Rozwój
nauki o materiałach i inżynierii materiałowej ma szczególny
udział we współczesnym postępie techniki. Oparty na wiedzy
ukształtowanej przez fizykę i chemię ciała stałego stwarza
możliwości racjonalnego doboru materiałów znanych lub
projektowania nowych, w zależności od prognozowanej funkcji, jaką
mają one spełniać w danej maszynie, urządzeniu lub konstrukcji.
Obecny
stan techniki wymaga, aby wyniki badań naukowych były wdrażane do
praktyki przemysłowej w możliwie najkrótszym czasie. Ponadto
zwiększa się nieustannie znaczenie nauki o materiałach i
inżynierii materiałowej, z uwagi na różnorodność funkcji, które
spełniają współczesne materiały inżynierskie: metale, ceramiki,
polimery, szkła oraz kompozyty. Niezbędne jest więc współdziałanie
specjalistów wielu dziedzin w zakresie wytwarzania i użytkowania
materiałów, co jednocześnie wymaga od nich wiedzy wspólnej tym
obszarom.
Spełnienie
takich potrzeb jest możliwe dzięki przekazaniu elementarnych
wiadomości z zakresu fizyki, chemii i mechaniki ciała stałego, a
zwłaszcza dotyczących struktury elektronowej i krystalicznej
materiałów, przejścia materiałów ze stanu ciekłego w
krystaliczny, zmiany struktury i mikrostruktury materiałów w stanie
stałym oraz określenia reakcji materiałów na bodźce zewnętrzne
(temperatura, natężenie, pole elektryczne, pole magnetyczne itd.).
Zakres
wiedzy przedstawionej w podręczniku jest poparty wieloletnimi
wykładami autorów dla studentów budowa i eksploatacja maszyn oraz
inżynieria materiałowa. Ogranicza się do prostego i poglądowego
sposobu omówienia podstawowych zagadnień, niezbędnych do
zrozumienia wzajemnych relacji pomiędzy budową, metodami
wytwarzania i przetwarzania materiałów inżynierskich a ich
właściwościami. Zwrócono uwagę na stosowanie poprawnej
terminologii i definicji. Ze względu na obszerną treść powzięto
próbę ujęcia jej w trzech odrębnych podręcznikach: „Struktura
ciał stałych”, „Fizykochemia przemian fazowych” oraz
„Właściwości ciał stałych”.
Podręczniki mogą być
także użyteczne dla słuchaczy studiów doktoranckich i
podyplomowych, a także inżynierów praktyków.
WPROWADZENIEWarunki
równowagi termodynamicznej układu. Przemiany fazowe. Reakcje
chemiczne. Konsolidacja układów zdyspergowanych.
RÓWNOWAGA
FAZOWA
Podstawy
termodynamiczne równowagi fazowej
Potencjał
termodynamiczny mieszania. Istota wykresów równowagi fazowej.
Reguła faz. Doświadczalne wyznaczenie wykresów równowagi fazowej.
Równowaga
fazowa w stopniach dwuskładnikowych
Równowaga
fazowa w układzie z brakiem rozpuszczalności w stanie stałym.
Równowaga fazowa w układach z ograniczoną rozpuszczalnością
składników w stanie stałym i przemianą eutektyczną. Równowaga
fazowa w układach z ograniczoną rozpuszczalnością składników w
stanie stałym i przemianą perytektyczną. Równowaga fazowa w
układach z nieograniczoną rozpuszczalnością składników w stanie
stałym. Równowaga fazowa w układach z ograniczoną
rozpuszczalnością składników w stanie ciekłym. Równowaga fazowa
w układach z fazami pośrednimi o zmiennym składzie chemicznym.
Równowaga fazowa w układach ze składnikami wielopostaciowymi.
Zasady interpretacji wykresów równowagi fazowej.
Wykresy
równowagi fazowej układów trójskładnikowych
Trójkąt
składów. Równowaga fazowa w trójskładnikowym układzie o
nieograniczonej rozpuszczalności składników. Równowaga fazowa w
trójskładnikowym układzie z brakiem rozpuszczalności w stanie
stałym i eutektyką. Równowaga fazowa w trójskładnikowym układzie
z ograniczoną rozpuszczalnością składników w stanie stałym i
eutektyką. Równowaga fazowa w trójskładnikowym układzie ze
związkami chemicznymi.
DYFUZJA
GRADIENTOWA
Podstawowe
pojęcia i prawa
Zjawiska
transportu. Pierwsze prawo Ficka. Drugie prawo Ficka.
Mechanizmy
i drogi dyfuzji
Dyfuzja
sieciowa. Drogi łatwej dyfuzji.
Dyfuzja
chemiczna
Roztwory
doskonałe i roztwory rzeczywiste. Cząstkowy współczynnik dyfuzji.
Efekt Kirkendalla - Frenkla. Współczynnik dyfuzji wzajemnej.
Dyfuzja
wstępująca
Doświadczenie
Darkena. Interpretacja termodynamiczna.
Dyfuzja
reaktywna
Reakcje
między ciałami stałymi. Reakcje w układach gaz – ciało stałe.
KRYSTALIZACJA
I PRZEMIANY FAZOWE W STANIE STAŁYM
Krystalizacja
z fazy ciekłej
Zarodkowanie
homogeniczne. Zarodkowanie heterogeniczne. Wzrost kryształów.
Krystalizacja stopów. Kinetyka krystalizacji.
Krystalizacja
z fazy gazowej
Fizyczna
kondensacja pary. Chemiczna krystalizacja z fazy gazowej.
Amorficzne
ciała stałe
Czynniki
sprzyjające tworzeniu fazy amorficznej. Zeszklenie.
Przemiany
fazowe w ciałach stałych
Ogólna
charakterystyka przemian. Przemiana alotropowa. Przemiana
eutektoidalna. Przemiana pośrednia. Przemiana martenzytyczna.
Cieplnosprężysta przemiana martenzytyczna. Rozpad spinoidalny.
Wydzielanie faz z przesyconych roztworów stałych. Przemiana
nieporządek – porządek.
Przemiany
aktywowane mechanicznie
Mechaniczna
synteza stopów i kompozytów. Mechaniczne uzyskiwanie struktury
amorficznej i nanokrystalicznej. Mechanochemia.
SPIEKANIE
Spiekanie
układów modelowych
Siła
napędowa procesu spiekania. Mechanizmy transportu masy.
Kinetyka
i fenomenologia procesu spiekania układu jednofazowego
Równania
opisujące proces spiekania. Anizotropia zmian wymiarów.
Spiekanie
stopów wieloskładnikowych
Spiekanie
w fazie stałej. Spiekanie z udziałem fazy ciekłej.
Literatura
uzupełniająca
Skorowidz
rzeczowy
