Fizyczne podstawy materiałoznawstwa
Fizyczne podstawy materiałoznawstwa
Karol i Janusz Przybyłowicz
Potechnika Świętokrzyska
Skrypt nr 279
Wstęp
- Jakie jest znaczenie nauki o materiałach?
- Jakie są podstawowe rodzaje materiałów stosowanych w technice?
- Podaj krótką charakterystykę metali i stopów
- Podaj krótką charakterystykę materiałów ceramicznych
- Podaj krótką charakterystykę polimerów
- Co to są spieki?
- Co to są kompozyty?
- Co rozumiemy przez strukturę materiałów?
- Jakie są metody wytwarzania materiałów metalicznych?
- Jak kształtuje się polimery?
- Jak kształtuje się materiały ceramiczne?
- Jak wytwarza się kompozyty?
- Jaki jest związek między metodą wytwarzania i strukturą
oraz własnościami materiałów?
- Jakie są zewnętrzne czynniki wpływające na własności materiałów?
Rozdział 1 - Struktura atomowa
- Jak jest zbudowany i z jakich elementów składa się atom?
- Jakie są główne założenia teorii Bohra?
- Jakie jest zastosowanie modelu atomu Bohra?
- Jak jest zbudowany układ okresowy pierwiastków?
- Jaki jest związek pozycji pierwiastka w układzie okresowym ze strukturą elektronową atomu i własnościami?
- Czy jest jakiś związek między położeniem pierwiastka w układzie okresowym, a jego własnościami metalicznymi?
- Co to są metale przejściowe?
- Jakie są podstawy mechaniki kwantowej?
- Jaki jest współczesny obraz atomu?
- Jakie są liczby kwantowe?
- Co to jest struktura elektronowa pierwiastka?
- Co to jest dualizm korpuskularno falowy?
- Co mówi zasada nieoznaczoności Heisenberga i jakie jest jej znaczenie?
- Co to jest równanie Schrödingera?
- Czego dotyczy zakaz Pauliego?
- Co mówi zasada Borna?
- Co to jest statystyka Fermiego-Diraca?
- Co rozumie się przez wielkość atomu?
- Jak kształtuje się wielkość atomów w stopach?
Rozdział 2 - Elektronowa teoria metali
- Co to jest elektronowa teoria budowy metali?
- Na czym polegała pierwsza teoria elektronowa Drudego?
- Na czym polegała modyfikacja teorii Drudego?
- Jak zgodnie z mechaniką falową przedstawia się rozkład pędów elektronów w krysztale?
- Co to jest sfera Fermiego i jakie zawiera informacje o gazie elektonowym?
- Czy obecność jonów dodatnich w kryształach ma jakiś wpływ na rozkład energii elektronów?
- Jak można przedstawić wizualnie wypełnianie i nakładanie się stref Brillouina?
- Co się rozumie przez nakładanie się stref Brillouina?
- Jakie jest zastosowanie teorii stref?
- Jak interpretuje się działanie półprzewodnika samoistnego?
- Co to są półprzewodniki domieszkowe?
- Jak działa półprzewodnik typu n?
- Jak działa półprzewodnik typu p?
- Na czym polega istota pasmowej teorii ciała stałego?
- Jakie jest zastosowanie półprzewodników?
- Jak działa złącze n-p?
- Jak jest zbudowana i działa bateria słoneczna?
- Jak działa złącze n-p-n lub p-n-p?
Rozdział 3 - Fizyczne właściwości materiałów
- Co to są materiały dielektryczne?
- Jakie materiały posiadają największą oporność elektryczną?
- Co to jest piezoelektryczność i elektrostrykcja?
- Co to jest ferroelektryczność?
- Co to jest efekt termoelektryczny i jak działa termopara?
- Co to jest nadprzewodnictwo?
- Na czym polegają własności magnetyczne metali?
- Jak można podzielić materiały w zależności od ich oddziaływania z polem magnetycznym?
- Co to są ferrimagnetyki?
- Co to są antyferromagnetyki?
- Jak można wyjaśnić zmianę własności magnetycznych w punkcie Curie?
- Co to jest pętla histerezy magnetycznej?
- Jak klasyfikujemy materiały ferromagnetyczne w zależności od kształtu pętli histerezy?
- Jak można wyjaśnić powstanie pętli histerezy magnetycznej?
- Jak jest zbudowana granica domen magnetycznych?
- Jak jest zbudowana granica domen magnetycznych?
- Podaj przykłady materiałów magnetycznie twardych stosowanych do wyrobu magnesów trwałych.
Rozdział 4 - Wiązania w kryształach
- Na czym polega istota wytrzymałości mechanicznej ciał stałych?
- Co to jest odległość równowagowa atomów w krysztale?
- Jakie wnioski można wyciągnąć z wykresu sił (lub energii) wzajemnego oddziaływania atomów w funkcji
odległości?
- Jakie typy wiązań międzyatomowych występują w różnych materiałach?
- Na czym polega wiązanie jonowe?
- Na czym polega wiązanie atomowe (kowalencyjne)?
- Na czym polega wiązanie van der Waalsa?
- Na czym polega wiązanie metaliczne?
Rozdział 5 - Krystalografia
- Co to jest kryształ?
- W jaki sposób można utworzyć sieć kryształu?
- Co to jest podstawowy period identyczności?
- Co to jest prosta sieciowa?
- Co to jest płaszczyzna sieciowa?
- Co to jest sieć przestrzenna?
- Co to jest komórka elementarna?
- Co to jest komórka sieciowa?
- Co to są wskaźniki prostej sieciowej?
- Jak praktycznie można określić wskaźniki prostej sieciowej?
- Napisz wskaźniki kierunków komórki sześciennej.
- Co to są wskaźniki płaszczyzny sieciowej?
- Jakie są zasady zapisu wskaźników płaszczyzn sieciowych?
- Podaj przykłady wskaźnikowania różnych płaszczyzn komórki sześciennej?
- Do czego służy i na czym polega 4-wskaźnikowy system Millera-Bravais'go?
- Co to jest pas krystalograficzny?
- Co to jest symetria kryształu i jakie są elementy symetrii?
- Wymień układy krystalograficzne i podaj ich cechy
- Opisz komórki elementarne A1 i A2 i zaznacz rozmieszczenie atomów.
- Opisz komórkę układu heksagonalnego.
- Wymień metale mające struktury krystaliczne A1, A2, A3.
- Jakie są możliwości sekwencji ułożenia płaszczyzn o najgęstszym wypełnieniu atomami i do jakich to
prowadzi typów sieci?
- Co to jest polimorfizm?
- Jakie metale posiadają odmiany alotropowe?
- Co jest siłą napędową przemiany alotropowej?
- Co to jest histereza cieplna przemiany alotropowej?
- Jakie skokowe zmiany towarzyszą przemianie alotropowej?
- Jakie są tendencje przy tworzeniu odmian alotropowych?
- Na czym polega anizotropia własności kryształów?
- Jakie własności kryształów są anizotropowe?
Rozdział 6 - Struktura rzeczywistych kryształów i ich agregatów
- Na czym polega różnica między kryształami idealnymi i rzeczywistymi?
- Jaki jest wpływ defektów na własności kryształów?
- Jak klasyfikujemy defekty sieci krystalicznej?
- Jakie defekty zaliczamy do punktowych?
- Co to są wakancje?
- Co to jest atom międzywęzłowy?
- Omów atomy domieszek jako defekty punktowe.
- Jakie są rodzaje luk międzyatomowych i gdzie są one rozmieszczone?
- Jakie atomy domieszek zaliczamy do międzywęzłowych?
- Co to są defekty liniowe?
- Przedstaw istotę dyslokacji krawędziowych.
- Przedstaw istotę dyslokacji śrubowej.
- Na czym polega różnica między dyslokacją krawędziową i śrubową?
- Co to jest wektor Burgersa dyslokacji i jak się go wyznacza?
- Co to jest pętla dyslokacyjna?
- Jakie są sposoby ruchu dyslokacji?
- Omów istotę poślizgu dyslokacji.
- Na czym polega istota i znaczenie wspinania dyslokacji?
- Na czym polega różnica między poślizgiem i wspinaniem dyslokacji?
- Jak powstają dyslokacje?
- Jak powstają dyslokacje podczas wzrostu kryształu?
- Jak powstają dyslokacje poprzez kondensację wakancji?
- Jak powstają dyslokacje na skutek rozmnażania się?
- Jak powstają dyslokacje przez heterogeniczne zarodkowanie?
- Co to są defekty powierzchniowe?
- Co to są granice ziarn?
- Co to są granice międzyfazowe?
- Co to są błędy ułożenia?
- Jaki jest wpływ energii błędu ułożenia na własności metali?
- Jakie są rodzaje granic ziarn?
- Jak są zbudowane granice daszkowe małego kąta?
- Jakie są poglądy na budowę granic ziarn dużego kąta?
- Co to są i jak są zbudowane granice bliźniacze?
- Jakie są rodzaje bliźniaków?
- Jak są zbudowane granice międzyfazowe?
- Jaki jest wpływ energii granic międzyfazowych na kształt wydzieleń nowej fazy?
- Na czym polega wzajemne oddziaływanie między defektami sieci?
- Jakie defekty występują w materiałach polikrystalicznych?
- Jaki jest wpływ wielkości ziarna na własności materiałów?
- Jak anizotropia własności kryształów wpływa na właściwości materiałów polikrystalicznych?
- Co to jest tekstura?
- Jakie są przyczyny kierunkowego ustawiania się ziarn w materiałach polikrystalicznych czyli tworzenia
tekstur?
- Jakie rodzaje tekstur występują w drutach i blachach?
- Jakie są negatywne i pozytywne skutki tekstury?
- Jakie są sposoby graficznego przedstawiania tekstur?
- Na czym polega anizotopia własności materiału wywołana przez włóknistość struktury?
Rozdział 7 - Ruch atomów w materiałach
- Jakie są sposoby ruchu atomów w stanie stałym?
- Co to jest dyfuzja?
- Jakie są rodzaje dyfuzji?
- Jakie są mechanizmy dyfuzji?
- Na czym polega mechanizm wakancyjny?
- Jaki jest dowód na możliwość dyfuzji mechanizmem wakancyjnym?
- Na czym polega mechanizm międzywęzłowy?
- Na czym polega dyfuzja przez dyslokacje?
- Na czym polega dyfuzja granicami ziarn?
- Na czym polega dyfuzja reaktywna?
- Jakie są prawa dyfuzji?
- Czy zawsze dyfuzja zachodzi w kierunku przeciwnym do gradientu koncentracji?
- Podaj przykład dyfuzji wstępującej.
- Jakie jest znaczenie dyfuzji wstępującej?
- Jaki jest wpływ temperatury na dyfuzję?
- Czy energie aktywacji dyfuzji atomów w różnych materiałach są jednakowe?
- Jaki jest wpływ czasu na dyfuzję?
- Jakie są inne czynniki zewnętrzne wpływające na dyfuzję?
- Jakie jest znaczenie dyfuzji?