C.4.1. Badania struktury materiałów

C.4.1.
Badania struktury materiałów
KIERUNEK:
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA
Semestr — wymiar godzin (W, C, L); punkty:
V —W45, L45, E; pkt. 8
WYKŁADY:
Stereologia: Jakościowe metody oceny struktury. Udział objętościowy i jego
estymacja. Ocena błędu metody. Powierzchnia względna i jej estymacja. Ocena długości układu linii
na płaszczyźnie. Ocena stopnia zorientowania. Pomiar liczebności cząstek. Ocena wielkości ziarna.
Porównywalność wyników. Analiza przestrzennych układów kul. Ocena kształtu i sposobu rozmieszczenia cząstek. Związki parametrów stereologicznych struktury oraz jej własności. Fraktografia ilościowa. Automatyzacja pomiarów w stereologii.
Mikroskopia elektronowa: Techniki badawcze wykorzystujące wiązkę elektronów. Budowa mikroskopów elektronowych. Podstawy optyki elektronowej. Powstawanie obrazu (kontrast) w mikroskopach elektronowych. Mikroskop transmisyjny – obraz w jasnym i ciemnym polu widzenia, kontrast
dyfrakcyjny i fazowy. Zasady dyfrakcyjne powstawania obrazu w mikroskopie, zdolność rozdzielcza
mikroskopu. Rozpraszanie elektronów w preparatach, kontrast dyfrakcyjny. Zastosowanie metod mikroskopii elektronowej w badaniach struktury metali i stopów. Badania defektów struktury krystalicznej. Powstawanie obrazu w mikroanalizatorze rentgenowskim.
Rentgenografia strukturalna: Podstawy dyfrakcji promieni rentgenowskich, prawo Bragga, naprężenie
promieniowania ugiętego (czynniki: polaryzacyjny, atomowy, strukturalny, temperaturowy, Lorentza,
absorpcyjny, krotności płaszczyzn sieciowych). Natura i źródła promieniowania rentgenowskiego,
widma promieniowania rentgenowskiego, energia całkowita promieniowania białego i natężenie serii
K i L, absorpcja promieni rentgenowskich, filtry i inne metody badania struktury krystalicznej: Lauego, Deba’ya-Scherrera, obracanego kryształu. Dyfraktometr rentgenowski – budowa i zastosowanie,
jakościowa i ilościowa analiza fazowa, precyzyjny pomiar stałych sieciowych, badanie tetragonalności
martenzytu, ilościowa analiza austenitu szczątkowego, określenie tekstury.
Podstawowe pojęcia ilościowego opisu struktury materiałów. Istota metod stereologicznych. Badanie
udziału objętościowego, powierzchni właściwej oraz liczebności cząstek. Zliczanie obiektów na płaszczyźnie oraz ocena długości linii. Estymacja rozkładów wielkości elementów strukturalnych. Podstawowe elementy oceny statystycznej wyników badań strukturalnych. Przygotowanie próbek do badań
ilościowych. Automatyzacja pomiarów – sprzęt i oprogramowanie do analizy struktury. Cyfrowa rejestracja struktury. Podstawowe filtry i przekształcenia używane w badaniach struktury materiałów.
Możliwości i ograniczenia metod analizy obrazu. Normalizacja manualnych oraz automatycznych
metod ilościowej oceny struktury materiałów. Przykłady innych metod ilościowego badania struktury:
faktografia ilościowa, badania mikrotomograficzne, mikroanaliza rentgenowska, badania dyfrakcyjne.
LABORATORIUM: Ocena udziału objętościowego porów. Ocena wielkości ziarna materiału jednofazowego. Wyznaczenie rozkładu wielkości cząstek fazy rozproszonej. Ocena stopnia zanieczyszczenia wtrąceniami niemetalicznymi. Automatyzacja pomiarów, programy do analizy obrazu.
Budowa i obsługa mikroskopów elektronowych. Badania wydzieleń i obcych faz. Przygotowanie preparatów. Metody jakościowe i ilościowe w badaniach strukturalnych. Technika replik matrycowych i
ekstrakcyjnych. Technika cienkich folii. Wyznaczanie stałej mikroskopu, Analiza fazowa. Dyfraktogramy punktowe. Badania fraktograficzne. Metody ilościowe mikroanalizy rentgenowskiej.
Jakościowa analiza fazowa substancji jednofazowej za pomocą dyfraktometru rentgenowskiego.
Jakościowa analiza fazowa substancji wielofazowej za pomocą dyfraktometru rentgenowskiego.
Określenie ilości austenitu szczątkowego w zahartowanej stali za pomocą dyfraktometru rentgenowskiego jako przykład ilościowej analizy fazowej. Wykorzystanie metody dyfraktometrycznej do określenia tetragonalności martenzytu w zahartowanej stali konstrukcyjnej. Precyzyjny pomiar parametrów
sieci krystalograficznej za pomocą dyfraktometru rentgenowskiego. Pomiar makronaprężeń za pomocą dyfraktometru rentgenowskiego. Ocena wpływu wybranych parametrów struktury na własności
mechaniczne materiałów (ocena struktury wykonywana manualne). Cyfrowa rejestracja obrazu struktury oraz obróbka obrazu. Manualna i automatyczna ocena wielkości ziarna. Ocena porowatości i zanieczyszczenia wtrąceniami niemetalicznymi. Badanie rozkładów wielkości, klasyfikacja wydzieleń.
Powtarzalność, odtwarzalność i pracochłonność analizy strukturalnej. Przygotowanie raportów z ba32
dań strukturalnych.
Osoba odpowiedzialna za przedmiot: Dr hab. inż. Stanisław Pytel, prof. PK
Jednostka organizacyjna:
Instytut Inżynierii Materiałowej (M-2)
33