Detail předmětu

Úvod do fyziky materiálů

FSI-WUFAk. rok: 2026/2027

Předmět Úvod do fyziky materiálů má poskytnout studentům teoretický základ nutný pro řešení materiálových problémů. Je koncipován jako fyzikální podklad užitných vlastností materiálů i jejich zpracovatelských technologií klasických i moderních. Zahrnuje též fyzikálněchemické základy výroby a zpracování keramických a makromolekulárních látek. Vytváří tak interdisciplinární vazbu s technologiemi nekovových materiálů. Znalost předmětu je předpokladem pro tvůrčí činnost v oboru materiálového inženýrství, strojírenské a slévárenské technologie.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Příslušnost k typu studijního programu

bakalářský

Garant předmětu

Ing. Martin Zelený, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav materiálových věd a inženýrství (ÚMVI)

Vstupní znalosti

Předmět navazuje na znalosti z oblasti atomové stavby, chemické termodynamiky, elektrochemie, krystalické stavby kovů, rovnovážných a nerovnovážných fázových přeměn s konkretizací na kovové soustavy, deformačního a lomového chování materiálů a znalostí struktury a vlastností základních skupin kovových a nekovových materiálů.

Způsob zakončení předmětu a pravidla hodnocení studentů

100% účast na cvičeních, odevzdání všech protokolů z laboratorních cvičení na odpovídající věcné i grafické úrovni, úspěšné absolvování dvou semestrálních testů. Při zkoušce jsou písemnou formou prověřovány znalosti tematických okruhů, se kterými jsou studenti na začátku semestru seznámeni. V ústní části zkoušky student prokáže dílčí znalosti a schopnost vyvození souvislostí a závěrů. Výsledná klasifikace zahrnuje: hodnocení laboratorních cvičení, výsledek písemné zkoušky a ústního pohovoru.
Účast ve cvičeních je povinná, neúčast musí být řádně omluvena. Kontrolována bude účast na cvičeních včetně dvou semestrálních testů, ověřujících znalosti probírané látky. Neúčast musí být řádně omluvena. V případě omluvené neúčasti bude dané téma nahrazováno formou individuálních zadání.

Učební cíle

Cílem předmětu Úvod do fyziky materiálů je seznámit studenty s vazbami mezi vnitřní stavbou reálných, kovových i nekovových krystalů i nekrystalických materiálů s jejich vlastnostmi a fyzikálními procesy jejich technologického zpracování. Úkolem předmětu je poskytnout poznatky o vztazích mezi fázovým složením a fázovými transformacemi v materiálech a mechanickými i křehkolomovými vlastnostmi. Získané znalosti jsou také fyzikálním podkladem jednotlivých zpracovatelských technologií.
Předmět „úvod do fyziky materiálů“ umožňuje studentům získat znalosti o vnitřní stavbě materiálů a o termodynamických a kinetických aspektech procesů, probíhajících v materiálech během jejich výroby a užití. Student se rovněž seznámí se souvislostmi vnitřní stavby materiálů a jejich vlastností.

Základní literatura

ANDERSON, J. C. Materials science for engineers. 5th ed. Cheltenham: Nelson Thornes, 2003, 664 s. ISBN 0748763651. (EN)
CALLISTER, William D. a David G. RETHWISCH. Materials science and engi neering: an introduction. 8th ed. Hoboken: Wiley, 2010, 885 s. ISBN 978-0-470-41997-7. (EN)
JONES, David R. H. a Michael F. ASHBY. Engineering Materials 1: An Introduction to Properties, Applications and Design. 4. Elsevier Science, 2011. ISBN0080966659. (EN)
JONES, David R. H. a Michael F. ASHBY. Engineering Materials 2: An Introduction to Microstructures and Processing. 4. Elsevier Science, 2012. ISBN 0080966683. (EN)
MUNZ, Dietrich a Theo FETT. Ceramics: mechanical properties, failure behaviour, materials selection. Berlin: Springer-Verlag, 1999, 298 s. ISBN 3-540-65376-7. (EN)
SMALLMAN, Raymond E. Modern physical metallurgy. Elsevier, 2016, 544 s. ISBN 9781483105970. (EN)
TROLIER-MCKINSTRY, Susan a Robert E. NEWNHAM. Materials engineering: bonding, structure, and structure-property relationships. Cambridge: Cambridge University Press, 2019, 618 s. ISBN 978-1-107-10378-8. (EN)

Doporučená literatura

ASKELAND, Donald R. a Pradeep P. PHULÉ. Science and engineering of materials. 4th ed. Pacific Grove: Books/Cole-Thomson Learning, 2003, 1003 s. ISBN 0534953735. (EN)
KRATOCHVÍL, Petr, P. LUKÁČ a B. SPRUŠIL. Úvod do fyziky kovů I. Praha: SNTL, 1984, 243 s. (CS)
LEJČEK, Pavel a Pavel NOVÁK: Fyzika kovů, VŠCHT Praha, 2008, 162 s. (CS)
MÜNSTEROVÁ, Eva. Fyzikální metalurgie a mezní stavy materiálu: doplňková skripta a návody do cvičení. Brno: Vysoké učení technické, 1989, 208 s. (CS)
PLUHAŘ, Jaroslav. Fyzikální metalurgie a mezní stavy materiálu. Praha: Bratislava: SNTL; Alfa, 1987, 418 s. (CS)
PTÁČEK, Luděk. Nauka o materiálu. I. 2. opr. a rozš. vyd. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2003, 516 s. ISBN 80-7204-283-1. (CS)
PTÁČEK, Luděk. Nauka o materiálu II. 2., opr. a rozš. vyd. Brno: CERM, 2002, 392 s. ISBN 80-7204-248-3. (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program B-ZSI-P bakalářský

    specializace MTI , 2 ročník, letní semestr, povinný

  • Program C-AKR-P celoživotní vzdělávání v akr. stud. programu

    specializace CLS , 1 ročník, letní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Martin Zelený, Ph.D.

Osnova

1. Prvky a jejich vlastnosti. Typy meziatomových vazeb
2. Vnitřní stavba kovových a nekovových materiálů
3. Elektronová teorie kovů a její aplikace – elektrická vodivost, magnetismus, koheze
4. Poruchy vnitřní stavby, jejich projevy a význam
5. Termodynamika čistých látek, roztoků a intermediálních fází
6. Kinetika fázových přeměn.
7. Krystalizace kovů a slitin
8. Difúzní a bezdifuzní přeměny v kovových soustavách
9.Tepelné, elektrické a magnetické vlastnosti látek.
10. Koroze

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Martin Zelený, Ph.D.

Osnova

1. Stavba atomu
2. Krystalové struktury – defekty mřížky, rentgenová difrakce
3. Termodynamika čistých látek
4. Termodynamika roztoků
5. Entalpické diagramy pro obecné rovnovážné fázové diagramy
6. Entalpické diagramy pro soustavu Fe-C
7. Tvorba proeutektoidního feritu
8. Konstrukce kinetických diagramů
9. Kvantitativní metody hodnocení struktur a jejich využití v termodynamice
10. Stanovení Gibbsovy energie růstu austenitického zrna
11. Difuze I – řešení základních problémů
12. Difuzivita uhlíku při cementaci
13. Konstrukční plasty