Otázky ke zkoušce BUM LS 2006/07 Požaduji pouze tučně zvýrazněné otázky. 1. Stavba atomu a čísla charakterizující strukturu atomu 2. Valenční elektrony co to je, proč jsou důležité, maximální počet a proč 3. Základní charakteristika iontové vazby, příklad 4. Základní charakteristika kovalentní vazby, příklad 5. Základní charakteristika kovové vazby, příklad 6. Bravaisovy mřížky co to je, k čemu slouží, parametry definující krystalovou mřížku praktické příklady 7. Pro mřížku BCC uveďte (tj. vypočítejte): počet atomů příslušejících jedné buňce poloměr atomu jako funkci parametru mřížky koeficient zaplnění mřížky 8. Pro mřížku FCC uveďte (tj. vypočítejte): počet atomů příslušejících jedné buňce poloměr atomu jako funkci parametru mřížky koeficient zaplnění mřížky 9. Pro mřížku HCP uveďte (tj. vypočítejte): počet atomů příslušejících jedné buňce poloměr atomu jako funkci parametru mřížky koeficient zaplnění mřížky 10.Vysvětlete pojem alotropie 11.Co jsou to Millerovy indexy směrů a rovin 12.Zakreslete krystalografický směr, znáte-li jeho Millerovy indexy 13.Určete Millerův index zadané roviny 14.Zakreslete krystalografickou rovinu, znáte-li její Millerovy indexy 15.Uveďte MI směrů a rovin nejhustěji obsazených atomy pro mřížku BCC, rovinu načrtněte 16.Uveďte MI směrů a rovin nejhustěji obsazených atomy pro mřížku FCC, rovinu načrtněte 17. Popište a nakreslete základní druhy bodových poruch krystalové mřížky 18. Popište hranovou dislokaci 19. Popište šroubovou dislokaci 20. Popište hranici zrna 21.Uveďte základní mechanické vlastnosti 22. Vyjmenujte nejdůležitější interní a externí faktory, které ovlivňují mechanické vlastnosti 23. Definujte poměrnou podélnou a příčnou deformaci a Poissonovo číslo 24. Definujte normálové a smykové napětí 25. Proveďte rozbor Hookova zákon 26. Vyjmenujte základní mechanismy plastické deformace a uveďte podmínky pro skluz dislokací
27. Nakreslete skluzové systémy pro mřížky FCC a BCC 28. Znázorněte pohyb hranové dislokace 29. Vysvětlete činnost Frankova-Readova zdroje 30. Co je to dvojčatění 31. Proveďte rozbor Hall Petchova vztahu 32. Zakreslete tahový diagram se smluvní mezí kluzu; definujte základní charakteristiky 33. Zakreslete tahový diagram s horní a dolní mezí kluzu; co je to Lüdersova deformace; definujte základní charakteristiky 34. Definujte co je to tvrdost, uveďte nejdůležitější metody měření 35. Popište zkoušku rázem v ohybu včetně měřených veličin 36. Vysvětlete, co je to tranzitní chování a u kterých materiálů je pozorováno 37. Zakreslete teplotní závislost nárazové práce pro materiály s tranzitním chováním a definujte tranzitní teploty 38. Vysvětlete pojmy lomová mechanika, součinitel intenzity napětí a lomová houževnatost; u veličin uveďte označení a jednotky 39. Znázorněte zatěžované ploché těleso s centrální trhlinou a uveďte základní vztah lomové mechaniky 40. Co je to mód zatěžování a jaké jsou nejběžnější zkušební tělesa pro stanovení lomové houževnatosti 41. Uveďte tři aplikace základního vztahu lomové mechaniky 42. Vysvětlete, co je to tranzitní délka trhliny, graficky znázorněte 43. Uveďte klasifikaci lomů z hlediska energetické náročnosti a z hlediska uplatňujícího se mikromechanismu 44. Definujte, co je to únava materiálů, uveďte tři stádia únavového procesu 3 45. Zakreslete sinusový zátěžný cyklus, popište jeho charakteristiky včetně parametrů asymetrie 46. Zakreslete Wöhlerovu křivku, vyznačte oblasti časované a trvalé únavové pevnosti a definujte mez únavy 47. Schematicky znázorněte únavový lom, vyznačte místo iniciace porušení, postupové čáry a oblast statického dolomení 48. Co je to tečení neboli creep a relaxace 49. Zakreslete creepovou křivku a vyznačte tři stádia tečení materiálu 50. Uveďte a vysvětlete základní creepové charakteristiky mez tečení a mez pevnosti při tečení 51. Termodynamická soustava (vysvětlit pojmy) druhy soustav (neizolovaná otevřená a uzavřená, izolovaná; homogenní, heterogenní) složky soustavy (nepolymorfní, polymorfní) fáze soustavy (druhy prvek, roztok, sloučenina; skupenství tuhé, kapalné, plynné) 52. Fázové pravidlo a fázový diagram pro jednosložkovou soustavu 53. Termodynamický stav (rovnovážný a nerovnovážný; stabilní, metastabilní, nestabilní) 54. Termodynamický děj (samovolný a nucený; nevratný a vratný; samovolné ochlazování)
55. Helmholtzova energie a Gibbsova energie (definice, význam, závislost na teplotě a na tlaku, změna při samovolných dějích) 56. Fázové přeměny čistých látek a Gibbsova energie 57. Vztah mezi termodynamiku a kinetikou 58. Základní pojmy kinetiky (energetická bariéra a aktivační energie; fluktuace energie; tvorba a růst zárodků nové fáze; rychlost a doba přeměny; kinetická křivka a kinetický diagram přeměny) 59. Arrheniova rovnice (význam a řešení) 60. Tepelný pohyb atomů (frekvence přeskoků atomů a Arrheniova rovnice) 61. Podstata difuze (přenosový děj, samovolný a nevratný), význam difuze, vliv druhu a skupenství difuzního prostředí 62. Shodné a rozdílné rysy mezi difuzí (srovnání difuze) v kovových, keramických a polymerních materiálech 63. Podstata atomové a fenomenologické teorie difuze, vztah mezi nimi 64. Mechanizmy difuze, druhy difuze 65. Difuzní článek a 1. Fickův zákon 66. Faktory ovlivňující difuzivitu D teplota aktivační energie difuze mechanizmus difuze difuzní prostředí (druh a složení, hustota uspořádání atomů v krystalové mřížce, síla vazeb mezi atomy, poruchy krystalové mřížky) difundující částice (druh atomy, kationty, anionty; velikost) 67. Stacionární difuze (koncentrační profil, velikost difuzního toku v různých místech koncentračního profilu, změna koncentrace v daném místě v závislosti na čase, první Fickův zákon) 68. Nestacionární difuze (koncentrační profil, velikost difuzního toku v různých místech koncentračního profilu, změna koncentrace v daném místě v závislosti na čase, druhý Fickův zákon) 69. Změna koncentračního profilu v závislosti na čase při nasycování a odsycování podpovrchových vrstev součásti (např. při cementaci a oduhličování oceli) 70. Příklady uplatnění difuze v praxi 71. Krystalické tuhé fáze v kovových soustavách rozdělení, podstata a faktory jejich určení 72. Definujte rozpustnost ve slitinách, její míru a možnosti ve vztahu ke skupenství 73. Tuhé roztoky rozdělení, vznik a možnosti rozpustnosti 74. Proveďte rozbor základních faktorů určujících možnosti vzniku a rozpustnost u substitučních a intersticiálních tuhých roztoků 75. Vliv přísady na mechanické vlastnosti substitučních tuhých roztoků 76. Intermediární fáze rozdělení, základní charakteristika jednotlivých typů 77. Uveďte vliv intermediárních fází na mechanické vlastnosti slitin 78. Rovnovážný diagram - obecný popis, termodynamická podmínka a způsob konstrukce
79. Které základní pomůcky se používají u všech binárních rovnovážných diagramů 80. Proveďte rozdělení základních binárních rovnovážných diagramů (BRD) podle rozpustnosti složek v tuhém stavu a nakreslete jejich tvary (bez popisu) 81. Proveďte rozbor BRD s úplnou rozpustností složek v tuhém stavu Rozborem se rozumí: nakreslit tvar diagramu, popis fázový, příp. strukturní, křivky chladnutí, určení stupňů volnosti, chemické složení fází za dané teploty, pákové pravidlo, Sauverův strukturní diagram, příklady slitin)!!! 82. Proveďte rozbor BRD s úplnou nerozpustností složek v tuhém stavu a eutektickou přeměnou 83. K jakému účelu slouží Tamannův diagram a proveďte jeho konstrukci u BRD s úplnou nerozpustností složek v tuhém stavu 84. Proveďte rozbor BRD s částečnou rozpustností složek v tuhém stavu a eutektickou přeměnou bez změny rozpustnosti v tuhém stavu 85. Proveďte rozbor BRD s částečnou rozpustností složek v tuhém stavu a peritektickou přeměnou bez změny rozpustnosti v tuhém stavu 86. Proveďte rozbor BRD s částečnou rozpustností složek v tuhém stavu, oboustrannou klesající mezní rozpustností a eutektickou přeměnou 87. Proveďte rozbor BRD s jednou překrystalizací obou složek v tuhém stavu a dokonalou rozpustností 88. Proveďte rozbor BRD s překrystalizací jedné ze složek v tuhém stavu, eutektickou a eutektoidní přeměnou 89. Proveďte rozbor BRD s oběma typy intermediárních fází 90. Uveďte souvislost mezi chemických složením slitin u vybraných typů BRD a jejich vlastnostmi 91. Charakterizujte ternární rovnovážné diagramy a jaké se používají řezy 92. Popište čisté železo a volný uhlík (grafit a cementit Fe 3C) 93. Definujte základní tuhé roztoky ve slitinách železo uhlík 94. Z kterých základních tvarů BRD je složen rovnovážný diagram železo uhlík? 95. Nakreslete a popište diagram metastabilní soustavy Fe Fe 3C 96. Vymezte v diagramu Fe Fe 3C oblast ocelí a bílých litin a proveďte jejich bližší dělení 97. Popište peritektickou, eutektickou a eutektoidní reakci v soustavě Fe Fe 3C 98. Označte v diagramu Fe Fe 3C oblasti, kde probíhají překrystalizační procesy v tuhém stavu a popište je 99. Které strukturní směsi se vyskytují v soustavě Fe Fe 3C? 100.Z diagramu Fe Fe 3C odvoďte Sauverův fázový diagram pro teplotu 20 C 101.Z diagramu Fe Fe 3C odvoďte Sauverův strukturní diagram pro teplotu 20 C 102.Schematicky nakreslete strukturu slitiny ze soustavy Fe Fe 3C dle zadaného obsahu uhlíku 103.Nakreslete závislost vlivu obsahu uhlíku na pevnostní a deformační charakteristiky u ocelí 104.Nakreslete a popište diagram stabilní soustavy Fe C grafit 105.Popište eutektickou a eutektoidní reakci v soustavě Fe C grafit
106.Z diagramu Fe C grafit odvoďte Sauverův strukturní diagram pro teplotu 20 C 107.Schematicky nakreslete strukturu litiny s lupínkovým tvarem grafitu 108.Charakterizujte uspořádání atomů ve skupenství plynném, kapalném a tuhém stavu 109.Uveďte podmínky pro stabilní růst zárodku nové fáze při homogenní nukleaci ( g a obr.) 110.Čím je usnadněna heterogenní nukleace zárodků nové fáze v reálných taveninách a jaký vliv na nuklaci má povrchové napětí. (cizí zárodky, smáčivost) 111.Čím je dána rychlost nukleace a jak ovlivňují její průběh aktivační entalpie difuze a nukleace a podchlazení (počet zárodků, diagram, extrémní podchlazení amorfní struktury) 112.Jakým způsobem se uskutečňuje růst zárodků v tavenině, jak souvisí růst zárodků s krystalovým uspořádáním rostoucích krystalů 113.Jaký vliv má kladný nebo záporný teplotní gradient v tavenině na tvar fázového rozhraní tavenina tuhá fáze 114.Uveďte příčiny vzniku chemické heterogenity (nerovnoměrného rozložení přísadových prvků) ve slitině a definujte rovnovážný rozdělovací koeficient 115.Popište příčinu vzniku a průběh dendritického odmíšení (tvar digramu, průběh krystalizace viz animace) 116.Uveďte mechanismus nukleace zárodků nové fáze v pevné fázi, čím je nukleace zejména ovlivněna, místa nukleace 117.Jakým způsobem ovlivňuje kinetika fázové přeměny růst zárodků 118.Uveďte charakteristické znaky rozpadu a přeměny původního tuhého roztoku 119.Uveďte možné druhy rozpadů tuhého roztoku 120.Uveďte možné druhy přeměn tuhého roztoku 121.Vysvětlete průběh rozpadu přesyceného tuhého roztoku a jeho vliv na mechanické vlastnosti 122.Vysvětlete průběh eutektoidního rozpadu tuhého roztoku v soustavě Fe-Fe 3C 123.Vysvětlete průběh přeměny jednoho tuhého roztoku na jiný tuhý roztok 124.Vysvětlete průběh martenzitické přeměny 125.Pro jaké účely se používají čisté kovy a slitiny (např. z hlediska mechanických, fyzikálních a chemických vlastností)? 126.Popište výrobu surového železa a ocelí (ingoty, kontilití) 127.Uveďte rozdělení slitin železa (oceli, litiny bílé a grafitické) 128.Vyjmenujte specifické vlastnosti grafitických litin (konkrétní příklady použití) 129. Rozdělte neželezné kovy dle měrné hmotnosti, teploty tání a ušlechtilosti 130.Uveďte rozdělení a příklady použití slitin hliníku (viz zaslaný dodatek) 131.Uveďte rozdělení a příklady použití slitin mědi (viz zaslaný dodatek) 132.Uveďte rozdělení a příklady použití slitin hořčíku 133.Uveďte rozdělení a příklady použití slitin niklu
Zbývající otázky budou upřesněny po poslední přednášce.