Fizyczne podstawy materiałoznawstwa

Fizyczne podstawy materiałoznawstwa

Karol i Janusz Przybyłowicz
Potechnika Świętokrzyska
Skrypt nr 279

Przedmowa            Indeks alfabetyczny haseł

Wstęp

  1. Jakie jest znaczenie nauki o materiałach?
  2. Jakie są podstawowe rodzaje materiałów stosowanych w technice?
  3. Podaj krótką charakterystykę metali i stopów
  4. Podaj krótką charakterystykę materiałów ceramicznych
  5. Podaj krótką charakterystykę polimerów
  6. Co to są spieki?
  7. Co to są kompozyty?
  8. Co rozumiemy przez strukturę materiałów?
  9. Jakie są metody wytwarzania materiałów metalicznych?
  10. Jak kształtuje się polimery?
  11. Jak kształtuje się materiały ceramiczne?
  12. Jak wytwarza się kompozyty?
  13. Jaki jest związek między metodą wytwarzania i strukturą oraz własnościami materiałów?
  14. Jakie są zewnętrzne czynniki wpływające na własności materiałów?

Rozdział 1 - Struktura atomowa

  1. Jak jest zbudowany i z jakich elementów składa się atom?
  2. Jakie są główne założenia teorii Bohra?
  3. Jakie jest zastosowanie modelu atomu Bohra?
  4. Jak jest zbudowany układ okresowy pierwiastków?
  5. Jaki jest związek pozycji pierwiastka w układzie okresowym ze strukturą elektronową atomu i własnościami?
  6. Czy jest jakiś związek między położeniem pierwiastka w układzie okresowym, a jego własnościami metalicznymi?
  7. Co to są metale przejściowe?
  8. Jakie są podstawy mechaniki kwantowej?
  9. Jaki jest współczesny obraz atomu?
  10. Jakie są liczby kwantowe?
  11. Co to jest struktura elektronowa pierwiastka?
  12. Co to jest dualizm korpuskularno falowy?
  13. Co mówi zasada nieoznaczoności Heisenberga i jakie jest jej znaczenie?
  14. Co to jest równanie Schrödingera?
  15. Czego dotyczy zakaz Pauliego?
  16. Co mówi zasada Borna?
  17. Co to jest statystyka Fermiego-Diraca?
  18. Co rozumie się przez wielkość atomu?
  19. Jak kształtuje się wielkość atomów w stopach?

Rozdział 2 - Elektronowa teoria metali

  1. Co to jest elektronowa teoria budowy metali?
  2. Na czym polegała pierwsza teoria elektronowa Drudego?
  3. Na czym polegała modyfikacja teorii Drudego?
  4. Jak zgodnie z mechaniką falową przedstawia się rozkład pędów elektronów w krysztale?
  5. Co to jest sfera Fermiego i jakie zawiera informacje o gazie elektonowym?
  6. Czy obecność jonów dodatnich w kryształach ma jakiś wpływ na rozkład energii elektronów?
  7. Jak można przedstawić wizualnie wypełnianie i nakładanie się stref Brillouina?
  8. Co się rozumie przez nakładanie się stref Brillouina?
  9. Jakie jest zastosowanie teorii stref?
  10. Jak interpretuje się działanie półprzewodnika samoistnego?
  11. Co to są półprzewodniki domieszkowe?
  12. Jak działa półprzewodnik typu n?
  13. Jak działa półprzewodnik typu p?
  14. Na czym polega istota pasmowej teorii ciała stałego?
  15. Jakie jest zastosowanie półprzewodników?
  16. Jak działa złącze n-p?
  17. Jak jest zbudowana i działa bateria słoneczna?
  18. Jak działa złącze n-p-n lub p-n-p?

Rozdział 3 - Fizyczne właściwości materiałów

  1. Co to są materiały dielektryczne?
  2. Jakie materiały posiadają największą oporność elektryczną?
  3. Co to jest piezoelektryczność i elektrostrykcja?
  4. Co to jest ferroelektryczność?
  5. Co to jest efekt termoelektryczny i jak działa termopara?
  6. Co to jest nadprzewodnictwo?
  7. Na czym polegają własności magnetyczne metali?
  8. Jak można podzielić materiały w zależności od ich oddziaływania z polem magnetycznym?
  9. Co to są ferrimagnetyki?
  10. Co to są antyferromagnetyki?
  11. Jak można wyjaśnić zmianę własności magnetycznych w punkcie Curie?
  12. Co to jest pętla histerezy magnetycznej?
  13. Jak klasyfikujemy materiały ferromagnetyczne w zależności od kształtu pętli histerezy?
  14. Jak można wyjaśnić powstanie pętli histerezy magnetycznej?
  15. Jak jest zbudowana granica domen magnetycznych?
  16. Jak jest zbudowana granica domen magnetycznych?
  17. Podaj przykłady materiałów magnetycznie twardych stosowanych do wyrobu magnesów trwałych.

Rozdział 4 - Wiązania w kryształach

  1. Na czym polega istota wytrzymałości mechanicznej ciał stałych?
  2. Co to jest odległość równowagowa atomów w krysztale?
  3. Jakie wnioski można wyciągnąć z wykresu sił (lub energii) wzajemnego oddziaływania atomów w funkcji odległości?
  4. Jakie typy wiązań międzyatomowych występują w różnych materiałach?
  5. Na czym polega wiązanie jonowe?
  6. Na czym polega wiązanie atomowe (kowalencyjne)?
  7. Na czym polega wiązanie van der Waalsa?
  8. Na czym polega wiązanie metaliczne?

Rozdział 5 - Krystalografia

  1. Co to jest kryształ?
  2. W jaki sposób można utworzyć sieć kryształu?
  3. Co to jest podstawowy period identyczności?
  4. Co to jest prosta sieciowa?
  5. Co to jest płaszczyzna sieciowa?
  6. Co to jest sieć przestrzenna?
  7. Co to jest komórka elementarna?
  8. Co to jest komórka sieciowa?
  9. Co to są wskaźniki prostej sieciowej?
  10. Jak praktycznie można określić wskaźniki prostej sieciowej?
  11. Napisz wskaźniki kierunków komórki sześciennej.
  12. Co to są wskaźniki płaszczyzny sieciowej?
  13. Jakie są zasady zapisu wskaźników płaszczyzn sieciowych?
  14. Podaj przykłady wskaźnikowania różnych płaszczyzn komórki sześciennej?
  15. Do czego służy i na czym polega 4-wskaźnikowy system Millera-Bravais'go?
  16. Co to jest pas krystalograficzny?
  17. Co to jest symetria kryształu i jakie są elementy symetrii?
  18. Wymień układy krystalograficzne i podaj ich cechy
  19. Opisz komórki elementarne A1 i A2 i zaznacz rozmieszczenie atomów.
  20. Opisz komórkę układu heksagonalnego.
  21. Wymień metale mające struktury krystaliczne A1, A2, A3.
  22. Jakie są możliwości sekwencji ułożenia płaszczyzn o najgęstszym wypełnieniu atomami i do jakich to prowadzi typów sieci?
  23. Co to jest polimorfizm?
  24. Jakie metale posiadają odmiany alotropowe?
  25. Co jest siłą napędową przemiany alotropowej?
  26. Co to jest histereza cieplna przemiany alotropowej?
  27. Jakie skokowe zmiany towarzyszą przemianie alotropowej?
  28. Jakie są tendencje przy tworzeniu odmian alotropowych?
  29. Na czym polega anizotropia własności kryształów?
  30. Jakie własności kryształów są anizotropowe?

Rozdział 6 - Struktura rzeczywistych kryształów i ich agregatów

  1. Na czym polega różnica między kryształami idealnymi i rzeczywistymi?
  2. Jaki jest wpływ defektów na własności kryształów?
  3. Jak klasyfikujemy defekty sieci krystalicznej?
  4. Jakie defekty zaliczamy do punktowych?
  5. Co to są wakancje?
  6. Co to jest atom międzywęzłowy?
  7. Omów atomy domieszek jako defekty punktowe.
  8. Jakie są rodzaje luk międzyatomowych i gdzie są one rozmieszczone?
  9. Jakie atomy domieszek zaliczamy do międzywęzłowych?
  10. Co to są defekty liniowe?
  11. Przedstaw istotę dyslokacji krawędziowych.
  12. Przedstaw istotę dyslokacji śrubowej.
  13. Na czym polega różnica między dyslokacją krawędziową i śrubową?
  14. Co to jest wektor Burgersa dyslokacji i jak się go wyznacza?
  15. Co to jest pętla dyslokacyjna?
  16. Jakie są sposoby ruchu dyslokacji?
  17. Omów istotę poślizgu dyslokacji.
  18. Na czym polega istota i znaczenie wspinania dyslokacji?
  19. Na czym polega różnica między poślizgiem i wspinaniem dyslokacji?
  20. Jak powstają dyslokacje?
  21. Jak powstają dyslokacje podczas wzrostu kryształu?
  22. Jak powstają dyslokacje poprzez kondensację wakancji?
  23. Jak powstają dyslokacje na skutek rozmnażania się?
  24. Jak powstają dyslokacje przez heterogeniczne zarodkowanie?
  25. Co to są defekty powierzchniowe?
  26. Co to są granice ziarn?
  27. Co to są granice międzyfazowe?
  28. Co to są błędy ułożenia?
  29. Jaki jest wpływ energii błędu ułożenia na własności metali?
  30. Jakie są rodzaje granic ziarn?
  31. Jak są zbudowane granice daszkowe małego kąta?
  32. Jakie są poglądy na budowę granic ziarn dużego kąta?
  33. Co to są i jak są zbudowane granice bliźniacze?
  34. Jakie są rodzaje bliźniaków?
  35. Jak są zbudowane granice międzyfazowe?
  36. Jaki jest wpływ energii granic międzyfazowych na kształt wydzieleń nowej fazy?
  37. Na czym polega wzajemne oddziaływanie między defektami sieci?
  38. Jakie defekty występują w materiałach polikrystalicznych?
  39. Jaki jest wpływ wielkości ziarna na własności materiałów?
  40. Jak anizotropia własności kryształów wpływa na właściwości materiałów polikrystalicznych?
  41. Co to jest tekstura?
  42. Jakie są przyczyny kierunkowego ustawiania się ziarn w materiałach polikrystalicznych czyli tworzenia tekstur?
  43. Jakie rodzaje tekstur występują w drutach i blachach?
  44. Jakie są negatywne i pozytywne skutki tekstury?
  45. Jakie są sposoby graficznego przedstawiania tekstur?
  46. Na czym polega anizotopia własności materiału wywołana przez włóknistość struktury?

Rozdział 7 - Ruch atomów w materiałach

  1. Jakie są sposoby ruchu atomów w stanie stałym?
  2. Co to jest dyfuzja?
  3. Jakie są rodzaje dyfuzji?
  4. Jakie są mechanizmy dyfuzji?
  5. Na czym polega mechanizm wakancyjny?
  6. Jaki jest dowód na możliwość dyfuzji mechanizmem wakancyjnym?
  7. Na czym polega mechanizm międzywęzłowy?
  8. Na czym polega dyfuzja przez dyslokacje?
  9. Na czym polega dyfuzja granicami ziarn?
  10. Na czym polega dyfuzja reaktywna?
  11. Jakie są prawa dyfuzji?
  12. Czy zawsze dyfuzja zachodzi w kierunku przeciwnym do gradientu koncentracji?
  13. Podaj przykład dyfuzji wstępującej.
  14. Jakie jest znaczenie dyfuzji wstępującej?
  15. Jaki jest wpływ temperatury na dyfuzję?
  16. Czy energie aktywacji dyfuzji atomów w różnych materiałach są jednakowe?
  17. Jaki jest wpływ czasu na dyfuzję?
  18. Jakie są inne czynniki zewnętrzne wpływające na dyfuzję?
  19. Jakie jest znaczenie dyfuzji?