Detail předmětu

Teorie komplexních fázových přeměn

FSI-WKFAk. rok: 2026/2027

S využitím zákonitostí termodynamiky, teorie reakčních rychlostí, teorie difuze, krystalografie a poznatků o fázovém rozhraní kurs uvádí kriteria fázové rovnováhy a vysvětluje termodynamické příčiny, časový průběh, mechanismus a výsledky fázových přeměn. Hlavní pozornost je věnována přechodu z tuhé do tekuté fáze, dále pak difuzním i bezdifuzním přeměnám v tuhém stavu, s přednostním zaměřením na kovy a jejich slitiny. Pouze základní informace jsou poskytnuty o přeměnách v technické keramice a plastech, neboť ty jsou předmětem jiné výuky.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

7

Garant předmětu

prof. Ing. Vlastimil Vodárek, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav materiálových věd a inženýrství (ÚMVI)

Vstupní znalosti

Nezbytná je základní znalost krystalografie, fází a fázových diagramů, mechanického a tepelného zpracování materiálů, jejich struktury a vlastností. Žádoucí je znalost základů termodynamiky a kinetiky fázových přeměn a zákonitostí difuze.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Zápočet: Podmínkou udělení zápočtu je přítomnost ve všech seminářích a praktických cvičeních, znalostmi podložená a aktivní účast na jejich programu, správné vypracování zadaných úkolů a splnění podmínek průběžné kontroly znalostí. Při omluvitelném nesplnění některé z těchto podmínek zadá vedoucí cvičení náhradní úkoly a zkontroluje jejich splnění.
Zkouška: Vztahuje se k celému rozsahu látky zadané vyučujícím a obvykle sestává z písemné a ústní části.V písemné části jsou pomocí souboru orientačních otázek prověřeny základní získané poznatky. Při ústní zkoušce se prokazuje hloubka a provázanost znalostí, přesnost jejich interpretace, schopnost samostatného úsudku a jeho obhájení.
Výsledná klasifikace studenta: Podle platného slovního a číselného hodnocení. Zahrnuje výsledky písemné i ústní části zkoušky, při zohlednění závěrečného celkového hodnocení ze seminářů a cvičení
Přednášky nejsou povinné; vzhledem k pokročilé etapě a specializaci studia se dává přednost samostudiu zadané látky, odborným sdělením a diskusím, projektovému vyučování a konzultacím.
Praktická cvičení a semináře jsou povinné. Presenci vždy kontroluje vyučující. Ten také určí způsob náhrady omluvitelné absence, obvykle zadáním a kontrolou individuálního úkolu.

Učební cíle

V tomto předmětu mají studenti získat obecné teoretické poznatky o vnějších i vnitřních podmínkách ovliňujících stabilitu struktury a typ i průběh fázových přeměn v různých soustavách; porozumět podstatě, příčinám, průběhu, výsledkům a účelu jednotlivých typů přeměn; osvojit si dovednosti umožňující řízenou aplikaci získaných poznatků.
Získané znalosti mají teoretický charakter, lze je však využít v badatelském a aplikovaném výzkumu i v praxi, např. při optimalizaci výrobních a zpracovatelských technologií pro vývoj a výrobu materiálů s žádoucím složením, strukturou a vlastnostmi, při ovlivnění stability výchozí struktury materiálů a degradačních pochodů v průběhu jejich exploatace.

Studijní opory

Studijní texty a odkazy na další materiály jsou umístěny na E-learningu

Základní literatura

Cahn, R. W. - Haasen, P. - Krammer, E. J. : Materials Science and Technology. Vol. 5, Vol. Editor Haasen, P.: Phase Transformations in Materials. , , 0
Christian, J. W.: The Theory of Transformations in Metals and Alloys, , 0
Porter, D. A. - Easterling, K. E. : Phase Transformations in Metals and Alloys. , , 0

Doporučená literatura

Ashby, M. F. - Jones, D. R. H.: .: Engineering Materials, an Introduction to their Properties and Applications. Vol. 1,2, , 0
Callister, W. D. Jr.: Material Science and Engineering. An Introduction. 3rd Edition, , , 0
Ohring, M.: Engineering Materials Science. , , 0

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program N-MTI-P magisterský navazující 1 ročník, letní semestr, povinný, je součástí profilujícího základu

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Vlastimil Vodárek, CSc.

Osnova

1. Rozdělení fázových přeměn.
2. Krystalizace čistých kovů.
3. Krystalizace tuhých roztoků.
4. Krystalizace tuhých roztoků.
5. Krystalizace eutektik a peritektik.
6. Alotropické, polymorfní přeměny a masivní přeměny v tuhém stavu.
7. Alotropické, polymorfní přeměny a masivní přeměny v tuhém stavu.
8. Eutektoidní reakce.
9. Bainitické reakce.
10. Martenzitické přeměny.
11. Martenzitické přeměny.
12. Rozpad přesycených tuhých roztoků.
13. Rozpad přesycených tuhých roztoků.

Laboratorní cvičení

14 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Vlastimil Vodárek, CSc.

Osnova

1. Hodnocení chemické nehomogenity v litých materiálech.
2. Hodnocení chemické nehomogenity v litých materiálech.
3. Vyhodnocení kalorimetrických měření a určení fázové transformační energie.
4. Vyhodnocení kalorimetrických měření a určení fázové transformační energie.
5. Hodnocení mikrostruktury, řešení Avramiho rovnice a sestrojení části kinetického diagramu.
6. Hodnocení mikrostruktury, řešení Avramiho rovnice a sestrojení části kinetického diagramu.

Cvičení

12 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Vlastimil Vodárek, CSc.

Osnova

1. Základní pojmy první věty termodynamiky, termochemické zákony.
2. Řešení příkladů.
3. Základní pojmy druhé věty termodynamiky, kriteria rovnováhy a samovolných dějů.
4. Řešení příkladů.
5. Základní pojmy kinetiky fázových přeměn.
6. Řešení příkladů.
7. Zákonitosti difuze, řešení příkladů.