REGULAMIN zaliczenia przedmiotu „Materiałoznawstwo i korozja”, sem. II WYDZIAŁ ZARZĄDZANIA REGULAMIN zaliczenia przedmiotu „Materiałoznawstwo i korozja”, sem. II Odpowiedzialnym za prowadzenie przedmiotu „Materiałoznawstwo i korozja” jest prof. dr hab. inż. G. Rokicki Wykład będzie prowadzony przez trzech wykładowców, a mianowicie:  tworzywa ceramiczne (7 h) –prof. nzw. dr hab. inż. M. Szafran (Gmach Techn. Chem. p. 314)  tworzywa metaliczne (7 h) –dr inż. A. Królikowski (Gmach Chemii p. 342)  tworzywa sztuczne (7 h) – prof. dr hab. inż.G. Rokicki (Gmach Techn. Chem. p. 247a) Zaliczenie przedmiotu : egzamin pisemny – test. Na egzaminie można uzyskać maksymalnie 24 pkt. (po 8 pkt. z materiału, dotyczącego każdej partii wykładu). Do zaliczenia przedmiotu konieczne jest uzyskanie: a) minimum 12 pkt. z całego materiału wykładowego b) minimum 3 pkt. z każdej części wykładu (tworzywa metaliczne, ceramiczne, polimery) Ocena z egzaminu wg ilości uzyskanych punktów przedstawia się następująco: ilość punktów: <12 12-14 15-16 17-18 19-21 22-24 ocena 2 3 3,5 4 4,5 5 W przypadku niespełnienia warunku b) przedmiot nie może być zaliczony. W takim przypadku student musi zdać egzamin dodatkowy z niezaliczonej części przedmiotu. Formę tego egzaminu ustala prowadzący daną część przedmiotu. Ocena końcowa zależy od ilości uzyskanych punktów z całego materiału. c) egzamin poprawkowy będzie prowadzony wg kryteriów wymienionych w pkt. 3a i 3b. Studenci mogą korzystać z konsultacji dotyczących wykładanego materiału. Terminy konsultacji podane będą przez wykładowców w trakcie wykładu. Oprócz wykładu studenci muszą zaliczyć laboratorium w wymiarze 9h (po 3 dla kazdej części przedmiotu). Ocena końcowa będzie ocena ważoną z wykładu i laboratorium przy współczynniku 0,7 dla wykładu i 0,3 dla laboratorium.

Mikołaj Szafran Współczesna ceramika tradycja teraźniejszość przyszłość

R.Pampuch, Wielka Encyklopedia PWN, Warszawa 2001, t.5, s. 277. Ceramika [gr. Ho kéramos ‘ziemia’, ‘glina’] nieorganiczne i niemetaliczne materiały otrzymywane w wyniku procesu ceramicznego. Proces ceramiczny przebiega następująco: drobnoziarniste proszki ceramiczne formuje się różnymi metodami (prasowanie, odlewanie, toczenie) w żądany kształt, często po dodaniu substancji ułatwiających lub umożliwiających kształtowanie (woda, subst. organiczne); po uformowaniu kształtki konsoliduje się (zespala) do postaci litego ciała stałego poprzez wypalanie w temp. 900-2200oC. R.Pampuch, Wielka Encyklopedia PWN, Warszawa 2001, t.5, s. 277.

Mezopotamia 5500 BC

Chiny 4500 BC

Egipt 1300 BC Fajans Szkło

Mezopotamia 500-600 BC Szkliwione cegły

Grecja 400 BC ceramika szkło

Rzym 100 AD szkło lampka oliwna

Chiny 500-600 AD Porcelana

Barcelona XX wiek

XXI wiek

ZMIANY STRUKTURY W TRAKCIE PROCESU CERAMICZNEGO Proszek Formowanie Spiekanie

Podstawowe stadia wytwarzania wyrobów ceramicznych wg Neprakty

C E R A M I K A MATERIAŁY BUDOWLANE MATERIAŁY WIĄŻĄCE CERAMIKA SZLACHETNA SZKŁO I DEWITRYFIKATY MATERIAŁY OGNIOTRWAŁE MATERIAŁY ŚCIERNE CERAMIKA KONSTRUKCYJNA Al2O3 ZrO2 Si3N4 SiC AlN CERAMIKA FUNKCJONALNA elektroniczna elektrotechniczna magnetyczna piezoelektryczna jądrowa kosmiczna bioceramika NANOCERAMIKA EMALIE

Charakterystyka porównawcza wybranych właściwości metali, tworzyw sztucznych i ceramiki technicznej Gęstość Wytrzymałość cieplna Odporność chemiczna Odporność na ścieranie Kruchość Wytrzymałość mechaniczna Obrabialność Cena           ?   METALE TWORZYWA SZTUCZNE CERAMIKA TECHNICZNA  niekorzystna   mniej niekorzystna    korzystna ? możliwa do osiągnięcia

Funkcje tworzyw ceramicznych Funkcje termiczne Funkcje chemiczne Funkcje magnetyczne izolacje termiczne promienniki IR nośniki katalizatorów katalizatory elektrody nośniki enzymów czujniki gazów detektory węglowodorów układy alarmowe przecieku gazu głowice magnetofonowe rdzenie pamięci magnesy silniki miniaturowe Funkcje mechaniczne wirniki komory spalania łożyska dysze palników narzędzia skrawające Funkcje elektryczne Kondensatory podłoża elektroniczne elementy czujników temperatury ogniwa słoneczne Funkcje nuklearne paliwa nuklearne materiały na osłony i ekrany ttt Funkcje biologiczne sztuczne korzenie zębów endoprotezy kości i stawy sztuczne zastawki serca Funkcje optyczne świetlówki wysokociśnieniowe lampy sodowe lasery

Zastosowanie ceramiki konstrukcyjnej Ceramika konstrukcyjna obejmuje swoim zasięgiem głównie: mechanoceramikę chemoceramikę bioceramikę termoceramikę

Zastosowanie ceramiki konstrukcyjnej W obrębie mechanoceramiki wyróżnić można kilka podstawowych grup wyrobów: Części silników spalinowych Części turbin gazowych Części statków powietrznych i sprzętu wojskowego Części termoodporne Części odporne na ścieranie Łożyska toczne Części pomp i armatury Narzędzia do szybkościowej obróbki metali

Zastosowanie ceramiki funkcjonalnej Około 70% obrotów rynku ceramicznego skupia się wokół wyrobów spełniających głównie funkcje elektryczne (ceramika elektroniczna) Do najważniejszych wyrobów z zakresu elektroceramiki zalicza się: kondensatory, filtry, przetworniki, termistory, warystory, izolatory, podłoża do układów scalonych, świece zapłonowe. optoceramika – materiały laserowe, okienka optyczne, przetworniki elektrooptyczne

Właściwości materiałów ceramicznych Ceramika monolityczna naprężenie odkształcenie Metal Zniszczenie katastroficzne Charakterystyczna różnica między ceramiką a innymi materiałami leży w wytrzymałości na wzrastające naprężenia (ciągliwość). Z uwagi na silne wiązania kowalencyjno-jonowe materiały ceramiczne są z natury kruche. Podstawowym ograniczeniem szerszego stosowania materiałów ceramicznych jest ich KRUCHOŚĆ. Często defekt struktury nie powoduje widocznych zmian a jednak w następstwie korozji naprężeniowej, tworzącej ciągłe pękniecie, może dojść do zniszczenia wyrobu w czasie eksploatacji.

MATERIAŁY WSPÓŁCZESNE TWORZYWA CERAMICZNE Kompozyty ceramika-metal Kompozyty ceramika-tworzywo sztuczne Kompozyty ceramika-metal-tworzywo sztuczne METALE TWORZYWA SZTUCZNE

Dotychczasowe zastosowanie i prognozy wzrostu udziału procentowego szeregu materiałów w konstrukcji silników samolotowych METALOWE MATERIAŁY KOMPOZYTOWE STAL 50 STOPY NIKLU CERAMICZNE MATERIAŁY KOMPOZYTOWE 40 STOPY TYTANU 30 20 STOPY ALUMINIUM 10 1960 1970 1980 1990 2000 2010 Lata 1990-91 uruchomienie masowej produkcji tłoków i bloków cylindrowych zbrojonych lokalnie (Toyota, Honda i Ebisawa opanowanie procesu naparowywania - wlewki i wyroby kształtowane przez firmę ALCAN opracowanie przez firmę Lanxide metody bezpośredniego utleniania/azotowania i infiltracji quasi-grawitacyjnej - kompozyty odporne na ścieranie i obudowy mikroukładów elektronicznych komercjalizacja kompozytów zbrojonych dyspersyjnie SiC i Al2O3

CERAMIKA MONOLITYCZNA POKRYCIA CERAMICZNE 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 Rok Prace koncepcyjne badawcze optyma-lizacyjne Produkcja rynkowa KOMPOZYTY CERAMICZNE CERAMIKA MONOLITYCZNA POKRYCIA CERAMICZNE STADIA ROZWOJOWE GŁÓWNYCH RODZAJÓW CERAMIKI SPECJALNEJ W ODNIESIENIU DO CZĘŚCI SILNIKOWYCH

Mikroreaktor ceramiczny R.Pampuch, Kompozyty, nr 12, 4(2004)

CERAMIKA 36% 28% 24% 12% POLIMERY METALE ZESTAWIENIE NAKŁADÓW NA BADANIA NAUKOWE I ROZWOJOWE W DZIEDZINIE PROJEKTOWANIA MATERIAŁÓW W NIEMCZECH W LATACH 2001-2002 CERAMIKA POLIMERY METALE INNE 36% 28% 24% 12%

Prognozy rozwojowe ceramicznych materiałów specjalnych Główne cele badawcze: Podniesienie wytrzymałości, a tym samym niezawodności tworzyw oraz wyrobów. Poprawa właściwości wysokotemperaturowych. Optymalizacja struktury dla każdego przypadku zastosowania. Zmniejszenie kruchości materiałów ceramicznych i tym samym zawężenie tolerancji uszkodzeń. Japonia Korea Południowa Wielka Brytania Francja USA Niemcy Skala aktywności wiodących krajów w zakresie zgłoszeń patentowych związanych z ceramiką specjalną (1981-1995)