Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Współczesne materiały inżynierskie
Course of study:
2019/2020
Code:
RMBM-2-205-KW-s
Faculty of:
Mechanical Engineering and Robotics
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
Komputerowe wspomaganie projektowania
Field of study:
Mechanical Engineering
Semester:
2
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
prof. nadzw. dr hab. inż. Kot Marcin (kotmarc@agh.edu.pl)
Module summary

Moduł przedstawia przegląd nowoczesnych materiałów konstrukcyjnych metalowych, ceramicznych,
polimerowych i kompozytów oraz technologie inżynierii powierzchni, nanomateriały węglowe.
Przedstawiana jest ich mikrostruktura, właściwości, techniki wytwarzania oraz aplikacje głównie w
obszarze inżynierii mechanicznej. Przedstawione są także biomateriały, nanostruktury typu MEMS i
materiały inteligentne.

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 przekazać informacje i opinie dotyczące nowoczesnych materiałów i ich zastosowań w sposób powszechnie zrozumiały. Rozumie społeczne i środowiskowe problemy związane wytwarzaniem i stosowaniem nowoczesnych materiałów na elementy konstrukcyjne obiektów technicznych oraz koniecznością ich recyklingu. MBM2A_K02, MBM2A_K07, MBM2A_K08 Activity during classes,
Participation in a discussion
Skills: he can
M_U001 Umie zaproponować nowoczesny materiał do konkretnego zastosowania oraz w miejscach gdzie powszechnie stosowane materiały nie mogą spełniać stawianych przed nimi wymagań. MBM2A_U05, MBM2A_U14, MBM2A_U12 Activity during classes,
Test,
Report,
Participation in a discussion,
Execution of laboratory classes
M_U002 Umie zaproponować nowoczesnie techniki wytwarzania materiałów oraz formowania warstw wierzchnich i powłok. Umie dobrać odpowiednią powłokę do konkretnego zastosowania. MBM2A_U05, MBM2A_U14, MBM2A_U12 Activity during classes,
Test,
Report,
Participation in a discussion,
Execution of laboratory classes
M_U003 Umie zaproponować odpowiednią zaawansowaną technikę badania właściwości materiałów inżynierskich w celu analizy ich mikrostruktury i właściwości mechanicznych w skali makro i nano. MBM2A_U05, MBM2A_U14, MBM2A_U10 Activity during classes,
Test,
Participation in a discussion
Knowledge: he knows and understands
M_W001 Zna nowoczesne materiały konstrukcyjne takie jak stopy specjalne, nadstopy, materiały z pamięcią kształtu oraz ich właściwości i techniki ich wytwarzania. Zna nowoczesne materiały ceramiczne, polimerowe i kompozytowe. MBM2A_W08, MBM2A_W09 Activity during classes,
Test,
Report,
Participation in a discussion,
Execution of laboratory classes
M_W002 Zna relacje między mikrostrukturą i właściwościami mechanicznymi w nanomateriałach, materiałach gradientowych, materiałach inteligentnych oraz materiałach do zastosowań w wysokich temparaturach. MBM2A_W08, MBM2A_W09 Activity during classes,
Test,
Report,
Participation in a discussion,
Execution of laboratory classes
M_W003 Zna nowoczesne technologie inżynierii powierzchni wytwarzania warstw wierzchnich i powłok o złożonej architekturze i mikrostrukturze. Zna materiały metalowe, ceramiczne i węglowe stosowane na cienkie powłoki oraz ich zastosowania. MBM2A_W08, MBM2A_W09 Activity during classes,
Test,
Report,
Participation in a discussion,
Execution of laboratory classes
M_W004 Zna zasady komputerowego wspomagania doboru materiałów CAMS (Computer Aided Materials Selection) i podstawy projektowania materiałowego ze wspomaganiem komputerowym (CAMD – Computer Aided Materials Design). MBM2A_W08, MBM2A_W09 Activity during classes,
Test,
Participation in a discussion
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
46 20 0 26 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 Potrafi przekazać informacje i opinie dotyczące nowoczesnych materiałów i ich zastosowań w sposób powszechnie zrozumiały. Rozumie społeczne i środowiskowe problemy związane wytwarzaniem i stosowaniem nowoczesnych materiałów na elementy konstrukcyjne obiektów technicznych oraz koniecznością ich recyklingu. + - + - - - - - - - -
Skills
M_U001 Umie zaproponować nowoczesny materiał do konkretnego zastosowania oraz w miejscach gdzie powszechnie stosowane materiały nie mogą spełniać stawianych przed nimi wymagań. + - + - - - - - - - -
M_U002 Umie zaproponować nowoczesnie techniki wytwarzania materiałów oraz formowania warstw wierzchnich i powłok. Umie dobrać odpowiednią powłokę do konkretnego zastosowania. + - + - - - - - - - -
M_U003 Umie zaproponować odpowiednią zaawansowaną technikę badania właściwości materiałów inżynierskich w celu analizy ich mikrostruktury i właściwości mechanicznych w skali makro i nano. + - + - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Zna nowoczesne materiały konstrukcyjne takie jak stopy specjalne, nadstopy, materiały z pamięcią kształtu oraz ich właściwości i techniki ich wytwarzania. Zna nowoczesne materiały ceramiczne, polimerowe i kompozytowe. + - + - - - - - - - -
M_W002 Zna relacje między mikrostrukturą i właściwościami mechanicznymi w nanomateriałach, materiałach gradientowych, materiałach inteligentnych oraz materiałach do zastosowań w wysokich temparaturach. + - + - - - - - - - -
M_W003 Zna nowoczesne technologie inżynierii powierzchni wytwarzania warstw wierzchnich i powłok o złożonej architekturze i mikrostrukturze. Zna materiały metalowe, ceramiczne i węglowe stosowane na cienkie powłoki oraz ich zastosowania. + - + - - - - - - - -
M_W004 Zna zasady komputerowego wspomagania doboru materiałów CAMS (Computer Aided Materials Selection) i podstawy projektowania materiałowego ze wspomaganiem komputerowym (CAMD – Computer Aided Materials Design). + - - - - - - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 88 h
Module ECTS credits 3 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 46 h
Preparation for classes 15 h
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 10 h
Realization of independently performed tasks 15 h
Examination or Final test 2 h
Module content
Lectures (20h):

Podstawowe metody kształtowania struktury i właściwości materiałow inżynierskich.
Umocnienie. Przemiany fazowe. Strukturalne uwarunkowania właściwości materiałów.
Nowoczesne stale nierdzewne, żaroodporne i żarowytrzymałe, proszkowe.
Nadstopy stopu kobaltu, stopy tytanu, stopy z pamięcią kształtu, nadstopy na osnowie
żelaza, niklu, stopy ODS wraz z ich aplikacjami.
Ceramika specjalna, szkła i kompozyty ceramiczne – technologie wytwarzania i
aplikacje. Konstrukcyjne materiały ceramiczne o wysokiej niezawodności – kompozyty
ziarniste, materiały amorficzne wzmacniane naprężeniami wewnętrznymi. Ceramika
funkcjonalna w zastosowaniach elektrotechnicznych, magnetycznych, optycznych oraz
w wytwarzaniu i konwersji energii.
Nowoczesne technologie inżynierii powierzchni oraz ich wpływ na właściwości
elementó maszyn. Nanomateriały i podstawy nanotechnologii. Nanostrukturalne
powłoki wielowarstwowe, nanokompozyty, funkcjonalne materiały gradientowe,
powłoki TBC.
Złożone materiały ślizgowe i cierne. Materiały węzłów tribologicznych pracujące w
specyficznych atmosferach oraz podwyższonej temperaturze. Zjawiska strukturalne w
wielofunkcyjnych materiałach do zastosowań wysokotemperaturowych.
Materiały inteligentne: właściwości i zastosowania. Ciecze magnetoreologiczne i
elektroreologiczne.
Materiały węglowe – grafen, fulereny, nanorurki, syntetyczne diamenty.
Biomateriały, Nowoczesne włókna w kompozytach polimerowych, metalowych i
ceramicznych.
Zaawansowane nowoczesnych technik badania mikrostruktury i właściwości
materiałów inżynierskich w skali makro, mikro i nano.

Laboratory classes (26h):

Analiza deformacji i pękania powłok o zaawansowanej mikrostrukturze.
Analiza nowoczesnych technologii próżniowych stosowanych do wytwarzania warstw
wierzchnich i powłok.
Badanie właściwości triboelektrycznych ślizgowych polimerowych kompozytów
sensorowych.
Badanie właściwości tribologicznych materiałów ślizgowych i tarciowych
przeznaczonych do pracy w podwyższonej temperaturze.
Mikrostruktura i właściwości mechaniczne tytanu technicznego i stopów tytanu.
Mikrostruktura, przemian strukturalne i właściwościami metali z pamięcią kształtu
stosowanymi w medycynie .
Mikrostruktura i właściwości nadstopów niklu dla lotnictwa. Analiza zmian
mikrostruktury podczas pełzania stali i nadstopów niklu. Sposobami poprawy
żaroodporności i żarowytrzymałości materiałów metalowych.
Analiza możliwości aplikacyjnych cieczy magnetoreologicznych i ferromagnetycznych
w obszarze uszczelnień i łożyskowań.
Badania ciśnienia przebicia uszczelnień z cieczą ferromagnetyczną.
Nowoczesne techniki badawcze stosowane w analizie mikrostruktury materiałów
inżynierskich: SEM, TEM, XRD.

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.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Szczegółowe warunki zaliczenia ustala i podaje do wiadomości studentom prowadzący na pierwszych zajęciach. Obecność na wykładach jest zalecana.
Zaliczenie zajęć labolatoryjnych może być uzyskane w terminie podstawowym oraz jednym terminie poprawkowym w podstawowej części sesji. Obecność na zajęciach jest obowiązkowa. Podstawą zaliczenia zajęć labotarowyjnych jest zaliczenie wszystkich zajęć na podstawie sprawdzenia wiadomości oraz sporządzonych sprawozdań.
Usprawiedliwioną nieobecność na zajęciach można odrobić z inną grupą (jeżeli jest taka możliwość) lub w inny sposób określony przez prowadzącego.
Podstawowym warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest uzyskanie oceny pozytywnej z zaliczenia ćwiczeń labolatoryjnych.

Participation rules in classes:
  • Lectures:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – 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 to średnia ważona z:
- średnia z ocen ze wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych z wagą 0,45
- ocena z egzaminu z wagą 0,55.

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

Obecność na zajęciach labolatoryjnych jest obowiązkowa.
Usprawiedliwioną nieobecność na zajęciach można odrobić z inną grupą (jeżeli jest taka możliwość) lub w inny sposób określony przez prowadzącego.
Student, który opuścił więcej niż 2 zajęcia i są one nieusprawiedliwione jest traktowany jak student, który nie uczęszczał na zajęcia.

Prerequisites and additional requirements:

Wiedza z przedmiotu podstawy nauki o materiałach w ramach I stopnia kształcenia.

Recommended literature and teaching resources:

1. Dobrzański A.L., Materiały inżynierskie i projektowanie materiałowe. Wyd. Naukowo-Techniczne,
Warszawa 2006.
2. Ashby M., Jones D.: Materiały inżynierskie. Tom I i II. WNT, W-wa 1995.
3. Kucharczyk W.: Nowoczesne materiały konstrukcyjne. Wyd. Politechniki Radomskiej, Radom 2008
4. Kaczorowski M., Krzyńska A.: Konstrukcyjne materiały metalowe, ceramiczne i kompozytowe. Oficyna
Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2008
5. Nowac. ki J.: Spiekane metale i kompozyty z osnową metaliczną. WNT, Warszawa 2005
6. Roman Pampuch “Współczesne materiały ceramiczne” – Wyd. AGH 2005
7. Dariusz Bochenek “Technologia wytwarzania i właściwości multiferroikowej ceramiki typu PFN”
Wydawnictwo Uniwersytetu Śląskiego 2012J.
8. Marciniak, Biomateriały, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Katowice 2013
9. A. Hernas: Żarowytrzymałość stali i stopów, Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice, 2000
10. Beata Dubiel: Zmiany mikrostruktury podczas pełzania monokrystalicznych nadstopów niklu, Wydawnictwa AGH, Kraków, 2011

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

1.Marzec, M. Radecka, W. Maziarz, A. Kusior, Z. Pędzich: Structural, optical and electrical properties of nanocrystalline TiO2, SnO2 and their composites obtained by the sol-gel method, Journal of the European Ceramic Society, 36 12 2016, s. 2981-2989,
2.Wojteczko, R. Lach, K. Wojteczko, Z. Pędzich, „Investigation of subcritical crack growth phenomenon and estimation of life time of alumina and alumina-zirconia composites with different phase arrangement”, Ceramics International, 42 8 2016, s. 9438-9442,
3.M. Faryna, P. Bobrowski, Z. Pędzich, M.M. Bućko, „Correlation between microstructure and ionic conductivity in cubic zirconia polycrystals”, Materials Letters, 161 2015, s. 352-354,
4.T. Moskalewicz_, A. Czyrska-Filemonowicz, Influence of Protective Coatings on Properties of Near-Alpha Titanium Alloys, rozdział w książce pt: “Titanium Alloys: Preparation, Properties and Applications”, P.N.Sanchez (red.), Nova Science Publishers Inc., USA., 2010, s. 235-268
5.T. Moskalewicz_, S. Seuss, A.R. Boccaccini, Microstructure and properties of composite
polyetheretherketone/Bioglass® coatings deposited on Ti-6Al-7Nb alloy for medical applications, Applied Surface Science 273 (2013) 62-67
6.Beata Dubiel_: Zmiany mikrostruktury podczas pełzania monokrystalicznych nadstopów niklu, Wydawnictwa AGH, Kraków, 2011
7.M. Kot: Deformation and fracture analysis of coating-substrate systems. Archives of Metallurgy and Materials, 60 (2015) 2307-2317
8.Kot M., K. Przywara-Chronowska, Rakowski W., Lackner J., Waldhauser W., Major Ł.: The advantages of incorporating CrxC nanograins into an a-C:H matrix in tribological coatings. Materials and Design, 56 (2014) 981–989
9.M. Kot , Ł. Major, J. Lackner: The tribological phenomena of a new type of TiN/a-C:H multilayercoatings. Materials and Design, 51(2013) 280-286
10.W. Horak, B. Sapiński, M. Szczęch: A.nalysis of force in MR fluids during oscillatory compression squeeze. Acta Mechanica et Automatica ; vol. 11 (2017) 64–68.
11.W. Horak, J. Salwiński, M. Szczęch Analysis of the potential usage of selected magnetic fluids in thrust slide bearings — Analiza możliwości zastosowania wybranych cieczy magnetycznych we wzdłużnych łożyskach ślizgowych. Tribologia : teoria i praktyka 5/2016, s. 41–49

Additional information:

None