Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Zaawansowane metody badań materiałów
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
RMBM-2-207-IM-s
Wydział:
Inżynierii Mechanicznej i Robotyki
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
Inżynieria materiałów konstrukcyjnych
Kierunek:
Mechanika i Budowa Maszyn
Semestr:
2
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Prowadzący moduł:
prof. dr hab. inż. Mozgawa Włodzimierz (mozgawa@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Przedmiot umożliwia zapoznanie się z podstawami teoretycznymi wybranych metod badań strukturalnych oraz ich zastosowaniem w badaniach struktury i właściwości materiałów.

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 Student ma poszerzoną wiedzę z zakresu metod: dyfrakcji XRD, spektroskopii IR, metod termicznych oraz mikroskopowych MBM2A_W09 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Zaliczenie laboratorium
M_W002 Student ma pogłębiona wiedzę na temat budowy dyfraktometrów xrd, spektrometrów IR, mikroskopów SEM, TEM i AFM oraz aparatury stosowanej w metodach termicznych MBM2A_W09 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Zaliczenie laboratorium
Umiejętności: potrafi
M_U001 Student potrafii zastosować metody dyfrakcyjne, spektroskopowe, mikroskopowe oraz termiczne do badań struktury zaawansowanych materiałów MBM2A_U10 Aktywność na zajęciach,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U002 Student ma umiejętność interpretacji danych pomiarowych otrzymanych z metod rentgenograficznych, spektroskopowych, termicznych oraz mikroskopowych w celu określenia struktury badanych materiałów MBM2A_U21 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Zaliczenie laboratorium
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Student jest świadomy odpowiedzialności za wykonywanie badań laboratoryjnych w zespole i za bezpieczeństwo osób przebywających w laboratorium MBM2A_K06 Aktywność na zajęciach,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Zaangażowanie w pracę zespołu,
Zaliczenie laboratorium
M_K002 Student wykazuje sie kreatywnościa w trakcie wykonywania badań w ramach zapewniających bezpieczeństwo osobom w laboratorium MBM2A_K04 Aktywność na zajęciach,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Zaangażowanie w pracę zespołu,
Zaliczenie laboratorium
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
52 14 0 32 0 0 6 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 Student ma poszerzoną wiedzę z zakresu metod: dyfrakcji XRD, spektroskopii IR, metod termicznych oraz mikroskopowych + - - - - + - - - - -
M_W002 Student ma pogłębiona wiedzę na temat budowy dyfraktometrów xrd, spektrometrów IR, mikroskopów SEM, TEM i AFM oraz aparatury stosowanej w metodach termicznych + - + - - + - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student potrafii zastosować metody dyfrakcyjne, spektroskopowe, mikroskopowe oraz termiczne do badań struktury zaawansowanych materiałów + - + - - + - - - - -
M_U002 Student ma umiejętność interpretacji danych pomiarowych otrzymanych z metod rentgenograficznych, spektroskopowych, termicznych oraz mikroskopowych w celu określenia struktury badanych materiałów + - + - - + - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student jest świadomy odpowiedzialności za wykonywanie badań laboratoryjnych w zespole i za bezpieczeństwo osób przebywających w laboratorium + - + - - - - - - - -
M_K002 Student wykazuje sie kreatywnościa w trakcie wykonywania badań w ramach zapewniających bezpieczeństwo osobom w laboratorium + - + - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 117 godz
Punkty ECTS za moduł 4 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 52 godz
Przygotowanie do zajęć 50 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 15 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (14h):
Struktura materiałów, teoretyczne podstawy i możliwości aplikacyjn wybranych, zaawansowanych metod badań struktury materii

1. Metody badawcze a struktura materii.
2. Podstawy teoretyczne metod dyfrakcyjnych.
3. Metody doświadczalne dyfrakcji rentgenowskiej.
4. Rentgenowska analiza fazowa.Mikroskopia sił atomowych (AFM).
5. Rodzaje metod spektroskopowych. Podstawy teoretyczne spektroskopii oscylacyjnej.
6. Absorpcyjna spektroskopia w podczerwieni.
7. Spektroskopia efektu Ramana
8. Techniki pomiarowe w spektroskopii oscylacyjnej
9. Analiza termiczna w badaniu materiałów ceramicznych.
10. Analiza termiczna w badaniach właściwości termodynamicznych materiałów.
11. Metody termiczne do wyznaczania przewodnictwa cieplnego – podstawy teoretyczne.
12. Skaningowa mikroskopia elektronowe (SEM)
13. Transmisyjna mikroskopia elektronowa (TEM).
14. Mikroskopia elektronowa – metody analityczne (EDX, WDS).

Ćwiczenia laboratoryjne (32h):
Budowa i działanie aparatury badawczej, analiza wyników eksperymentalnych dla wybranych metod badań struktury materiałów

1.Prezentacja wszystkich pracowni i zapoznanie z przepisami BHP.
2.Dyfraktometria proszkowa – przygotowanie próbek i zapozananie z wykorzystywanym oprogramowaniem.
3.Rentgenowska Analiza Fazowa Jakościowa.
4. Rentgenowska Analiza Fazowa Ilościowa
5. Obliczenia strukturalne: wielkość krystalitów i parametry komórki elementarnej.
6. Budowa i działanie spektrometrów IR i Ramana.
7. Metody i techniki pomiarowe spektroskopii oscylacyjnej.
8. Preparatyka próbek w spektroskopii i rejestracja widm.
9. Interpretacja i analiza widm oscylacyjnych.
10. Możliwości pomiarowe zestawu do badań termofizycznych materiałów ceramicznych. Wyznaczanie podstawowych parametrów termodynamicznych wybranego materiału.
11. Wyznaczanie przewodnictwa cieplnego wybranych materiałów.
12.Skaningowa mikroskopia elektronowe (SEM) i transmisyjna mikroskopia elektronowa (TEM) – możliwości badawcze.
13. Mikroskopia elektronowa – zastosowanie metod analitycznych (EDX, WDS).
14.Mikroskopia sił atomowych (AFM)- badanie topografii powierzchni wybranych materiałów.

Zajęcia seminaryjne (6h):
Tematyka seminariów

Wprowadzenie do ćwiczeń laboratoryjnych.
Sprawdzenie wiadomości-zaliczenie.

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 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:

Jedną z części oceny końcowej jest kolokwium zaliczeniowe. W przypadku nie uzyskania zaliczenia kolokwium w pierwszym terminie, student ma prawo do ponowne zaliczania kolokwium w dwóch kolejnych terminach, wyznaczonych przez osobę przeprowadzającą kolokwium. Ocena z kolokwium zaliczeniowego jest wtedy średnia arytmetyczna z uzyskanych ocen, nie niższą niż 3.0 ( np. 2,0: 2,0; 3,0 daje ocenę z kolokwium 3.0).

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – 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. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
  • 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:

L1, L2, L3, L4 – oceny ze sprawozdania (cztery sprawozdania)
Z – ocena z kolokwium zaliczeniowego z części teoretycznej
Wszystkie sprawozdania oraz kolokwium zaliczeniowe muszą być zaliczone pozytywnie (co najmniej 3.0) . W przypadku zaliczania sprawozdań lub kolokwium zaliczeniowego w kolejnych terminach, ocena ze sprawozdania (kolokwium zaliczeniowego) jest średnią arytmetyczną uzyskanych ocen (np. [2+2+4] : 3), nie niższą niż 3.0 w przypadku otrzymania w kolejnym terminie oceny pozytywnej (co najmniej 3.0).
Laboratorium AFM zaliczane jest na „zal” na podstawie obecności i aktywności na zajęciach i nie wchodzi jako odrębna ocena do OK, natomiast zaliczenie tego laboratorium jest konieczne do zaliczenia całości przedmiotu i wystawienia oceny końcowej.

OK – ocena końcowa
OK = 0.15L1 + 0.15L2 + 0.15L3 + 0.15L4 +0.4Z
Uzyskane oceny odpowiednio wynoszą:
3.00 < OK < 3.25 – 3.0 (OK=3.25 daje ocenę 3.0)
3.26 < OK < 3.75 – 3.5 (OK=3.75 daje ocenę 3.5)
3.76 < OK < 4.25 – 4.0 (OK=4.25 daje ocenę 4.0)
4.26 < OK < 4.75 – 4.5 (OK=4.75 daje ocenę 4.5)
4.76 < OK – 5.0

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

Obecność na laboratoriach jest obowiązkowa. W przypadku nieobecności usprawiedliwionej ( np. zwolnienie lekarskie itp.), ze względu na charakter zajęć (laboratoria), sposób i tryb wyrównania zaległości jest ustalany indywidualnie z prowadzącym dany blok laboratoriów.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Znajomość podstaw matematyki oraz umiejętność pracy z pakietem Office. Podstawowa wiedza na temat budowy ciał stałych.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1.Z. Trzaska Durski i H. Trzaska Durska, „Podstawy krystalografii strukturalnej i rentgenowskiej”, PWN
2.J. Chojnacki „Elementy krystalografii chemicznej i fizycznej’’, PWN
3.M. Handke, M. Rokita, A. Adamczyk „Krystalografia i krystalochemia dla ceramików” Wydawnictwa AGH 2008
4.Z. Kęcki „Podstawy spektroskopii molekularnej”, PWN
5.A. Bolewski, W. Żabiński (red) „Metody badań minerałów i skał”, Wyd. Geologiczne
6. D. Schultze, Termiczna analiza różnicowa, PWN, Warszawa, 1974
7. H. Piekarski, Podstawy termodynamiki, Materiały Konferencyjne III SAT, Zakopane, 2002
8. W. Balcerowiak, Różnicowa kalorymetria skaningowa, Materiały Konferencyjne III SAT, Zakopane, 2002
9. W. Balcerowiak, DSC- charakteryzowanie przemian fazowych, Materiały Konferencyjne III SAT, Zakopane, 2002.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1.M. Szumera, I. Wacławska, Effect of molybdenum addition on the thermal properties of silicate–phosphate glasses, J Therm Anal Calorim (2012) 109:649–655
2. Irena Wacławska, Magdalena Szumera, Justyna Sułowska, Thermal and structural interactions in transition elements containing silicate–phosphate glasses, Thermochimica Acta 593 (2014) 71–75
3. W. Mozgawa, M. Król, J. Dyczek, J. Deja, Investigation of the coal fly ashes using IR spectroscopy, Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy 132 (2014) 889–894.
http://dx.doi.org/10.1016/j.saa.2014.05.052
4. M. Król, W. Mozgawa, J. Morawska, W. Pichór, Spectroscopic investigation of hydrothermally synthesized zeolites from expanded perlite, Microporous and Mesoporous Materials 196 (2014) 216–222.
http://dx.doi.org/10.1016/j.micromeso.2014.05.017
5. L. Chlubny, J. Lis, M. M. Bućko, D. Kata – Properties of hot-pressed Ti2AlN obtained by SHS process – Advanced ceramic coatings and materials for extreme environments II – Ceramic Engineering and Science Proceedings vol. 33 iss. 3, 2013
6. Leszek Chlubny, Jerzy Lis, Katarzyna Chabior, Paulina Chachlowska, Czesław Kapusta – Processing and Properties of MAX Phases – Based Materials Using SHS Technique – Leszek Chlubny, Jerzy Lis, Katarzyna Chabior, Paulina Chachlowska, Czesław Kapusta – Archives of Metallurgy and Materials, Vol. 60, 2015, Issue 2 – w druku
7. A. Adamczyk, W. Mozgawa, The structural studies of mullite-like coatings deposited on carbon, ceramic and steel substrates, Annales de Chimie Science des Materiaux, vol. 33 (2008) Suppl. 1, s.227-234
8. A. Adamczyk, E. Długoń, The FTIR studies of gel and thin films of Al2O3–TiO2 and Al2O3–TiO2–SiO2 systems, Spectrochimica Acta. Part A, Molecular and Biomolecular Spectroscopy, vol. 89 (2012) s. 11-17
9. M. Rokita, W. Mozgawa, A. Adamczyk, Transformation of silicate gels during heat treatment in air and in argon – spectroscopic studies, Journal of Molecular Structure, vol. 1070 (2014) , s. 125 – 135
10. M. Rokita, The comparison of phosphate-titanate-silicate layers on the titanium and Ti6Al4V alloy base, Spectrochimica Acta, Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, vol. 79, 2011 spec. iss. 4 s. 733–738
11. T. Brylewski, A. Kruk, A. Adamczyk, W. Kucza, M. Stygar, Synthesis and characterization of the manganese cobaltite spinel prepared using two „soft chemical” methods, Materials Chemistry and Physics vol. 137 (2012) s. 310-316

Informacje dodatkowe:

Zajęcia laboratoryjne pozwalają zapoznać się z aparaturą badawczą najnowszej generacji i wykonać samodzielnie badania różnego typu materiałów a także inerpretować ich wyniki. Wybrane zaawansowane metody badawcze znajdują swoje zastosowanie w pracach magisterskich oraz doktorskich.