Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Inżynieria powierzchni i metody analizy
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
NIMN-2-205-s
Wydział:
Metali Nieżelaznych
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Inżynieria Metali Nieżelaznych
Semestr:
2
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
prof. dr hab. inż. Jaworska Lucyna (ljaw@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Omówione zostaną zagadnienia związane z budową warstwy wierzchniej i jej modyfikacją różnymi metodami bez zmiany składu chemicznego, metodami dyfuzyjnymi oraz metodami nanoszenia powłok.

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 Posiada pogłębioną i ugruntowaną wiedzę z zakresu przedmiotów materiałowych niezbędną do zrozumienia procesów właściwych dla szeroko pojętej inżynierii powierzchni, a także maszyn i urządzeń oraz technik monitorowania parametrów procesowych IMN2A_W01 Egzamin
M_W002 Posiada pogłębioną wiedzę w zakresie projektowania i wytwarzania nowoczesnych powłok i innych metod modyfikacji warstwy wierzchniej. IMN2A_W03 Egzamin
M_W003 Zna i rozumie zaawansowane techniki pomiarowe i badawcze wykorzystywane do zaawansowanych badań cienkich warstw i warstwy wierzchniej. IMN2A_W04 Egzamin
M_W004 Zna i rozumie podstawy fizyczne, matematyczne, statystyczne i informatyczne niezbędne do interpretacji i przetwarzania danych pomiarowych IMN2A_W08 Egzamin
Umiejętności: potrafi
M_U001 Zdobytą wiedzę potrafi wykorzystać do rozwiązywania zaawansowanych problemów inżynierskich, w tym doboru powłok lub innych metod modyfikacji warstwy wierzchniej do różnych zastosowań i innowacyjnych procesów umożliwiających uzyskiwanie nowoczesnych materiałów o zdefiniowanych własnościach i innych parametrach eksploatacyjnych również do ponadstandardowych zastosowań IMN2A_U01 Wykonanie projektu
M_U002 Potrafi korzystać ze specjalistycznych źródeł informacji naukowej, posiada umiejętność wykorzystania zdobytej wiedzy i informacji, w tym zaawansowanych technik informacyjno-komunikacyjnych do rozwiązywania złożonych problemów materiałowych w strategicznych działach gospodarki wykorzystujących metale nieżelazne IMN2A_U04 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Potrafi dokonać krytycznej samooceny posiadanej wiedzy i odbieranych treści, a także ocenić znacznie nabytej wiedzy w rozwiązywaniu problemów poznawczych i praktycznych oraz zasięgania opinii ekspertów w przypadku trudności z samodzielnym rozwiązaniem problemu IMN2A_K01 Aktywność na zajęciach
M_K002 Potrafi myśleć w sposób przedsiębiorczy, inicjuje działania na rzecz gospodarki i środowiska społecznego, wykazuje dbałość o środowisko naturalne IMN2A_K02 Aktywność na zajęciach
M_K003 Rozumie potrzebę przestrzegania zasad etyki zawodowej, podtrzymuje i przekazuje tradycje Akademii Górniczo-Hutniczej i Wydziału Metali Nieżelaznych w kraju i na świecie IMN2A_K03 Aktywność na zajęciach
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
50 20 0 15 0 0 15 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
M_W001 Posiada pogłębioną i ugruntowaną wiedzę z zakresu przedmiotów materiałowych niezbędną do zrozumienia procesów właściwych dla szeroko pojętej inżynierii powierzchni, a także maszyn i urządzeń oraz technik monitorowania parametrów procesowych + - - - - - - - - - -
M_W002 Posiada pogłębioną wiedzę w zakresie projektowania i wytwarzania nowoczesnych powłok i innych metod modyfikacji warstwy wierzchniej. + - - - - - - - - - -
M_W003 Zna i rozumie zaawansowane techniki pomiarowe i badawcze wykorzystywane do zaawansowanych badań cienkich warstw i warstwy wierzchniej. - - + - - - - - - - -
M_W004 Zna i rozumie podstawy fizyczne, matematyczne, statystyczne i informatyczne niezbędne do interpretacji i przetwarzania danych pomiarowych - - + - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Zdobytą wiedzę potrafi wykorzystać do rozwiązywania zaawansowanych problemów inżynierskich, w tym doboru powłok lub innych metod modyfikacji warstwy wierzchniej do różnych zastosowań i innowacyjnych procesów umożliwiających uzyskiwanie nowoczesnych materiałów o zdefiniowanych własnościach i innych parametrach eksploatacyjnych również do ponadstandardowych zastosowań - - - - - + - - - - -
M_U002 Potrafi korzystać ze specjalistycznych źródeł informacji naukowej, posiada umiejętność wykorzystania zdobytej wiedzy i informacji, w tym zaawansowanych technik informacyjno-komunikacyjnych do rozwiązywania złożonych problemów materiałowych w strategicznych działach gospodarki wykorzystujących metale nieżelazne - - - - - + - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Potrafi dokonać krytycznej samooceny posiadanej wiedzy i odbieranych treści, a także ocenić znacznie nabytej wiedzy w rozwiązywaniu problemów poznawczych i praktycznych oraz zasięgania opinii ekspertów w przypadku trudności z samodzielnym rozwiązaniem problemu - - - - - + - - - - -
M_K002 Potrafi myśleć w sposób przedsiębiorczy, inicjuje działania na rzecz gospodarki i środowiska społecznego, wykazuje dbałość o środowisko naturalne - - - - - + - - - - -
M_K003 Rozumie potrzebę przestrzegania zasad etyki zawodowej, podtrzymuje i przekazuje tradycje Akademii Górniczo-Hutniczej i Wydziału Metali Nieżelaznych w kraju i na świecie - - - - - + - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 102 godz
Punkty ECTS za moduł 4 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 50 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 30 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 20 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (20h):
Opis zajęć Studenci zapoznają się z różnymi technologiami inżynierii powierzchni, właściwości i metod badań właściwości warstwy wierzchniej i powłok. Omówione zostaną zagadnienia nowoczesnych zastosowań technologii inżynierii powierzchni oraz jej ekonomiczny aspekt. Poruszone zostaną takie zagadnienia jak: pojęcie warstwy wierzchniej modyfikowanej i niemodyfikowanej. Podział powłok, pojęcie warstwy i powłoki –
Mechanizmy wytwarzania powłok – Opis zjawisk towarzyszących wytwarzaniu powłok, zjawiska na styku podłoża i powłoki, sposoby osadzania i ich wpływ na postać powłoki, porowatość, twardość powłok, skład fazowy powłok i jego zmiany pod wpływem czynników eksploatacyjnych. Charakterystyka budowy strukturalnej powłok wytwarzanych różnymi metodami, porównanie właściwości powłok w odniesieniu do struktury, różnice i podobieństwa struktury powłok, wpływ parametrów osadzania na strukturę i właściwości powłok
Metody badania warstw i powłok – Urządzenia do obserwacji struktury warstw i powłok, mikroskopia optyczna (MO), mikroskopia skaningowa (SEM), transmisyjna mikroskopia elektronowa (TEM), mikroskopia konfokalna, analiza strukturalna jakościowa i ilościowa, spektrometria Ramana, nanoidentacja, kulotest, scratch test
Analiza składu chemicznego i fazowego powłok – Analiza składu chemicznego i fazowego powłok

Powłoki do zastosowań na bariery cieplne – Sposoby osadzania powłok na bariery cieplne, zastosowanie tego typu powłok, ceramiczne warstwy i powłoki – chrakterystyka strukturalna i analiza właściwości, wpływ temperatury na zmiany w strukturze powłok
Powłoki antykorozyjne i żaroodporne – Pojęcie korozji, rodzaje korozji, cechy powłok antykorozyjnych, żaroodporność, cechy powłok żaroodpornych, wpływ środowiska na właściwości powłok, sposoby wytwarzania powłok antykorozyjnych i żaroodpornych, skład chemiczny i fazowy, mechanizmy niszczenia powłok w warunkach eksploatacyjnych. Metody zużycia powłok. Analiza pojęcia powłoka i warstwa, podział powłok ze względu na sposób osadzania, podział powłok ze względu na zastosowanie, Pojęcia adhezji.
Technologie osadzania powłok – podczas wykładu zostaną omówione technologie starej generacji, takie jak emalierstwo, galwanotechnika, lakiernictwo, metalizacja zanurzeniowa i natryskowa oraz nowoczesne technologie takie jak natrysk termiczny, technologie chemicznego i fizycznego osadzania w próżni CVD i PVD, obróbka jarzeniowa i implantacyjna. Metody natrysku termicznego. Natryskiwanie metodą łukową. Natryskiwanie metodą plazmową
Metody obróbki cieplnej i plastycznej powierzchni – Podczas wykładu omówione zostaną takie technologie jak: obróbka nagniataniem, obróbka cieplna – nawęglanie, azotowanie, cyjanowanie, obróbka detonacyjna, obróbka laserowa
Struktura powłok wytwarzanych w metodach z wykorzystaniem plazmy –
Badania tribologiczne powłok – Pojęcie tarcia, ścieralności, wpływ twardości i gładkości powierzchni na ścieralność, metody badania ścieralności, pomiary twardości powłok, badania odporności na przyczepność powłoki do podłoża, wpływ struktury i zwartości powłok na ich cechy tribologiczne.

Tematy wykładów, planuje się prezentację każdego tematu w czasie około 3 godzin lekcyjnych:
1.Definicja Inżynierii Powierzchni, historia i rola.
2.Systemy areologiczne, warstwa wierzchnia, powłoki i inne pojęcia.
3.Charakterystyka obróbki powierzchniowej- zmieniającej mikrostrukturę i właściwości warstwy wierzchniej bez zmiany składu chemicznego; dyfuzyjną (cieplno-chemiczną) wprowadzającą pierwiastki w celu zmiany składu chemicznego warstwy wierzchniej i jej mikrostruktury; wytwarzającą na powierzchni obrabianego przedmiotu warstwę całkowicie nowego materiału (powłokę) o innym niż podłoże składzie chemicznym, strukturze i właściwościach.
4.Ogólna charakterystyka metod stosowanych w inżynierii powierzchni pod względem grubości warstwy modyfikowanej, kosztów procesu i możliwości zmiany właściwości.
5.Rodzaje zużycia powłok i warstwy wierzchniej.
6. Metody badań składu, mikrostruktury, właściwości warstwy wierzchniej i powłok.
7. Charakterystyka metod nakładania powłok CVD i PVD.
8. Obróbki cieplne i cieplno chemiczne.
9. Metody mechaniczne zmiany właściwości warstwy wierzchniej – nagniatanie statyczne i dynamiczne.
10. Naprężenia właściwe, metody oceny.

Ćwiczenia laboratoryjne (15h):

W ramach ćwiczeń laboratoryjnych zostaną przeprowadzone badania struktury powłok przy użyciu metod mikroskopii optycznej (MO) oraz elektronowej mikroskopii skaningowej (SEM), zostaną przeprowadzone badania mikrotwardości grubych powłok metodą Vickersa, będzie wykonana próba oceny przylegania powłok do podłoża za pomocą wciskania wgłębnika twardościomierza, zostanie przeprowadzona analiza składu chemicznego i fazowego powłok, będą wykonane próby ścieralności powłok. Przewiduje się organizację wycieczki technologicznej w celu zapoznania się z wybranymi metodami nakładania powłok i ich badaniami.

Zajęcia seminaryjne (15h):

Przez prowadzącego zajęcia zostanie zaproponowana aktualna tematyka do opracowania w formie projektów w formie opracowania pisemnego i krótkich prezentacji dotycząca nowoczesnych powłok oraz zmodyfikowanych warstw wierzchnich i ich zastosowania w medycynie, elektronice, optyce, mechanice i innych.

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Ćwiczenia laboratoryjne: 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.
  • Zajęcia seminaryjne: Na zajęciach seminaryjnych podstawą jest opracowanie pisemne tematu i 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:

Kolokwium kontrolne z treści wykładu, ocena z egzaminu
ocena z kolokwium zaliczającego laboratorium i ćwiczeń. Warunkiem dopuszczenia do egzaminu zaliczenie ćwiczeń i laboratorium.Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest uzyskanie zaliczenia z ćwiczeń audytoryjnych.
Zgodnie z regulaminem studiów Student ma prawo do trzykrotnego przystąpienia do egzaminu w zaplanowanych terminach, w tym jeden raz w terminie podstawowym i dwa razy w terminie poprawkowym. Nieusprawiedliwiona nieobecność na egzaminie w danym terminie powoduje utratę tego terminu.

Premiowana obecność na wykładzie i obowiązkowa obecność na laboratorium i ćwiczeniach seminaryjnych.

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: 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.
  • Ćwiczenia laboratoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: 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.
  • Zajęcia seminaryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: 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.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Średnia ocen z egzaminu, ćwiczeń i laboratorium.

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

W przypadku usprawiedliwionej nieobecności, ustalenie terminu z prowadzącym i odrobienie laboratorium. Podobnie w przypadku usprawiedliwionej nieobecności na ćwiczeniach, przygotowanie sprawozdania i przedstawienie treści projektu w terminie ustalonym wspólnie z prowadzącym przedmiot. W przypadku niepisania kolokwium z treści wykładowych, z usprawiedliwionej przyczyny, zaliczenie kolokwium w innym terminie ustalonym z wykładowcą.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Nie podano wymagań wstępnych lub dodatkowych.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

Marek Blicharski, Inżynieria powierzchni, Wydawnictwa WNT, 2009
Burakowski, Wierzchoń, “Inżynieria powierzchni metali”, Wyd. Naukowo Techniczne, 1995

Z.Nitkiewicz, “Wykorzystanie łukowych źródeł plazmy w inżynierii powierzchni”, Wyd. Wydz. Metalurgii i Inżynierii Materiałowej Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2001

M.Blicharski, Inżynieria powierzchni, Wyd. Naukowo Techniczne, 2009

W.Serbiński, “Warstwy powierzchniowe (Mn-N-S) i (Mn-N-O) wytwarzane na aluminium i jego stopach”, Wyd. Politechniki Gdańskiej, 2003

M.Kupczyk, “Inżynieria powierzchni. Powłoki przeciwzużyciowe na ostrza skrawające” Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, 2008

A.Posmyk, “Warstwy powierzchniowe aluminiowych tworzyw konstrukcyjnych.” Wyd. Politechniki Śląskiej, 2010

A.Klimpel, “Napawanie i natryskiwanie”, Wyd. Naukowo Techniczne, 2010

A.Klimpel, “Napawanie i natryskiwanie cieplne”, Wyd. Naukowo Techniczne, 2010

S.Adamczak, “Pomiary geometryczne powierzchni – zarysy kształtu, falistośc i chroppowatość”, Wyd.Naukowo Techniczne, 2009

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1. Núria Cinca, Slawomir Cygan , Cezary Senderowski, Lucyna Jaworska, Sergi Dosta,
Irene G. Cano and Josep M. Guilemany : Sliding Wear Behavior of Fe-Al Coatings at High Temperatures, Coatings 2018, 8, 268; doi:10.3390/coatings8080268.
2. Twardowska A., Jaworska L., Mędala M. Rajchel B. Functional coatings on Ti-Si-C and Ti-B systems deposited by PLD, Rudy i Metale Niezelazne, 2015, vol 60, s. 275-281 ISSN 0075-9696 Doi 10.15199/67.2015.6.4.
3. Patent nr 230657 – Tarcza do nanoszenia powłok węglowych domieszkowanych metalami aktywnymi biologicznie i sposób jej wytwarzania. Zgłoszenie patentowe w bazach EPO nr PL20130404207 20130604 – Shield for coating the carbon-doped bioactive metal and a method for its preparation. Twórcy: Putyra P., Rajchel B., Jaworska L., Kwiatkowska J., Podsiadło M., Stobierski L., opubl. WUP nr 11/2018 r
4. Zgłoszenie patentowe P.410047 A.Twardowska, B.Rajchel, L.Jaworska , Sposób nakładania powłoki Ti-B na podłoże ceramiczne Al2O3, powłoka Ti-B naniesiona na podłóżeceramiczne Al2O3 tym sposobem oraz wyrobyceramiczne, zwłaszcza narzędzia skrawające na bazie Al2O3 pokryte powłoką Ti-B , 2014.

Informacje dodatkowe:

Brak