean energy systems and aeronautics, Archives of Metallurgy and Materials, 2013 vol. 58 iss. 2, s. 387–392..

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

Additional information:

None