Skip to main content
Skip header

Advanced materials and technologies

* Exchange students do not have to consider this information when selecting suitable courses for an exchange stay.

Course Unit Code637-3021/02
Number of ECTS Credits Allocated4 ECTS credits
Type of Course Unit *Compulsory
Level of Course Unit *Second Cycle
Year of Study *First Year
Semester when the Course Unit is deliveredWinter Semester
Mode of DeliveryFace-to-face
Language of InstructionCzech
Prerequisites and Co-Requisites There are no prerequisites or co-requisites for this course unit
Name of Lecturer(s)Personal IDName
LOS35doc. Dr. Ing. Monika Losertová
Summary
Learning Outcomes of the Course Unit
Získané znalosti: Student bude po absolvování předmětu umět:
- klasifikovat a objasnit jednotlivé technologie;
- definovat vliv základních parametrů jednotlivých technologií přípravy na vlastnosti vybraných typů materiálů;
- vysvětlit souvislosti mezi strukturou a základními vlastnostmi progresivních materiálů;
- formulovat výhody a nevýhody aplikací jednotlivých typů materiálů v různých odvětvích.
Získané dovednosti: student bude schopen
- provést výběr technologie pro přípravu materiálu s požadovanými vlastnostmi pro dané podmínky provozování;
- optimalizovat materiálové a technologické parametry procesů z hlediska přípravy vybraných materiálů s požadovanými vlastnostmi, účinnosti procesu nebo možných interakcí s okolním prostředím;
- porovnat a vybrat jednotlivé typy materiálů podle vybraných vlastností pro konkrétní aplikace;
- optimalizovat materiálové a technologické požadavky pro výrobu těchto materiálů;
- doporučit vhodné tepelně-mechanické zpracování pro modifikaci struktury a optimalizaci vlastností materiálů.
Course Contents
1. Přehled používaných materiálů, jejich vlastností, oblastí použití. Přehled základních technologií pro přípravu speciálních slitin a materiálů.
2. Slitiny Ni, Co a superslitiny na bázi Fe, Co a Ni. Vliv technologie přípravy na vlastnosti: vakuově indukční tavení (VIM), obloukové (VAR) a elektrostruskové (ESR) přetavení, směrová krystalizace. Fyzikálně-metalurgické charakteristiky, mechanické a korozní vlastnosti za běžných i vysokých teplot, použití.
3. Slitiny titanu. Příprava pomocí VIM, VAR, ESR. Rozdělení slitin Ti podle struktury (alfa, beta, alfa+beta).
4. Fázové přeměny v Ti slitinách. Precipitační procesy a deformační charakteristiky. Vliv různých variant tepelného zpracování na mikrostrukturní charakteristiky Ti slitin. Aplikace v souvislosti s technologiemi přípravy slitin.
5. Slitiny lehkých kovů. Metody přípravy, struktury a vlastnosti. Tepelné zpracování a vliv na mikrostrukturu a funkční vlastnosti materiálů. Oblasti aplikací.
6. Intermetalické sloučeniny (IMC). VIM intermetalických slitin. ExoMelt proces. Mechanické legování při přípravě intermetalických slitin a IMC kompozitů. Vliv parametrů procesu na vlastnosti produktu. Struktura a fázová stabilita IMC. Antifázové hranice a domény. Vlastnosti mechanické, elektromagnetické, korozní, tepelné, supravodivé. Rozdělení intermetalických materiálů, přehled, struktura, vlastnosti a příklady použití.
7. Slitiny s jevem tvarové paměti. Výroba a tepelně-mechanické zpracování. Princip paměťového jevu, strukturní charakteristiky, příklady materiálů (slitiny TiNi, TiNb, Cu-Ni-Al aj.), použití.
8. Funkčně-gradientní materiály. Definice a princip gradientního působení. Technologie přípravy (plazmová technologie, technologie CVD a PVD, selektivní laserové tavení, laserové legování, aj.). Struktura, příklady systémů, použití.
9. Polymery, rozdělení podle typu řetězce, podle reakce vzniku a podle chování za vysokých teplot. Vzorce a názvosloví. Mikrostruktura, krystalizace, viskoelastické vlastnosti, degradace. Oblasti aplikací.
10. Kompozitní materiály. Technologie výroby a parametry. Typy materiálů podle zpevňujících složek a matricí. Princip kompozitního působení. Popis struktury. Mechanika kompozitních materiálů. Materiálové charakteristiky. Použití.
11. Kovové pěny a porézní materiály. Přehled, princip a srovnání technologií přípravy. Vliv parametrů procesu na charakteristiky materiálů. Mikrostruktura, fyzikálně- metalurgické vlastnosti, přednosti a použití.
12. Kovová skla. Fyzikálně-metalurgické charakteristiky, stabilita struktury. Technologie přípravy. Příklady materiálů, jejich vlastnosti, výhody a omezení použití.
Recommended or Required Reading
Required Reading:
[1] LOSERTOVÁ, M. Technologies of special alloys. Study support, VŠB-TU Ostrava, 2015.
[2] LOSERTOVÁ, M. Advanced Materials. Study support, 2015. on line on http://katedry.fmmi.vsb.cz/Opory_FMMI_ENG/AEM/Technology%20of%20Special%20Alloys.pdf
[3] SMALLMAN, R. E., and A.H.W.NGAN. Physical Metallurgy and Advanced Materials. 7th edition. Elsevier Ltd. 2007. ISBN 978-0-7506-6906-1
[4] ASHBY M.F. a D.R.H. JONES. Engineering Materials 2. An Introduction to Microstructures, Processing and Design. Third Edition. Butterworth-Heinemann Oxford. ISBN–13: 978-0-7506-6381-6
[1] LOSERTOVÁ, M. Technologie speciálních slitin. Ostrava: VŠB-TU Ostrava, 2013. ISBN 978-80-248-3379-8
[2] LOSERTOVÁ, M. Progresivní materiály. Ostrava: VŠB-TU Ostrava, 2012. 268 s. ISBN 978-80-248-2575-5. (on line přístupné na http://www.person.vsb.cz/archivcd/FMMI/PGM/index.htm)
[3] STRNADEL, B. Řešené příklady a technické úlohy z materiálového inženýrství. Ostrava: Ostravské tiskárny, 1998, 334 s.
[4] SMALLMAN, R. E. a A. H.W. NGAN. Physical Metallurgy and Advanced Materials. 7th ed. Oxford: Elsevier Butterworth-Heinemann, 2007. ISBN 978-0-7506-6906-1.
[5] ASHBY M.F. a D.R.H. JONES. Engineering Materials 2. An Introduction to Microstructures, Processing and Design. Third Edition. Butterworth-Heinemann Oxford. ISBN–13: 978-0-7506-6381-6
Recommended Reading:
[1] DONACHIE, M.J. Titanium. A Technical Guide. ASM International Park, Ohio 2000, 381 s.
[2] ASHBY, M.F. et al. Metal Foams: A Design Guide. Elsevier, 2000, 251s.
[3] ASM Handbook, Volume 9, Metallography and Microstructure, 9th edition 2000, ASM International.
[4] ASM Handbook. Vol.2, Properties and Selection: Nonferrous Alloys and Special-Purpose Material. 10th edition, ASM International, 2000.
[1] DONACHIE, M. J. Titanium: a technical guide. 2nd ed. Materials Park: ASM International, 2000. ISBN 0-87170-686-5.
[2] ASHBY, M. F. et al. Metal Foams: A Design Guide. Elsevier, 2000, Boston: Butterworth-Heinemann, 251s. ISBN 0-7506-7219-6.
[3]VANDER VOORT, G. F., ed. ASM handbook. Volume 9, Metallography and microstructures. Materials Park: ASM International, 2004. ISBN 0-87170-706-3.
[4] FIALA, J., V. MENTL a P. ŠUTTA. Struktura a vlastnosti materiálů. Praha: Academia, 2003. 572 s. ISBN 80-200-1223-0
[5] ABEL, L. A., ed. ASM handbook: nonferrous alloys and special-purpose materials. Volume 2, Properties and selection: Materials Park: ASM International, 1990. ISBN 0-87170-378-5.
[6]BAREŠ, R. Kompozitní materiály. Praha: SNTL - Nakladatelství technické literatury, 1988, 328 s.
Planned learning activities and teaching methods
Lectures, Tutorials, Experimental work in labs, Project work, Other activities
Assesment methods and criteria
Task TitleTask TypeMaximum Number of Points
(Act. for Subtasks)
Minimum Number of Points for Task Passing
Credit and ExaminationCredit and Examination100 (100)51
        CreditCredit45 25
        ExaminationExamination55 15