Anyagtudomány - 1. Előadás Anyagtudományi alapismeretek 2010/2011. tanév I. félév 2010. szeptember 6.
Anyagtudomány
1
1. előadás
Anyagtudomány A tárgy előadója Prof. Dr. Tisza Miklós tanszékvezető, egyetemi tanár Mechanikai Technológiai Tanszék
Miskolc 2010/2011. tanév I. félév
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)
Anyagtudomány
3
1. előadás
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 Anyagtudomány
4
1. előadás
A Mechanikai Technológiai Tanszék rövid bemutatása • A Gépészmérnöki Kar legnagyobb, meghatározó szaktanszéke • A gépészmérnök hallgatók tanulmányaik során számos tantárgy keretében kapcsolódnak a tanszékhez
Anyagtudomány
5
1. előadás
A tanszéki tárgyak Anyagtudományi alapismeretek a BSc szintű Gépészmérnöki alapképzésben Anyagtudományi alapismeretek I. félév: Anyagtudomány 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)
Anyagtudomány
6
1. előadás
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
Anyagtudomány
7
1. előadás
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! Anyagtudomány
8
1. előadás
Anyagtudomány alapjai
Anyagtudomány
9
1. előadás
Az Anyagtudomány c. tantárgy fogalma és tárgyköre az Anyagtudomány 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 Anyagtudomány
10
1. előadás
Gyakorlatok helye: tanszéki laborok A/4. Főépület alagsor 8-12. számú helyiségek C/2. Műhelycsarnok II. emeleti helyiségek gyakorlatok rendje: heti ütemezés: tanszéki honlapon, Moodle elearning rendszerben, hirdetőtáblán téma és hely, csoportbeosztás, kötelezően teljesítendő, mulasztás esetén pótlandó gyakorlatok
Anyagtudomány
11
1. előadás
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
Anyagtudomány
12
1. előadás
Kötelező és ajánlott irodalom Előadáshoz Tisza M: Anyagtudomány alapjai, Egyetemi Kiadó, Miskolc, 2008. Tisza M.: Physical Metallurgy, ASM Publisher, Ohio-London, 2001. Gyakorlatokhoz Tisza M: Anyagtudomány alapjai, Egyetemi Kiadó, Miskolc, 2008.
Anyagtudomány
13
1. előadás
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
Anyagtudomány
14
1. előadás
Internet elérési cím az előadás vázlatokhoz • Tanszéki honlap: http://www.met.unimiskolc.hu/education/I_felev/anyagtudomany • Moodle e-learning rendszer: http://edu.unimiskolc.hu/moodle/course/view.php?id=118 – A használat módja – Hozzáférés • felhasználói név: e-mail cím • password: első belépéskor az e-mail cím – Tanszéki tárgyakban ez folyamatosan elélrhető Anyagtudomány
15
1. előadás
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 14-16 óráig – Helye: A/1. mfsz. 17. (alternatíva: C2 műhelycsarnok, II. em. 204. 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.
Anyagtudomány
16
1. előadás
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. 108. szoba kérhetnek segítséget – jelentkezési határidő: 2010. szeptember 10. (péntek) 12.00 óra – a kurzus indításának feltétele: legalább 12 fő jelentkezése Anyagtudomány
17
1. előadás
Az Anyagtudomány 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 Anyagtudomány
18
1. előadás
Anyagtudományi alapismeretek
Anyagtudomány
19
1. előadás
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
Anyagtudomány
20
1. előadás
Az anyagok atomos szerkezete alapvetően a középiskolai tanulmányokból ismertnek tételezzük fel; a továbbiak megértéséhez elengedhetetlen az atomos szerkezet ismerete (az alapvető ismereteket a Tankönyv 21-26. oldala tartalmazza) az atommag szerkezete az elektronhéj szerkezete ismerete
Anyagtudomány
21
1. előadás
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 26-27. oldal)
Anyagtudomány
22
1. előadás
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
Anyagtudomány
23
1. előadás
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 Anyagtudomány
24
1. előadás
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: hosszú távú atomos rendezettség
Anyagtudomány
25
1. előadás
Az atomos (molekuláris) kötések • Elsődleges (erős) kötések – fémes kötés – ionos kötés – kovalens kötés • Másodlagos (gyenge) kötések – a Van der Waals kötés (részletesen: Tankönyv 28-37. oldal)
Anyagtudomány
26
1. előadás
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 Anyagtudomány
27
1. előadás
A fémes kötés sematikus vázlata
2.2. ábra Anyagtudomány
28
1. előadás
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
Anyagtudomány
29
1. előadás
Anyagfőcsoportok • Fémek
Polimerek, elasztomerek
Kerámiák és üvegek
•
Kompozit anyagok
• Habok
Anyagtudomány
Természetes anyagok
•
30
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
1. előadás
Fémek, fémes anyagok
• Legfontosabb jellemzőik – fémes fény, karakterisztikus szín – jó hő- és villamos vezetőképesség – kristályos szerkezet, hosszú távú atomos rendezettség – nagy szilárdság – jó alakíthatóság
Anyagtudomány
31
1. előadás
Fémek, fémes anyagok
• Fő csoportjaik – Vas-alapú fémek – Nem-vas fémek – Különleges fémek, fémes ötvözetek • nehezen olvadó, nagy hőállóságú fémek, • szuperötvözetek, stb.
Anyagtudomány
32
1. előadás
Pratt&Whitney repülőgép-hajtómű, mint a szuperötvözetek alkalmazási példája Anyagtudomány
33
1. előadás
