Ukončeno v akademickém roce 2024/2025
Nauka o materiálu
| Typ studia | bakalářské |
|---|---|
| Jazyk výuky | angličtina |
| Kód | 330-0307/04 |
| Zkratka | NM |
| Název předmětu česky | Nauka o materiálu |
| Název předmětu anglicky | Materials Science |
| Kreditů | 5 |
| Garantující katedra | Katedra aplikované mechaniky |
| Garant předmětu | doc. Ing. František Fojtík, Ph.D. |
Osnova předmětu
1. Úvod – základní skupiny konstrukčních materiálů. Vazby v pevných látkách. Krystalická a amorfní struktura. Skupiny kovů a krystalové struktury. Značení rovin a směrů v krystalografii.
2. Bodové a čárové mřížkové poruchy a jejich interakce. Pohyb dislokací. Difůze v kovech. Fázové přeměny a základní binární diagramy.
3. Zpevnění monokrystalu a polykrystalického kovu. Teoretická pevnost krystalických materiálů. Tahová zkouška a mechanické vlastnosti materiálu. Hookeův zákon. Elastické, plastické, viskoelastické a viskoplastické chování materiálu. Další zkoušky napěťově deformačního chování materiálu. Zkoušky tvrdosti.
4. Vztah vnějších a vnitřních sil. Metoda řezu. Koncept napětí a koncept deformace. Poissonův zákon. Obecný Hookeův zákon pro elastický izotropní materiál. Druhy anizotropie a návaznost na strukturu materiálu. Rozměry charakteristického elementu různých materiálů.
5. Koncentrace napětí. Faktor intenzity napětí. Křehký a tvárný lom materiálů, lomová houževnatost. Tranzitní teplota. Zkouška vrubové houževnatosti.
6. Časově proměnné namáhání vedoucí k únavě materiálu. Fáze únavového poškození. Mez únavy. Zkoušky vysokocyklové a nízkocyklové únavy materiálu. Křivky životnosti. Vliv vrubu a funkčních parametrů. Přístupy pro stanovení životnosti.
7. Mechanismy iniciace creepového poškození. Zkoušky tečení a relaxace. Životnost konstrukčních prvků při creepu.
8. Zbytková napětí. Destruktivní a nedestruktivní metody měření zbytkových napětí. Základy defektoskopie. Nedestruktivní metody: vizuální, ultrazvukové, magnetické, elektromagnetické a kapilární.
9. Základní typy koroze a mechanismy opotřebení funkčních povrchů. Klasifikace důsledků degradačních procesů.
10. Rovnovážný metastabilní a stabilní diagram železo uhlík. Rozdělení ocelí a litin. Tepelné zpracování ocelí.
11. Neželezné kovy. Slitiny Al, Mg a Ti. Vlastnosti, struktura, způsoby zpracování, technické aplikace. Superplastické materiály.
12. Keramické materiály. Vlastnosti a využití technické a porézní keramiky. Příčiny křehkosti. Skla – vlastnosti, zkoušení a využití.
13. Polymery – základní rozdělení, chemické složení struktura a vlastnosti. Reologické modely napěťově-deformačního chování. Využití ve strojírenství.
14. Kompozity. Částicové a vláknové kompozity. Výhody kompozitů. Obecné zásady volby materiálu.
2. Bodové a čárové mřížkové poruchy a jejich interakce. Pohyb dislokací. Difůze v kovech. Fázové přeměny a základní binární diagramy.
3. Zpevnění monokrystalu a polykrystalického kovu. Teoretická pevnost krystalických materiálů. Tahová zkouška a mechanické vlastnosti materiálu. Hookeův zákon. Elastické, plastické, viskoelastické a viskoplastické chování materiálu. Další zkoušky napěťově deformačního chování materiálu. Zkoušky tvrdosti.
4. Vztah vnějších a vnitřních sil. Metoda řezu. Koncept napětí a koncept deformace. Poissonův zákon. Obecný Hookeův zákon pro elastický izotropní materiál. Druhy anizotropie a návaznost na strukturu materiálu. Rozměry charakteristického elementu různých materiálů.
5. Koncentrace napětí. Faktor intenzity napětí. Křehký a tvárný lom materiálů, lomová houževnatost. Tranzitní teplota. Zkouška vrubové houževnatosti.
6. Časově proměnné namáhání vedoucí k únavě materiálu. Fáze únavového poškození. Mez únavy. Zkoušky vysokocyklové a nízkocyklové únavy materiálu. Křivky životnosti. Vliv vrubu a funkčních parametrů. Přístupy pro stanovení životnosti.
7. Mechanismy iniciace creepového poškození. Zkoušky tečení a relaxace. Životnost konstrukčních prvků při creepu.
8. Zbytková napětí. Destruktivní a nedestruktivní metody měření zbytkových napětí. Základy defektoskopie. Nedestruktivní metody: vizuální, ultrazvukové, magnetické, elektromagnetické a kapilární.
9. Základní typy koroze a mechanismy opotřebení funkčních povrchů. Klasifikace důsledků degradačních procesů.
10. Rovnovážný metastabilní a stabilní diagram železo uhlík. Rozdělení ocelí a litin. Tepelné zpracování ocelí.
11. Neželezné kovy. Slitiny Al, Mg a Ti. Vlastnosti, struktura, způsoby zpracování, technické aplikace. Superplastické materiály.
12. Keramické materiály. Vlastnosti a využití technické a porézní keramiky. Příčiny křehkosti. Skla – vlastnosti, zkoušení a využití.
13. Polymery – základní rozdělení, chemické složení struktura a vlastnosti. Reologické modely napěťově-deformačního chování. Využití ve strojírenství.
14. Kompozity. Částicové a vláknové kompozity. Výhody kompozitů. Obecné zásady volby materiálu.
E-learning
ne
Povinná literatura
Sobotová, J. a kol. Nauka o materiálu I. a II ČVUT v Praze 2016
Sobotová, J. Nauka o materiálu I. a II. Cvičení, ČVUT v Praze 2022
Halama, R. a kol. Vlastnosti a zkoušení materiálu, Skripta VŠB-TU Ostrava, https://projekty.fs.vsb.cz/463/?ucebni-opory
Bronček, J. Technické materiály a polotovary, Praha : Raabe, [2017]
Shackelford, James F. Introduction to materials science for engineers, Cham, Switzerland : Springer, [2023]
Sobotová, J. Nauka o materiálu I. a II. Cvičení, ČVUT v Praze 2022
Halama, R. a kol. Vlastnosti a zkoušení materiálu, Skripta VŠB-TU Ostrava, https://projekty.fs.vsb.cz/463/?ucebni-opory
Bronček, J. Technické materiály a polotovary, Praha : Raabe, [2017]
Shackelford, James F. Introduction to materials science for engineers, Cham, Switzerland : Springer, [2023]
Doporučená literatura
Brian S. Mitchell, Materials Engineering and Science: Principles, Properties, and Processes, Wiley, [2023]
Kopec, B.: Nedestruktivní zkoušení materiálů a konstrukcí, Česká společnost pro nedestruktivní testování, Akademické nakladatelství CERM, Brno, [2008]
Kopec, B.: Nedestruktivní zkoušení materiálů a konstrukcí, Česká společnost pro nedestruktivní testování, Akademické nakladatelství CERM, Brno, [2008]