Anyagtudomány - 1. Előadás. Anyagtudományi alapismeretek. 2010/2011. tanév I. félév szeptember 6.

Átírás

1 - 1. Előadás i alapismeretek 2010/2011. tanév I. félév szeptember 6. 1

2 A tárgy előadója Prof. Dr. Tisza Miklós tanszékvezető, egyetemi tanár Mechanikai Technológiai Tanszék Miskolc 2010/2011. tanév I. félév

3 A kétlépcsős gépészmérnök képzés 7 féléves (3,5 év) BSc képzés a végzettség: gépészmérnök (tkp. a korábbi főiskolai, üzemmérnöki szintnek megfelelő, annál valamelyest magasabb képzési célt kitűző felsőfokú alapképzést jelent) 4 féléves (2 éves) MSc képzés a végzettség: okleveles gépészmérnök (tkp. a korábbi egyetemi szintnek megfelelő mérnökképzést jelent) 3

4 A kétlépcsős gépészmérnök képzés a képzési cél: olyan Gépészmérnökök képzése, akik alkalmasak gépek és gépészeti berendezések üzemeltetésére és fenntartására, a gépipari technológiák bevezetésére illetőleg alkalmazására, az üzemi szintű munka szervezésére és irányítására, a műszaki fejlesztés, kutatás és tervezés átlagos bonyolultságú feladatainak ellátására kellő mélységű elméleti ismeretekkel rendelkeznek a képzés második ciklusban történő folytatásához 4

5 A Mechanikai Technológiai Tanszék rövid bemutatása A Gépészmérnöki Kar legnagyobb, meghatározó szaktanszéke A gépészmérnök hallgatók tanulmányaik során számos tantárgy keretében kapcsolódnak a tanszékhez 5

6 A tanszéki tárgyak i alapismeretek a BSc szintű Gépészmérnöki alapképzésben i alapismeretek I. félév: alapjai (2k + 2) II. félév: Anyagvizsgálat (2 + 1g) III. félév: Anyagismeret (2k + 1) Technológiai alapismeretek IV. félév: Hőkezelés és hegesztés (2k + 1) V. félév: Képlékenyalakítás (2k + 1) 6

7 A tanszéki tárgyak Speciális szakismeretek V-VII. félévekben anyagtudományi, anyagvizsgálati különleges anyagok anyagvizsgálat speciális kérdései technológiai vonulatok hőkezelés hegesztés képlékenyalakítás bővebb ismeretei számítógépes technológiai és szerszámtervezés numerikus modellezés és szimuláció 7

8 TDK, diplomaterv Tudományos Diákköri tevékenység (TDK) Szakdolgozat készítés mindegyikhez szinte nélkülözhetetlen a megfelelő nyelvtudás: a diploma szükséges feltétele is! Államvizsga, Záróvizsga minősítését az alapszigorlatok a Szakdolgozat minősítése és az ún. végszigorlatok határozzák meg Erre már az első egyetemi naptól kellő figyelmet fordítsanak! 8

9 alapjai 9

10 Az c. tantárgy fogalma és tárgyköre az az anyagok szerkezetével, tulajdonságaival, az anyagszerkezet és a tulajdonságok közötti kapcsolatokkal, valamint a tulajdonságok megváltoztatásának elvi alapjaival foglalkozó tudomány a tárgy oktatásának rendje előadások heti 2 óra: hétfő 9-től 11 óráig (XXXVII. előadó) a tárgy előadója: Tisza Miklós gyakorlatok, tárgyfelelős: Kovács Péter, egyetemi tanársegéd 10

11 Gyakorlatok helye: tanszéki laborok A/4. Főépület alagsor számú helyiségek C/2. Műhelycsarnok II. emeleti helyiségek gyakorlatok rendje: heti ütemezés: tanszéki honlapon, Moodle e- learning rendszerben, hirdetőtáblán téma és hely, csoportbeosztás, kötelezően teljesítendő, mulasztás esetén pótlandó gyakorlatok 11

12 A tárgy követelmény rendszere aláírás előadások látogatása a kötelező gyakorlatok eredményes teljesítése évközi feladatok teljesítése 2db 50 perces zárthelyi közül legalább az egyik elégséges szintű teljesítése vizsga követelmények aláírás megléte írásbeli vizsga legalább 40%-os teljesítése szóbeli eredményes teljesítése 12

13 Kötelező és ajánlott irodalom Előadáshoz Tisza M: alapjai, Egyetemi Kiadó, Miskolc, Tisza M.: Physical Metallurgy, ASM Publisher, Ohio-London, Gyakorlatokhoz Tisza M: alapjai, Egyetemi Kiadó, Miskolc,

14 Tanulás módszertan Az előadások/gyakorlatok látogatásának fontossága Az előadások jegyzetelésének célszerű módja áttekinthető vázlat készítése (ld. tábla és kivetítés) ne csak a táblán szereplők lejegyzetelése, törekedni az előadáson elhangzó ismeretek minél teljesebb lejegyzetelésére A gyakorlatokra való felkészülés szükségessége és fontossága 14

15 Internet elérési cím az előadás vázlatokhoz Tanszéki honlap: Moodle e-learning rendszer: A használat módja Hozzáférés felhasználói név: cím password: első belépéskor az cím Tanszéki tárgyakban ez folyamatosan elélrhető 15

16 Angol nyelvű képzés A Mechanikai Technológiai Tanszék által oktatott tárgyakat angol nyelvű képzés keretében is tanulhatják. A nyelvtudás a meghatározó és nem a nyelvvizsga! Az előadást teljes egészében angol nyelven hallgatják Időpont: minden hétfőn óráig Helye: A/1. mfsz. 17. (alternatíva: C2 műhelycsarnok, II. em terem) A gyakorlatot magyar nyelven a választott tanköri csoporttal együtt hallgatják. Versenyképes szakmai nyelvtudást szerezhetnek ingyen! Követelmény azonos a magyar nyelvű képzéssel, de a számonkérés is angol nyelven folyik. 16

17 Angol nyelvű képzés Jelentkezés: a Neptun rendszeren keresztül a kurzus kiválasztásával figyeljenek a megfelelő kurzus kiválasztására probléma esetén a tanszéki hallgatói adminisztrációban, A/4. főép. fszt. 3. szoba C/2. I. em szoba kérhetnek segítséget jelentkezési határidő: szeptember 10. (péntek) óra a kurzus indításának feltétele: legalább 12 fő jelentkezése 17

18 Az c. tárgy felépítése Rövid anyagismereti bevezetés, az anyagok osztályozása Általános anyagtudományi alapismeretek Az anyagok atomos szerkezete, Kristálytani alapismeretek Egyfázisú fémes anyagok mechanikai tulajdonságainak alapjai Alkalmazott anyagtudományi ismeretek Vasötvözetek metallográfiája Nem-vas fémek és ötvözetek Nemfémes anyagok 18

19 i alapismeretek 19

20 Az anyagok csoportosítása, osztályozása az anyagok alapvető tulajdonságait meghatározza milyen atomokból épülnek fel: az atomos szerkezet az atomok hogyan helyezkednek el: atomos rendezettség milyen atomos kapcsolatok, kötések érvényesülnek: az atomos, molekuláris kötések 20

21 Az anyagok atomos szerkezete alapvetően a középiskolai tanulmányokból ismertnek tételezzük fel; a továbbiak megértéséhez elengedhetetlen az atomos szerkezet ismerete (az alapvető ismereteket a Tankönyv oldala tartalmazza) az atommag szerkezete az elektronhéj szerkezete ismerete 21

22 Az atomos rendezettség az atomos rendezettség és a halmazállapotok kapcsolata a gáz halmazállapot a folyékony halmazállapot a szilárd halmazállapot amorf szilárd anyagok kristályos szilárd anyagok (részletesen: Tankönyv oldal) 22

23 A gáz halmazállapot legfontosabb jellemzői gyakorlatilag semmiféle atomos, vagy molekuláris rendezettség nem érvényesül: statisztikus rendezetlenség kaotikus mozgás: kinetikus gázelmélet törvényei érvényesek a részecskék kitöltik a rendelkezésre álló teret: összenyomható rendkívül gyenge, másodlagos kötőerők 23

24 A folyékony halmazállapot legfontosabb jellemzői ún. rövidtávú atomos rendezettség magyarázata: sem a potenciális, sem a kinetikus energia nem tekinthető dominánsnak számottevő a részecskék potenciális energiája: ez eredményez egyfajta rövidtávú szabályos rendeződést de jelentős a kinetikus energia is, ezért a részecskék könnyen mozognak, a rendezettség hosszútávon nem tud kialakulni az előzőkben ismertetett tulajdonságoknak köszönhetően a folyadékok nem alaktartók, de gyakorlatilag összenyomhatatlanok 24

25 A szilárd halmazállapot jellemzői a potenciális energia szerepe meghatározó a kinetikus energia lényegében csak a meghatározott rezgési középpontok körüli rezgőmozgásra korlátozódik a részecskék helyváltoztató képessége minimális kétféle szilárd állapot amorf szilárd anyagok: rövidtávú atomos rendezettség (pl. üveg, mint túlhűtött folyadék ) kristályos szilárd anyagok: hosszútávúatomos rendezettség 25

26 Az atomos (molekuláris) kötések Elsődleges (erős) kötések fémes kötés ionos kötés kovalens kötés Másodlagos (gyenge) kötések a Van der Waals kötés (részletesen: Tankönyv oldal) 26

27 A fémes kötés jellemzői elsődleges, erős kötés: fémek, fémtermészetű elemek jellegzetes kötése a fém-ionok kitüntetett pontokban (az ún. rácspontokban helyhez kötöttek) a vegyérték-elektronok, mint szabad elektronok elektrongáz, elektronfelhő formájában viszonylag szabadon mozognak ezzel magyarázható a jó hő- és villamos vezetőképesség a fémek nagy szilárdsága és egyidejűleg viszonylag jó alakíthatósága 27

28 A fémes kötés sematikus vázlata 2.2. ábra 28

29 Az anyagok fő csoportjai Alapvető anyagok Alapvető anyagok fémek, fémes anyagok polimerek, műanyagok kerámiák Összetett anyagok kompozitok (társított anyagok) = az alaptípusok kombinációi szálerősítéses anyagok különféle mátrix szerkezetű anyagok 29

30 Anyagfőcsoportok Kerámiák és üvegek Habok Fémek Kompozit anyagok Természetes anyagok Polimerek, elasztomerek alapvető anyagok fémek polimerek kerámiák természetes anyagok részben a polimerek részben a kerámiák alá besorolhatók a kompozitok értelmezése az alapvető anyagok valamilyen kombinációja a habok: a külső kör mindegyike habosítható 30

31 Fémek, fémes anyagok Legfontosabb jellemzőik fémes fény, karakterisztikus szín jóhő- és villamos vezetőképesség kristályos szerkezet, hosszú távú atomos rendezettség nagy szilárdság jó alakíthatóság 31

32 Fémek, fémes anyagok Fő csoportjaik Vas-alapú fémek Nem-vas fémek Különleges fémek, fémes ötvözetek nehezen olvadó, nagy hőállóságú fémek, szuperötvözetek, stb. 32

33 Pratt&Whitney repülőgép-hajtómű, mint a szuperötvözetek alkalmazási példája 33