Karta przedmiotu

Materiałoznawstwo

Podstawowe informacje o zajęciach

Cykl kształcenia:

2024/2025

Nazwa jednostki prowadzącej studia:

Wydział Matematyki i Fizyki Stosowanej

Nazwa kierunku studiów:

Inżynieria w medycynie

Obszar kształcenia:

nauki techniczne

Profil studiów:

ogólnoakademicki

Poziom studiów:

pierwszego stopnia

Forma studiów:

stacjonarne

Specjalności na kierunku:

Tytuł otrzymywany po ukończeniu studiów:

inżynier

Nazwa jednostki prowadzącej zajęcia:

Katedra Nauki o Materiałach

Kod zajęć:

14866

Status zajęć:

obowiązkowy dla programu

Układ zajęć w planie studiów:

sem: 3 / W30 L30 / 5 ECTS / E

Język wykładowy:

polski

Imię i nazwisko koordynatora:

dr hab. inż. prof. PRz Andrzej Nowotnik

Terminy konsultacji koordynatora:

Poniedziałek, godz. 13-14, Środa godz. 9-11

Cel kształcenia i wykaz literatury

Główny cel kształcenia:
Pozyskanie wiedzy w zakresie budowy, właściwości i zastosowania materiałów inżynierskich w zależności od składu chemicznego i fazowego oraz warunków obróbki cieplnej lub cieplno-chemicznej.

Ogólne informacje o zajęciach:
Zajęcia mają na celu przekazanie syntetycznej wiedzy na temat budowy materiałów, wpływu właściwości na możliwości ich zastosowania w obszarze przemysłu medycznego, z uwzględnieniem procesów ich kształtowania.

Materiały dydaktyczne:
Syntetyczne opisy prezentowanych informacji na wykładzie w formie plików pdf, instrukcje realizacji zajęć laboratoryjnych, normy

Inne:
Brak

Wykaz literatury, wymaganej do zaliczenia zajęć

Literatura wykorzystywana podczas zajęć wykładowych
1	Przybyłowicz Karol	Metaloznawstwo	WNT Warszawa.	2007
2	Sieniawski J.,Cyunczyk A.	Struktura ciał stałych	Oficyna Wydawnicza PRz.	2012
3	Leszek A. Dobrzański	Metaloznawstwo z podstawami nauki o materiałach	WNT Warszawa .	1996
4	Michael. F. Ashby, David R.H. Jones	Materiały inzynierskie t. 1,2	PNT Warszawa.	1995
5	Marek Blicharski	Wstęp do inżynierii materiałowej	Wyd. AGH .	1995

Literatura wykorzystywana podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/innych
1	J. Sieniawski (red.)	Metaloznawstwo i podstawy obróbki cieplnej	Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej.	1999

Literatura do samodzielnego studiowania
1	-	Normy materiałowe	-.	-

Wymagania wstępne w kategorii wiedzy / umiejętności / kompetencji społecznych

Wymagania formalne:
Status studenta

Wymagania wstępne w kategorii Wiedzy:
Ma uporządkowaną wiedzę w zakresie zastosowania materiałów inżynierskich oraz procesów produkcyjnych. Ma wiedzę podstawową z obszaru techniki, matematyki, chemii, fizyki i mechaniki.

Wymagania wstępne w kategorii Umiejętności:
Potrafi porozumiewać się przy użyciu różnych technik w środowisku zawodowym. Ma umiejętność samokształcenia.

Wymagania wstępne w kategorii Kompetencji społecznych:
Potrafi współdziałać i pracować w grupie. Ma świadomość istoty i rozumie skutki i aspekty pozatechniczne działalności inżynierskiej.

Efekty kształcenia dla zajęć

MEK	Student, który zaliczył zajęcia	Formy zajęć/metody dydaktyczne prowadzące do osiągnięcia danego efektu kształcenia	Metody weryfikacji każdego z wymienionych efektów kształcenia	Związki z KEK	Związki z PRK
MEK01	Ma podstawową wiedzę z zakresu budowy materiałów ceramicznych, metalicznych, polimerowych i kompozytów	wykład, laboratorium	kolokwium, egzamin cz. pisemna	K-W05+ K-W06++ K-U02+ K-U09+++ K-U12+ K-U17++ K-K01++ K-K04++ K-K05+	P6S-KK P6S-KO P6S-UO P6S-UU P6S-UW P6S-WG
MEK02	Ma wiedzę o strukturze materiałów inżynierskich, zna podstawowe właściwości fizyczne, fizyko-chemiczne i mechaniczne metali, polimerów imateriałów ceramicznych.	wykład, laboratorium	kolokwium, egzamin cz. pisemna	K-W05+ K-W06++ K-U02++ K-U09+++ K-U12+ K-U17++ K-K01++ K-K04+ K-K05++	P6S-KK P6S-KO P6S-UO P6S-UU P6S-UW P6S-WG
MEK03	Ma podstawową wiedzę z zakresu otrzymywania tworzyw ceramicznych, metalicznych, polimerowych i kompozytów	wykład, laboratorium	egzamin cz. pisemna, kolokwium	K-W05+ K-W06+ K-U02+ K-U09++ K-U12+ K-U17+ K-K01++ K-K04++ K-K05+	P6S-KK P6S-KO P6S-UO P6S-UU P6S-UW P6S-WG
MEK04	Ma podstawową wiedzę na temat relacji: budowa, właściwości-otrzymywanie tworzyw	wykład, laboratorium	egzamin cz. pisemna, kolokwium	K-W06+ K-U02++ K-U09+++ K-U12++ K-U17++ K-K01++ K-K04+ K-K05+	P6S-KK P6S-KO P6S-UO P6S-UU P6S-UW P6S-WG
MEK05	Ma wiedzę o wpływie obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej na właściwości stopów metali, wykazuje znajomość podstawowych operacji obróbki cieplno-chemicznej stopów metali.	wykład, laboratorium	kolokwium, egzamin cz. pisemna	K-W05+ K-W06++ K-U02++ K-U09+++ K-U12++ K-U17+ K-K01++ K-K04+ K-K05+	P6S-KK P6S-KO P6S-UO P6S-UU P6S-UW P6S-WG
MEK06	Student potrafi wybierać do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich z zakresu doboru materiałów, metody i narzędzia analityczne, eksperymentalne i informatyczne oraz potrafi odróżniać i ocenić istniejące rozwiązania techniczne, w szczególności urządzenia, obiekty, systemy, pod względem zastosowanych materiałów.	wykład, laboratorium	kolokwium, egzamin cz. pisemna	K-W06++ K-U02++ K-U09+++ K-U12++ K-U17+ K-K01++ K-K04++ K-K05++	P6S-KK P6S-KO P6S-UO P6S-UU P6S-UW P6S-WG

Treści kształcenia dla zajęć

Sem.	TK	Treści kształcenia	Realizowane na	MEK
3	TK01	Nauka o materiałach – wprowadzenie relacje: budowa-właściwości-otrzymywanie-zastosowanie dla materiałów; powstanie i rozwój inżynierii materiałowej, materiał-definicja, podział materiałów: naturalne i syntetyczne; materiały inżynierskie, tworzywa metaliczne, polimery i materiały ceramiczne, znaczenie poszczególnych grup w rozwoju cywilizacji, spojrzenie na materiały w makro, mikro i nanoskali (nanomateriały)	W01, W02	MEK01 MEK02 MEK04 MEK06
3	TK02	Formy występowania materiałów materiały w formie monokryształów, polikryształów, amorficznej, wpływ budowy materiałów na właściwości mechaniczne i fizyczne, charakterystyka włókien, budowa whiskersów i włókien, włókna ceramiczne, metaliczne i organiczne, znaczenie włókien jako materiałów inżynierskich warstwy jako specyficzna forma występowania materiałów, relacja warstwa-podłoże, parametry charakteryzujące warstwy, podział, przykłady zastosowania warstw z metodami otrzymywania (PVD, CVD, napylanie plazmowe)	W03, W04	MEK01 MEK03 MEK06
3	TK03	Kompozyty materiały kombinowane naturalne i syntetyczne, klasyfikacja kompozytów ze względu na budowę, wielkość elementów, rodzaje tworzyw, przykłady: nanokompozytów, kompozytów ziarnistych, włóknistych, laminatów, materiałów gradientowych (FGM) – charakterystyczne mikrostruktury tworzyw kompozytowych	W05, W06	MEK04 MEK06
3	TK04	Odkształcenie materiałów materiał w warunkach pracy i jego właściwości; czynniki działające na materiał; podstawowe charakterystyki mechaniczne materiałów w ujęciu makroskopowym – klasyfikacja reologiczna, odkształcenie sprężyste: właściwości sprężyste monokryształów; stałe sprężystości; stałe materiałowe (E,G); wpływ mikrostruktury na stałe sprężystości; odkształcenie plastyczne: podstawowe mechanizmy, parametry makroskopowe, granica plastyczności; zestawienie właściwości sprężystych i plastycznych materiałów	WO7, W08	MEK01 MEK02 MEK03 MEK06
3	TK05	Dekohezja materiałów właściwości wytrzymałościowe tworzyw w warunkach statycznych, dynamicznych, zmęczeniowych; parametry określające właściwości wytrzymałościowe, próby rozciągania, zginania, ściskania, skręcania elementy mechaniki pękania: wytrzymałość teoretyczna; współczynnik koncentracji naprężeń; odporność materiałów na kruche pękanie, energia pękania; defekt krytyczny; parametry tekstury a odporność materiałów na pękanie, zjawiska zmęczeniowe, metody określania odporności materiałów na pękanie statystyczna teoria wytrzymałości materiałów kruchych: podstawy teoretyczne teorii Weibulla, wyznaczania modułu Weibulla, metody statystyczne w badaniach wytrzymałościowych materiałów) inne zjawiska dekohezji: wytrzymałość materiałów plastycznych i lepkosprężystych – metody wyznaczania, parametry; udarność – definicja ; metody wyznaczania, odporność balistyczna materiałów; twardość: definicja, metody wyznaczania, zastosowanie	W09, W10	MEK01 MEK02 MEK03 MEK04 MEK05 MEK06
3	TK06	Budowa stopów metali. Badania właściwości materiałów. Teoria stopów. Roztwory stałe, fazy międzymetaliczne i międzywęzłowe. Układ równowagi żelazo–węgiel i żelazo-cementyt. Przemiany zachodzące w stopach żelaza podczas chłodzenia i nagrzewania, wykresy CTP.	W11, W12	MEK01 MEK02 MEK03 MEK04 MEK05 MEK06
3	TK07	Przemiany zachodzące w stopach żelaza podczas chłodzenia i nagrzewania, wykresy CTP.Obróbka cieplna zwykła: operacje wyżarzania, hartowanie objętościowe i jego odmiany, hartowanie powierzchniowe, odpuszczanie stali, utwardzanie wydzieleniowe, hartowność i utwardzalność stali. Wybrane procesy obróbki cieplno-chemicznej: nawęglanie, azotowanie, węgloazotowanie, borowanie, chromowanie, tytanowanie, aluminiowanie.	W13	MEK01 MEK02 MEK03 MEK04 MEK05 MEK06
3	TK08	Stopy żelaza z węglem: stale niestopowe, staliwa, żeliwa. Rola pierwiastków stopowych w stalach. Stale stopowe: podział, zastosowanie, obróbka cieplna, właściwościmechaniczne i technologiczne. Stale specjalne: nierdzewne, kwasoodporne, do pracy przy podwyższonych temperaturach, żaroodporne i żarowytrzymałe.	W14	MEK01 MEK02 MEK03 MEK04 MEK05 MEK06
3	TK09	Metale lekkie i ich stopy, metale ciężkie i ich stopy, metale trudnotopliwe i ich stopy. Polimery, materiały kompozytowe, materiały spiekane. Współczesne zastosowania materiałów inżynierskich, podstawy projektowania materiałowego. Nanostrukturalne materiały metalowe w tym szkła metaliczne. Materiały inteligentne.	W15	MEK01 MEK02 MEK03 MEK04 MEK05 MEK06
3	TK10	Wytwarzanie materiałów metalicznych przy zastosowaniu procesów odlewania. Analiza procesu krystalizacji. Wyznaczenie temperatury krystalizacji i topnienia.	L1, L2	MEK01 MEK02 MEK03 MEK04 MEK05 MEK06
3	TK11	Wyznaczanie płaszczyzn i kierunków krystalograficznych.	L3	MEK01 MEK02 MEK03 MEK04 MEK05 MEK06
3	TK12	Interpretacja wykresów uzyskanych podczas statycznej próby rozciągania – wyznaczanie stałych materiałowych	L4	MEK01 MEK02 MEK03 MEK04 MEK05 MEK06
3	TK13	Analiza i interpretacja wykresów CTP.	L5	MEK01 MEK02 MEK03 MEK04 MEK05 MEK06
3	TK14	Wyznaczanie hartowności stali metodą obliczeniową.	L6, L7	MEK01 MEK02 MEK03 MEK04 MEK05 MEK06
3	TK15	Metody badań materiałów – badania struktury materiałów.	L8, L9	MEK01 MEK02 MEK03 MEK04 MEK05 MEK06
3	TK16	Badania mikroskopowe zgładów metalograficznych nie trawionych i trawionych, obserwacje struktur metalograficznych stali po różnych rodzajach obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej oraz stopów metali nieżelaznych	L10, L11, L13	MEK01 MEK02 MEK03 MEK04 MEK05 MEK06
3	TK17	Dobór materiałów konstrukcyjnych na aplikacje medyczne	L14, L15	MEK01 MEK02 MEK03 MEK04 MEK05 MEK06

Nakład pracy studenta

Forma zajęć	Praca przed zajęciami	Udział w zajęciach	Praca po zajęciach
Wykład (sem. 3)	Przygotowanie do kolokwium: 5.00 godz./sem.	Godziny kontaktowe: 30.00 godz./sem.	Uzupełnienie/studiowanie notatek: 5.00 godz./sem. Studiowanie zalecanej literatury: 5.00 godz./sem.
Laboratorium (sem. 3)	Przygotowanie do laboratorium: 15.00 godz./sem. Przygotowanie do kolokwium: 10.00 godz./sem.	Godziny kontaktowe: 30.00 godz./sem.	Dokończenia/wykonanie sprawozdania: 10.00 godz./sem.
Konsultacje (sem. 3)	Przygotowanie do konsultacji: 2.00 godz./sem.	Udział w konsultacjach: 1.00 godz./sem.
Egzamin (sem. 3)	Przygotowanie do egzaminu: 10.00 godz./sem.	Egzamin pisemny: 2.00 godz./sem.

Sposób wystawiania ocen składowych zajęć i oceny końcowej

Forma zajęć	Sposób wystawiania oceny podsumowującej
Wykład	zaliczenie część pisemna, egzamin część pisemna
Laboratorium	zaliczenie część pisemna, ocena sprawozdań z wykonanych zajęć laboratoryjnych
Ocena końcowa	Wynik egzaminu: 75% Ocena z laboratorium: 25%

Przykładowe zadania

Wymagane podczas egzaminu/zaliczenia
ZAGADNIENIA EGZAMINACYJNE_inz_medyczna.pdf

Realizowane podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/projektowych
(-)

Inne
(-)

Czy podczas egzaminu/zaliczenia student ma możliwość korzystania z materiałów pomocniczych : nie

Treści zajęć powiazane są z prowadzonymi badaniami naukowymi tak

1	A. Moganraj; A. Nowotnik; S. Vaiyapuri	High temperature cyclic CMAS corrosion of TBCs on second generation single crystal superalloy deposited using beam switching EBPVD technology	2025
2	K. Cioch; G. Maciaszek; D. Nabel; A. Nowotnik	Influence of Plasma Assistance on EB-PVD TBC Coating Thickness Distribution and Morphology	2025
3	L. Bichajło; M. Chutkowski; M. Cieśla; M. Franus; K. Gancarczyk; R. Gruca-Rokosz; K. Kalinowska-Wichrowska; A. Masłoń; A. Nowotnik; M. Potoczek; M. Pytel	Lightweight Artificial Aggregates Produced from Water Reservoir Sediment and Industrial Waste—Ecological and Technological Aspect	2025
4	M. Gdula; G. Mrówka-Nowotnik; A. Nowotnik	Analysis the surface integrity taking into account the tool wear stage in the multi-axis torus milling of a Ni-based superalloy using the active cutting edge segment change technique and new approach for machining aircraft engine blades	2025
5	M. Gdula; G. Mrówka-Nowotnik; A. Nowotnik	Modeling and comprehensive mechanism analysis of torus milling cutter wear in multi-axis milling of Ni-based superalloy using the active cutting edge segment change technique	2025
6	A. Moganraj; G. Mrówka-Nowotnik; A. Nowotnik; S. Vaiyapuri	Development of thermal barrier coating on single crystal superalloy CMSX-4 by two-source evaporation EB-PVD and hot corrosion performance of the coating in a simulated aero-engine environment	2024
7	G. Boczkal; G. Mrówka-Nowotnik; A. Nowotnik	Effect of Continuous Casting and Heat Treatment Parameters on the Microstructure and Mechanical Properties of Recycled EN AW-2007 Alloy	2024
8	G. Maciaszek; A. Nowotnik	Influence of Bond Coat Roughness on Adhesion of Thermal Barrier Coatings Deposited by the Electron Beam–Physical Vapour Deposition Process	2024
9	S. Legutko; G. Mrówka-Nowotnik; A. Nowotnik; P. Pieśko; M. Zawada-Michałowska	Effect of the Technological Parameters of Milling on Residual Stress in the Surface Layer of Thin-Walled Plates	2024
10	A. Nalborczyk-Kazanecka; A. Nowotnik; A. Pytel	„Above the Pack” Diffusion Aluminizing of Turbine Compressor Blades made of EI867 in the Aerospace Industry	2023
11	D. Dingwell; K. Hess; U. Kueppers; S. Lokachari; D. Müller; A. Nowotnik; P. Rokicki; G. Wolf	Rheological and chemical interaction between volcanic ash and thermal barrier coatings	2021
12	G. Boczkal; K. Dychtoń; K. Gancarczyk; G. Mrówka-Nowotnik; A. Nowotnik	Microstructure and Properties of As-Cast and Heat-Treated 2017A Aluminium Alloy Obtained from Scrap Recycling	2021