Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Nowoczesne metody obliczania i interpretacji diagramów fazowych
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
ZSDA-3-0236-s
Wydział:
Szkoła Doktorska AGH
Poziom studiów:
Studia III stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Szkoła Doktorska AGH
Semestr:
0
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski i Angielski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr hab, prof. AGH Onderka Bogusław (onderka@agh.edu.pl)
Dyscypliny:
inżynieria materiałowa
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Metody obliczania układów równowagi fazowej i ich interpretacja geometryczna: wykresy p-T, T-X, T-X-X, izotermiczny typu Gibbsa oraz wykresy właściwości termodynamicznych. Metody opisu faz skondensowanych: model regularny, kwazichemiczny, substytucyjny, podsieciowy CEF, metoda Calphad; Nowoczesne oprogramowanie do obliczania wykresów fazowych i konstrukcja baz danych SGTE. Optymalizacja parametrów modelowych na podstawie danych eksperymentalnych termodynamicznych i topologii układu fazowego.

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 Zna sposoby opisu właściwości termodynamicznych faz skondensowanych oraz zna sposoby ich wyznaczania na drodze eksperymentu. SDA3A_W03, SDA3A_W02 Egzamin,
Aktywność na zajęciach
M_W002 Zna nowoczesne oprogramowanie służące do obliczeń termodynamicznych i orientuje się w kierunkach jego rozwoju. SDA3A_W03, SDA3A_W02 Kolokwium,
Egzamin,
Aktywność na zajęciach
Umiejętności: potrafi
M_U001 Umie przewidzieć ewolucję temperaturową prostego układu trójskładnikowego z zaznaczeniem reakcji niezmienniczych SDA3A_U02, SDA3A_U01 Kolokwium,
Egzamin
M_U002 Potrafi obliczyć prosty układ jedno i dwu składnikowy i zastosować diagram fazowy w rozwiązywaniu problemów technologicznych SDA3A_U02, SDA3A_U01 Kolokwium,
Egzamin
M_U003 Zna zasady i umie za pomocą oprogramowania termodynamicznego wykonać optymalizację parametrów modelowych energii Gibbsa faz układu fazowego metodą Calphad. SDA3A_U01 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U004 Umie skonstruować własną termodynamiczną bazę danych SGTE układu dwuskładnikowego i na jej podstawie obliczy wykres stabilności faz. SDA3A_U03, SDA3A_U01 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Egzamin
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Potrafi myśleć w sposób kreatywny i przedsiębiorczy w celu komercjalizacji badań naukowych SDA3A_K01, SDA3A_K02 Egzamin,
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
45 15 0 30 0 0 0 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 Zna sposoby opisu właściwości termodynamicznych faz skondensowanych oraz zna sposoby ich wyznaczania na drodze eksperymentu. + - + - - - - - - - -
M_W002 Zna nowoczesne oprogramowanie służące do obliczeń termodynamicznych i orientuje się w kierunkach jego rozwoju. + - + - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Umie przewidzieć ewolucję temperaturową prostego układu trójskładnikowego z zaznaczeniem reakcji niezmienniczych - - - - - - - - - - -
M_U002 Potrafi obliczyć prosty układ jedno i dwu składnikowy i zastosować diagram fazowy w rozwiązywaniu problemów technologicznych - - - - - - - - - - -
M_U003 Zna zasady i umie za pomocą oprogramowania termodynamicznego wykonać optymalizację parametrów modelowych energii Gibbsa faz układu fazowego metodą Calphad. - - - - - - - - - - -
M_U004 Umie skonstruować własną termodynamiczną bazę danych SGTE układu dwuskładnikowego i na jej podstawie obliczy wykres stabilności faz. - - - - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Potrafi myśleć w sposób kreatywny i przedsiębiorczy w celu komercjalizacji badań naukowych - - - - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 80 godz
Punkty ECTS za moduł 5 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 45 godz
Przygotowanie do zajęć 10 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 8 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 10 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe 5 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (15h):
Wykłady multimedialne

1. Układy fazowe jako mapy stabilności faz. Równowaga w termodynamice fenomenologicznej; energia swobodna Gibbsa, stan odniesienia SER, bazy danych termodynamicznych;
2. Roztwory: funkcje termodynamiczne roztworów, opis i sposoby wyznaczania właściwości termodynamicznych, równanie Gibbsa-Duhema, modele roztworów; powtórzenie
3. Układy jednoskładnikowe: graficzna reprezentacja równowagi faz, diagram fazowy, układy dwuskładnikowe, reakcje niezmiennicze;
4. Interpretacja geometryczna równowagi faz: Metody obliczania układu dwu- i trójskładnikowego; wykresy T-X i wykresy izotermiczne typu trójkąta Gibbsa;
5. Roztwory trójskładnikowe: Równowaga faz w układzie trójskładnikowym, przykłady reakcji niezmienniczych, metody opisu faz skondensowanych, model podsieci;
6. Metoda Calphad; Nowoczesne oprogramowanie do obliczania wykresów fazowych; *konstrukcja baz danych SGTE, optymalizacja parametrów modelowych na podstawie danych eksperymentalnych termodynamicznych i topologii układu fazowego;

Ćwiczenia laboratoryjne (30h):
Laboratorium komputerowe

Wyznaczenie diagramu fazowego czystej substancji,
Obliczenie równowagi fazowej w układach dwuskładnikowych i trójskładnikowych zastosowanie programu Pandat (CompuTherm) do obliczeń termodynamicznych.
Konstrukcja baz danych SGTE do obliczeń termodynamicznych.
Modelowanie energii Gibbsa faz techniką CALPHAD – Optymalizacja parametrów modelowych na podstawie danych eksperymentalnych: termodynamicznych i topologii układu fazowego;
Obliczenia diagramu równowagi typu T-x i cięcia izotermicznego typu Gibbsa.
Obliczenia rzutu likwidusu i izoplet układu trójskładnikowego.
Przykład zastosowania oprogramowania FactSage, ThermoCalc.

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

Warunkiem zaliczenia i dopuszczenia do egzaminu jest obecność na wszystkich ćwiczeniach laboratoryjnych i wykładach oraz zaliczenie kolokwium zaliczeniowego w pierwszym lub ewentualnie drugim terminie.

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: 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.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena jest obliczana wg. wzoru:
ocena końcowa = ocena z zaliczenia ćwiczeń laboratoryjnych (kolokwium)
Przy zaliczeniach poszczególnych zajęć stosuje się następujące oceny:
91 – 100%: bardzo dobry (5.0)
81 – 90%: plus dobry (4.5)
71 – 80%: dobry (4.0)
61 – 70%: plus dostateczny (3.5)
50 – 60%: dostateczny (3.0)

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

Tryb wyrównywania zaległości – praca własna pod kontrolą prowadzącego.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Nie podano wymagań wstępnych lub dodatkowych.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. F. Rhines: Phase diagrams in metallurgy, Mc Graw Hill, 1956
2. A. Prince: Alloy phase equilibria, Elsevier, 1966
3. N.Saunders, A.P.Miodownik, CALPHAD, Calculation of Phase Diagrams, A Comprehensive
Guide, Pergamon, 1998
4. K.Hack: The SGTE Casebook: Thermodynamics at Work, The Institute of Materials, Wyd. II, 2008
5. D.R.Gaskell: Introduction to the Thermodynamics of Materials, Wydanie 4 lub 5, 2008, CRC Press
ISBN 9781591690436
6. A.D. Pelton, Phase Diagrams and Thermodynamic Modeling of Solutions, Wyd. 1, Elsevier 2018,
ISBN-13: 978-0128014943, ISBN-10: 0128014946
7. Z-K. Liu, Y. Wang, Computational Thermodynamics of Materials, Wyd 1, Cambridge University Press,
2016, ISBN-10: 0521198968, ISBN-13: 978-0521198967
Additionally:
8. H.L. Lukas, S.G. Fries, B. Sundman, Computational thermodynamics: the CALPHAD method, Cambridge
University Press, 2007, ISBN: 9780521868112

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1. B.Onderka: “Comment on the “Geometrical” Muggianu”, Calphad, 16(3) (1992) 279-281
2. B.Onderka, K.Fitzner: “General Method of Interpreting Compound-Forming Molten Binary Alloys”, Arch.
Hutn., 4 (1985) 443
3. J.Charles, A.Mouloud, J.Hertz, Z.Moser, B.Onderka: “Coherency of Experimental Thermodynamic Functions
and Phase Diagram in Ga-Mg System”, Arch.Met., 34 (1989) 3
4. B.Onderka, J.Wypartowicz, M.Hämäläinen: “Lead Activities and Ternary Miscibility Gap in the Cu-Pb-Fe
Liquid Solutions”, Calphad 17(1) (1993) 1-16
5. B.Onderka, M.Sukiennik, K.Fitzner, “Determination of the Stability of Al11.8FeMn1.6Si1.6 Quaternary
Phase Existing in the Al-Mn-Fe-Si System”, Arch. Metall., 45(2) (2000) 119-132
6. B.Onderka, L.A.Zabdyr; A New Critical Assessment of the Copper-lead System, Scand. J. Metall, 30(5)
(2001) 320-323
7. T.Studnitzky, B.Onderka, R.Schmid-Fetzer, “Phase Formation and Reaction Kinetics in the Vanadium-
Tin System”, Z.Metallkd., 93(1), 48-57 (2002)
8. J.Unland, B.Onderka, A.Davydov, R.Schmid-Fetzer, Thermodynamics and Phase Stability in the Ga-N
System, J. Crystal Growth, 256, 33-51 (2003)
9. B.Onderka, T.Pomianek, J.Romanowska, G.Wnuk, J.Wypartowicz, Solubility of Lead in Liquid Iron by
Equilibrium Vapour Saturation and the Assessment of Fe–Pb System, Arch Metall. Mater, 49(1), 143-153
(2004)
10. I.Isomäki, M.Hämäläinen, W.Gierlotka, B.Onderka, K.Fitzner, Thermodynamic evaluation of the In–Sn–O
system, J. Alloys Comp., 423, 173-177 (2006)
11. B.Onderka, D.Jendrzejczyk-Handzlik, K.Fitzner, Thermodynamic Properties and Phase Equillibria in the
Ternary Cu-Pb-Fe System, Arch. Met. Mater., 58(2) (2013) 541-548.
12. B. Onderka, A. Debski, W. Gasior, Thermodynamic Assessment of the Bi-In-Zn System, Arch. Met.
Mater., 60(2), 567-575 (2015)
13. B. Onderka, K. Fitzner, M. Kopyto, W. Przybyło, Thermodynamics of Bi2O3-SiO2 System, J. Min. Metall. Sect. B-Metall., 53(3) B, 223–231 (2017)
14. J. Łapsa, B. Onderka, DTA Determination of Phase Equilibria in the Ternary Ag-Sb-Sn System, J.Phase Equil.Diff., 40(1), 53-63 (2019)

Informacje dodatkowe:

Brak