Materiałoznawstwo i korozja - regulamin przedmiotu

1. Materiałoznawstwo i korozja - regulamin przedmiotu • Kierownik przedmiotu: dr inż. Andrzej Królikowski • Wykład: trzy części po 7 h - metale – dr inż. A. Królikowski, GCh p. 42, 8 - 29.10 - polimery - dr inż. M. Tryznowski, GTCh p. 250, 29.10 - 19.11 - ceramika – dr inż. P. Bednarek, GTCh p. 315, 26.11 - 17.12 • Zaliczenie wykładu: egzamin pisemny – test. Do zdobycia 24 pkt. (po 8 pkt. z każdej części wykładu). Do zaliczenia potrzeba 12 pkt, ale min. 3 pkt z każdej części. Ilość punktów: 12-14,5 14,5-17 17-19,5 19,5-22 22-24 Ocena 3 3,5 4 4,5 5 • Ćwiczenia laboratoryjne 3 x 3h: 7-28.01. Zaliczenie na podstawie kolokwium wstępnego, aktywności i sprawozdania. • Ocena końcowa: 0,7 x ocena z wykładu + 0,3 x ocena z laboratorium.

2. Materiałoznawstwo i korozja cz. Metale Zakres: • Właściwości funkcjonalne materiałów / metali • Charakterystyka najczęściej stosowanych stopów metali i typowe zastosowania • Podstawy korozji metali i metody ochrony przed korozją • Ogólne zasady doboru tworzyw metalicznych

3. Literatura: - M. Blicharski, Wstęp do inżynierii materiałowej, WNT, Warszawa 2003, rozdz.: 4, 8,13 • J. Baszkiewicz, M. Kamiński, Korozja materiałów, OWPW, Warszawa 2006, rozdz.: 3, 11 Egzamin: test – uwzględniana aktywność na wykładach Kontakt: dr inż. Andrzej Królikowski, Gmach Chemii, p. 421, rabbit@ch.pw.edu.pl Konsultacje: czwartki 15-17 lub w uzgodnionym terminie

4. Test umiejętności: • Określenie na podstawie wykresów naprężenie - odkształcenie • Określenie właściwości stopów, dobór stopów do określonych zastosowań - Określenie przebiegu korozji na podstawie wykresów E-pH, dobór materiałów odpornych - Dobór metod ochrony na podstawie wykresów E-pH i warunków eksploatacji • Właściwości mechaniczne stopów metali: • Wpływ dodatków stopowych: • Korozja elektrochemiczna: • Ochrona przed korozją:

5. Materiały Wiązanie metaliczne • metale • ceramika • tworzywa sztuczne pierwiastki związki nieorganiczne związki organiczne wielkocząsteczkowe

6. metale ceramika polimery Materiały kompozyty

7. polimer: HDPE metal: stop tytanu ceramika: Al2O3 Proteza stawu biodrowego

8. Metale = metale + stopy metali + kompozyty na osnowie metalu Klasyfikacja: metale żelazne metale nieżelazne / kolorowe Fe i jego stopy reszta

9. Metale w układzie okresowym

10. Atomy metalu → stan metaliczny

11. Atomy metalu → stan metaliczny

12. Materiały metaliczne – budowa krystaliczna • Węzły sieci obsadzone przez rdzenie atomów • Uwspólnione elektrony walencyjne tworzą gaz elektronowy - ruchliwe

13. Materiały metaliczne – typowe właściwości • Wiązanie metaliczne: niekierunkowe → gęste upakowanie → duża gęstość → plastyczność silne → duża wytrzymałość • Gaz elektronowy: ruchliwe elektrony → duże przewodnictwo elektryczne i cieplne → wzrost rezystancji z temperaturą (rozpraszanie) → łatwość tworzenia kationów → podatność na korozję

14. Charakterystyczne właściwości metali • materiały sprężysto-plastyczne; plastyczność i duża wytrzymałość (stopy), • duże przewodnictwo elektryczne i cieplne, • dodatni temperaturowy współczynnik rezystancji • połysk metaliczny, nieprzeźroczystość, • łatwość ulegania korozji w roztworach (elektrochemicznej)

15. Otrzymywanie materiałów metalicznych • metalurgia: proces hutniczy + odlewanie + formowanie • metalizacja: osadzanie elektrochemiczne, chemiczne, fizyczne (naparowanie próżniowe, rozpylanie katodowe, zanurzeniowe, natryskowe,…) materiały objętościowe w tym folie powłoki (cienkie, µm) na różnych podłożach

17. Alfa Romeo 8c Spider

18. zastosowania otrzymywanie materiał→właściwości • gęstość • temperatura topnienia • mechaniczne • elektryczne • magnetyczne • korozyjne materiał skład chemiczny: główny składnik, dodatki, zanieczyszczenia, warstwa wierzchnia struktura:fazowa, krystaliczna (wielkość i orientacja krystalitów, defekty)

19. zastosowania materiał→właściwości • gęstość • temperatura topnienia • mechaniczne • elektryczne • magnetyczne • korozyjne skład chemiczny: główny składnik, dodatki, zanieczyszczenia, warstwa wierzchnia struktura:fazowa, krystaliczna (wielkość i orientacja krystalitów, defekty)

20. Właściwości materiałów metalicznych • zależne od składu chemicznego • zależne od struktury

21. Budowa metali Metale polikrystaliczne: zbiór krystalitów / ziaren

22. Budowa metali Metale polikrystaliczne pod mikroskopem Wielkość krystalitów od mm (struktura grubokrystaliczna) do nm (struktura nanokrystaliczna)

23. d 1/d 1 nm 1 µm 1 mm Wielkość krystalitów a właściwości mono- grubo- drobno- nano- amorf-

24. Stopy metali Stop = • substancja o właściwościach metalicznych (dominuje wiązanie metaliczne) • wieloskładnikowa: główny składnik (metal) + składniki stopowe (metale i niemetale) + przypadkowe dodatki (zanieczyszczenia)

25. Krystalit stop:M1+ M2 metal M1

26. + Właściwości metali: gęstość Gęstość metali zależy od: - promienia atomu (ra), - masy atomowej (M), - gęstości upakowania atomów - ra Model atomu

27. Budowa metali gęste upakowanie atomów

28. Metale lekkie (d≤ 4,5 g/cm3) Metale ciężkie (d≥ 4,5 g/cm3)

29. stopiony metal - ciecz materiał krystaliczny Właściwości metali: temperatura topnienia Topnienie: przejście ze stanu stałego w stan ciekły uporządkowany nieuporządkowany Topnienie: zerwanie wiązań metalicznych

30. Metale łatwotopliwe (tt≤ 700°C) i trudnotopliwe(tt≥ 2 000°C) 3420ºC

31. Właściwości metali: rozszerzalność cieplna Skutek coraz większych drgań rdzeni atomowych przy wzroście temperatury Zależna od energii wiązań między atomami (im większa tym mniejsza rozszerzalność)

32. Właściwości metali: rozszerzalność cieplna

33. Współczynnik rozszerzalności cieplnej a temperatura topnienia

34. Właściwości metali: mechaniczne Naprężenie → odkształcenie przyczyna → skutek Naprężenia rozciągające, ściskające, ścinające: zginające, skręcające…

35. ∆L odkształcenie: [%] Właściwości metali: mechaniczne F naprężenie: [Pa] L

36. Właściwości metali: mechaniczne

37.    Sprężystość: zdolność materiału do powracania do pierwotnego kształtu po ustaniu naprężenia Odkształcenie sprężyste: przemijające, tylko podczas działania naprężenia Odkształcenie sprężyste jest proporcjonalne do naprężenia (prawo Hooke’a):  = E L tg = E – moduł Younga (sprężystości wzdłużnej)

38. Sprężystość

39.  ∆L  Moduł Younga: łatwość odkształceń sprężystych F mały E duży E 2 1 L

40. Sprężystość: jaki E?

41. Sprężystość: jaki E?

42. Metale o dużej wartości E

43.  F  Większe naprężenie? przewężenie

44.   nieodwracalne odkształcenie Odkształcenie plastyczne Odkształcenie plastyczne: trwałe, nieodwracalne przy naprężeniach powyżej granicy sprężystości / plastyczności Re Re przewężenie

45. Plastyczność: zdolność materiału do ulegania trwałemu odkształceniu przed zerwaniem

46. odwracalne odkształcenie - sprężyste nieodwracalne odkształcenie - plastyczne Odkształcenie sprężyste i plastyczne  Odkształcenie plastyczne: trwałe, nieodwracalne przy naprężeniach powyżej granicy sprężystości / plastyczności Re Re przewężenie 

47. Odkształcenie plastyczne • Niepożądane w trakcie eksploatacji produktu (uszkodzenie, awaria) • Pożądane na etapie wytwarzania (obróbka plastyczna: kucie, walcowanie, gięcie, …)

48. Kształtowanie konstrukcji metalowych odlewanie tłoczenie kucie

49. Obróbka plastyczna

50.  Rm F  Większe naprężenie? doraźna wytrzymałość na rozciąganie zerwanie