(Microsoft PowerPoint - 0_Materia

MATERIAŁOZNAWSTWO
Wydział Mechaniczny,
Mechatronika, sem. I
dr inż. Hanna Smoleńska
Prowadzący :
dr inż. Hanna Smoleńska –
Katedra Inżynierii Materiałowej i
Spajania, Wydz. Mechaniczny
Kontakt:
[email protected]
Żelbet, pokój nr 130
Literatura podstawowa:
1. Głowacka M., Zieliński A., (red.) Podstawy materiałoznawstwa, Politechnika
Gdańska, Gdańsk, 2011, http://www.mech.pg.gda.pl/katedra/imis/wpcontent/blogs.dir/49/files/2012/05/skrypt.htm
2. Głowacka M. (red.). Metalozawstwo, Politechnika Gdańska, Gdańsk, 1996
3. Przybyłowicz K.: Metaloznawstwo. WNT, Warszawa, 1992.
4. Dobrzański L.A.: Podstawy nauki o materiałach i metaloznawstwo. WNT,
Warszawa, 2002.
5. Dobrzański L.A.: Materiały inżynierskie i projektowanie materiałowe. WNT,
Warszawa, 2005.
6. Przybyłowicz K., Przybyłowicz J.: Materiałoznawstwo w pytaniach i
odpowiedziach. WNT, Warszawa, 2007.
Literatura uzupełniajaca:
1. Ashby F.A., Jones D.R.: Materiały inżynierskie. Tom I i II. WNT, Warszawa,
1995.
2. Callister W.D.: Materials Science and Engineering. Wiley and Sons, 20002006.
3. Dobrzański L.A.: Metalowe materiały inżynierskie. WNT, Warszawa, 2004.
Materiały pomocnicze
• Skrypt do „Podstaw materiałoznawstwa”
• http://www.mech.pg.gda.pl/katedra/imis/st
udenci/skrypty/
• Logowanie
• Login: kimis
• Hasło: kimis2011
TEMATY WYKŁADÓW
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
Charakterystyka ciał stałych
Struktura materiałów
Defekty struktury
Budowa stopów metali
Układy równowagi fazowej
Układ równowagi żelazo-węgiel
Stopy żelaza
Krystalizacja materiałów metalowych
Obróbka plastyczna tworzyw metalowych
Obróbka cieplna tworzyw metalowych
Właściwości materiałów
Degradacja materiałów
Stopy metali nieżelaznych
Tworzywa niemetalowe
ZASADY ZALICZENIA
• Pytania typu egzaminacyjnego:
http://www.mech.pg.gda.pl/katedra/imis/zmk/48-2/
• Egzamin, 3 terminy: zerowy, podstawowy i
poprawkowy
• 8 do 10 pytań – 45 minut
• Próg zaliczenia: 51%
• Ściąganie (w dowolnej formie)
powoduje usunięcie z sali i możliwość
zdawania dopiero w terminie
poprawkowym!
Co to jest materiałoznawstwo i do
czego jest potrzebne?
Co to jest materiałoznawstwo i do czego jest potrzebne?
Dziedzina wiedzy zajmująca się:
• badaniem składu chemicznego, struktury i właściwości
materiałów metalowych i niemetalowych
oraz
• badaniem wpływu zmian składu chemicznego i struktury na
właściwości materiałów (Inżynieria materiałowa)
w celu
• opracowania nowych tworzyw lub udoskonalania istniejących
tworzyw,
• przewidywania wpływu ich syntezy i przetwarzania na
właściwości,
• przewidywania zachowania się materiałów w czasie pracy,
• rozwiązywania zaistniałych problemów materiałowych.
Trochę historii
• Przełom
XVIII/XIX wieku: odkrycie, ze stal jest stopem*
żelaza z węglem, na podstawie eksperymentu
polegającego na stopieniu tygla wykonanego z żelaza z
włożonym do niego diamentem.
• Analiza chemiczna stała się główną metodą
charakteryzowania metali. (Rozpatrywano związki między
składem chemicznym i technologią wykonania materiałów
metalowych z podstawowymi cechami użytkowymi, takimi
jak: twardość, kruchość, plastyczność).
*Stop – tworzywo składające się z metalu stanowiącego osnowę, do
którego wprowadzono co najmniej jeden pierwiastek (metal lub niemetal)
w celu zmiany jego właściwości w żądanym kierunku.
Badanie „anatomii metali” - R. A. Réaumur, który w 1722 roku podjął próbę
wizualnego wniknięcia w wewnętrzną budowę stopu żelaza.
Jako pierwszy w świecie, badając pod mikroskopem przy powiększeniu
prawdopodobnie mniejszym niż 150x „ziarno stali”, wykonał graficzny
schemat wewnętrznej budowy stali, którą to budowę określił jako komórkową.
Sformułowany przez Réaumura pogląd, że obróbkę cieplna stali należy
tłumaczyć zachodzącymi w niej przemianami wewnętrznymi, ukierunkował
dociekania i badania metali i stopów metalicznych w następnych latach.
Budowa komórkowa stali oglądana pod
mikroskopem przez Réaumura w 1722r.:
M- komórki, V- pustki
Połowa XIX wieku: powstanie nowej dyscypliny –
metalografii, zajmującej się badaniem i opisywaniem
mikrostruktury metali, do czego doprowadził wynalazek
mikroskopu świetlnego, umożliwiającego badanie w świetle
odbitym nieprzezroczystych
materiałów - (H.C. Sorby).
Przeprowadzono pierwsze
badania mikrostruktury stali.
Połowa XIX wieku: opracowanie metod
charakteryzowania właściwości mechanicznych
materiałów oraz procedur badań.
Wykrycie efektów związanych z odkształceniem
sprężystym i plastycznym metali.
Pierwsze badania nad wpływem składu chemicznego
materiałów i ich obróbki cieplnej na mikrostrukturę oraz
związku mikrostruktury z właściwościami użytkowymi.
Początek prac nad zjawiskiem prowadzącym do
umocnienia stali podczas hartowania (koniec prac –
początek I wojny światowej).
Koniec XIX wieku: wynalezienie dokładnej metody
pomiaru temperatury przy pomocy termopary (Le
Chatelier), co pozwoliło na wyznaczanie wykresów
równowagi fazowej, przy zastosowaniu
termodynamicznych zasad opracowanych przez Gibbsa.
Wykresy ilustrują skład fazowy (strukturę) stopów w
funkcji składu chemicznego i temperatury.
Wykresy mają do dziś podstawowe znaczenie przy
projektowaniu stopów.
Początek XX wieku: wykształcenie się nowej
dyscypliny nazwanej metaloznawstwem, której
częścią składową jest metalografia.
Metaloznawstwo zajmuje się badaniem budowy
fazowej materiałów metalowych oraz zachodzących
w niej przemian z punktu widzenia mikrostruktury,
oraz jej relacji z technologią i właściwościami,
głównie mechanicznymi.
Początek XX wieku: odkrycie przez von Lauego
dyfrakcji promieni X na sieci krystalicznej i
stwierdzenie, przez Braggów, za ich pomocą, że
metale mają strukturę krystaliczną.
Włączenie krystalografii w obszar zainteresowania
metaloznawstwa, co otworzyło możliwość zmiany skali
rozpatrywania struktury metali.
Lata 20. XX wieku: stworzenie podstaw
elektronowej teorii metali, wiążącej podstawowe
właściwości ciał stałych z zachowaniem elektronów
oraz podstaw teorii defektów budowy krystalicznej.
Początek stosowania strukturalnego podejścia do
innych materiałów niż metale.
Lata 40. XX wieku: wyodrębnienie nowej dyscypliny
fizyki metali, a następnie jej przekształcenie w fizykę
ciała stałego – w wyniku zainteresowania innymi
materiałami, głównie półprzewodnikami.
Połowa XX wieku: zastosowanie mikroskopu
elektronowego, o większej zdolności rozdzielczej niż
mikroskop świetlny, do badań struktury materiałów.
Możliwości równoległej analizy chemicznej w mikroskali
oraz identyfikacji faz.
Początek lat 60. XX wieku: umocnienie świadomości,
że w odniesieniu do różnych klas materiałów stosuje się
to samo podejście oraz dla ich badania wykorzystuje się
te same metody doświadczalne, co doprowadziło do
wyłonienia nauki o materiałach i inżynierii materiałowej,
które włączyły w swoje ramy następujące dziedziny:
metaloznawstwo,
ceramikę,
fizykochemię polimerów,
fizykę ciała stałego,
krystalografię,
chemię fizyczną
oraz elementy dyscyplin inżynierskich związanych
bezpośrednio z materiałami.