Karta przedmiotu

Metody analizy składu chemicznego i fazowego

Podstawowe informacje o zajęciach

Cykl kształcenia:

2025/2026

Nazwa jednostki prowadzącej studia:

Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa

Nazwa kierunku studiów:

Inżynieria materiałowa

Obszar kształcenia:

nauki techniczne

Profil studiów:

ogólnoakademicki

Poziom studiów:

pierwszego stopnia

Forma studiów:

stacjonarne

Specjalności na kierunku:

Materiały specjalne, Technologie materiałowe

Tytuł otrzymywany po ukończeniu studiów:

inżynier

Nazwa jednostki prowadzącej zajęcia:

Katedra Nauki o Materiałach

Kod zajęć:

16883

Status zajęć:

obowiązkowy dla programu

Układ zajęć w planie studiów:

sem: 6 / W30 L30 / 4 ECTS / E

Język wykładowy:

polski

Imię i nazwisko koordynatora 1:

dr hab. inż. prof. PRz Andrzej Nowotnik

Terminy konsultacji koordynatora:

poniedziałek godz. 8-12, środa godz. 8-10

Imię i nazwisko koordynatora 2:

dr inż. Paweł Pędrak

semestr 6:

mgr inż. Damian Nabel

Cel kształcenia i wykaz literatury

Główny cel kształcenia:
Poszerzenie i uporządkowanie wiedzy na temat prowadzenia badań naukowych bazujących na odpowiednio przygotowanej metodyce. Poznanie metod badań ilościowych i jakościowych oraz technik dedykowanych tym badaniom. Wykształcenie umiejętności i celowości stosowania metod ilościowych i jakościowych w procesie badawczym. Poznanie komputerowych technik wspomagania badań ilościowych i jakościowych.

Ogólne informacje o zajęciach:
Miejsce metod doświadczalnych w systemie metodologii. Charakterystyka współczesnych metod badań doświadczalnych umożliwiających analizę składu chemicznego i fazowego materiałów. Pomiar i eksperyment jako podstawowe narzędzia metod doświadczalnych. Podstawy fizyczne metod badawczych ze szczególnym uwzględnieniem metod dyfrakcyjnych i optycznych metod interferencyjnych i spektroskopowych.

Wykaz literatury, wymaganej do zaliczenia zajęć

Literatura wykorzystywana podczas zajęć wykładowych
1	H. Kuzmany,	Solid state spectroscopy: an introduction	Springer-Verlag.	2009
2	A. Oleś	Metody doświadczalne fizyki ciała stałego	WNT.	1998
3	J. F. Doyle	Modern experimental stress analysis,	Wiley.	2004
4	R. Gilat, L. Banks-Sills	Advances in Mathematical Modeling and Experimental Methods for Materials and Structures	Springer Netherlands.	2010

Literatura wykorzystywana podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/innych
1	M. Korzyński	Metodyka eksperymentu: planowanie, realizacja i statystyczne opracowanie wyników eksperymentów technologicznych	WNT.	2013
2	C. A. Sciamarella, F. Sciamarella	Experimental Mechanics of solids	Wiley.	2012
3	S. Ochelski	Metody doświadczalne mechaniki kompozytów konstrukcyjnych	WNT.	2004

Literatura do samodzielnego studiowania
1	Z. Hubicki	Nauka i przemysł: metody spektroskopowe w praktyce, nowe wyzwania i możliwości	Wydawnictwo UMCS.	2018
2	A. S. Kobayashi	Handbook on experimental mechanics	Prentice-Hall, Inc. N.Y. .	1986

Wymagania wstępne w kategorii wiedzy / umiejętności / kompetencji społecznych

Wymagania formalne:
Zaliczenie wszystkich przedmiotów z zakresu kształcenia wynikającego z programu nauczania w semestrze I

Wymagania wstępne w kategorii Wiedzy:
Wiedza z zakresu struktury ciała stałego metali i stopów metali, zjawisk fizycznych zjawisk i procesów fizycznych stosowanych w technologii chemicznej, fizycznej i materiałowej, w obszarze prowadzenia

Wymagania wstępne w kategorii Umiejętności:
Umiejętnie dokonuje korelacji i weryfikacji wyników badań prowadzonych w zakresie materiałów metalicznych, poprzez analizę wykresów, widm, parametrów uzyskiwanych w trakcie prowadzonych badań składu c

Wymagania wstępne w kategorii Kompetencji społecznych:
Umiejętność wskazywania rozwiązań alternatywnych. Pogłębienie umiejętności zespołowego przedstawiania postawionych zadań w formie pisemnej i ustnej.

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	Student ma poszerzona wiedzę na temat różnych metod i technik instrumentalnych. Ma świadomość możliwości i ograniczeń w ich zastosowaniu.	wykład, laboratorium	sprawdzian pisemny	K-W04++ K-U10++ K-U11+++	P6S-UW P6S-WG
MEK02	Student potrafi dobrać odpowiednią technikę lub techniki badawcze i zaplanować oraz przeprowadzić właściwy tok analiz dla postawionego zadania badawczego.	wykład, laboratorium	sprawdzian pisemny	K-W04++ K-U10+ K-U11+++	P6S-UW P6S-WG
MEK03	Student potrafi poprawnie interpretować uzyskane wyniki badań instrumentalnych z wykorzystaniem specjalistycznego oprogramowania różnych instrumentów badawczych, dokonać ich syntezy a także przygotować sprawozdanie z przeprowadzonych prac badawczych.	wykład, laboratorium	sprawdzian pisemny	K-W04++ K-U10++ K-U11+++	P6S-UW P6S-WG
MEK04	Student jest świadomy swojej wiedzy teoretycznej a także zna zakres swoich umiejętności praktycznych. Jest świadom konieczności poszerzania swojej wiedzy i umiejętności	wykład, laboratorium	sprawdzian pisemny	K-W04+++ K-U10+++ K-U11++	P6S-UW P6S-WG

Treści kształcenia dla zajęć

Sem.	TK	Treści kształcenia	Realizowane na	MEK
6	TK01	Przegląd metod stosowanych w badaniach składu chemicznego i fazowego, z uwzględnieniem ich wykorzystania w obszarze inżynierii materiałowej, przemyśle i przetwórstwie metali stopów metali	W01	MEK01 MEK02 MEK03 MEK04
6	TK02	Dyfrakcja rentgenowska. W tym podział metod badań struktury i właściwości, metody rentgenograficzne, promieniowanie rentgenowskie a materia, teoria Braggów-Wulfa, dyfraktometr rentgenowski i rentgenowska analiza fazowa - jakościowa i ilościowa	W02, W03	MEK01 MEK02 MEK03 MEK04
6	TK03	Mikroskopia Sił Atomowych AFM	W04	MEK01 MEK02 MEK03 MEK04
6	TK04	Spektroskopia oscylacyjna. Opis oddziaływania promieniowania z materią wykorzystywany spektroskopii w podczerwieni. Absorpcja selektywna. Spektroskopia FT-IR. Interpretacja pochodzenia pasm w kategoriach drgań walencyjnych. Drgania normalne	W05, W06, W07	MEK01 MEK02 MEK03 MEK04
6	TK05	Metody badań cieplnych. Ogólna charakterystyka metod wybranych metod analizy cieplnej, analizy różnicowej, różnicowej kalorymetrii skaningowej i termograwimetrii. Analiza cieplna CRTA. Analiza danych uzyskanych w trakcie badań cieplnych.	W08, W09, W10	MEK01 MEK02 MEK03 MEK04
6	TK06	Metody badań składu chemicznego - GDOES, XRF - bezwzorcowe metody wyznaczania zawartości pierwiastków w materiałach metalicznych	W11	MEK01 MEK02 MEK03 MEK04
6	TK07	Mikroskopia elektronowa. Fizyczne podstawy działania skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM), sposoby powstawania obrazu. Zakres zastosowań. Różnice pomiędzy mikroskopia optyczną, a elektronową. Analiza EDS podstawy fizyczne, rodzaje analizy. Transmisyjny mikroskop elektronowy (T EM) fizyczne zasady działania, sposoby powstawania obrazu, zakres zastosowań. Jonowa mikroskopia polowa (FIM) fizyczne zasady działania, zakres zastosowań.	W12, W13, W14	MEK01 MEK02 MEK03 MEK04
6	TK08	Zaawansowane metody badań składu fazowego materiałów litych i proszkowych.	W15	MEK01 MEK02 MEK03 MEK04
6	TK09	Zasady działania omawianych na wykładzie instrumentów i technik badawczych, a także związanej z nimi niezbędnej i często specjalistycznej preparatyki	L01
6	TK10	Sposób planowania zestawu badań, przygotowywanie i interpretacja uzyskanych wyników badańw celu określenia ich składu fazowego, właściwości, warunków przetwarzania prowadzących do powstania różnego rodzaju materiałów	L02
6	TK11	Możliwości i ograniczenia zastosowania poszczególnych metod pod kątem ich doboru i użycia dla pełnej charakterystyki różnych materiałów oraz surowców wykorzystywanych w procesach technologicznych kształtujących wymagane właściwości metali i stopów metali	L03
6	TK12	Problemy badawcze dotyczące doboru odpowiednich metod badawczych w charakterystyce materiałów stosowanych w produkcji elementów dla przemysłu motoryzacyjnego i lotniczego	L04
6	TK13	Wykonanie rentgenowskiej analizy fazowej jakościowej badanej próbki – nauka oprogramowania.	L05
6	TK14	Ocena widm dyfrakcyjnych XRD z wykorzystaniem bazy danej PDF+	L06
6	TK15	Badania materiałów o nieznanym składzie chemicznych z wykorzystaniem mikroskopii elektronowej	L07
6	TK16	Badania materiałów metalicznych mających na celu wyznaczenie składu chemicznego na podstawie uzyskanych wyników z prowadzonych analiz z wykorzystaniem spektroskopu XRF, GDOES	L08
6	TK17	Charakterystyka krzywej termicznej DTA/DSC. Charakterystyka krzywej termicznej DTA/DSC. Charakterystyka substancji odniesienia i substancji wzorcowej.	L09
6	TK18	Ogólna charakterystyka kalibracji temperaturowej i kalibracji czułości aparatów do DTA i DSC.	L10, L11
6	TK19	Oznaczanie ciepła właściwego. Oznaczanie ciepła rekacji.	L12, L13
6	TK20	Analiza doboru odpowiedniej metody badawczej i opracowanie właściwej strategii rozwiązania napotkanego problemu badawczego lub technologicznego związanego ze strukturą otrzymywanego materiału, w kontekście oceny jego składu chemicznego i fazowego.	L14, L15

Nakład pracy studenta

Forma zajęć	Praca przed zajęciami	Udział w zajęciach	Praca po zajęciach
Wykład (sem. 6)	Przygotowanie do kolokwium: 5.00 godz./sem.	Godziny kontaktowe: 30.00 godz./sem.	Uzupełnienie/studiowanie notatek: 5.00 godz./sem. Studiowanie zalecanej literatury: 10.00 godz./sem.
Laboratorium (sem. 6)	Przygotowanie do laboratorium: 10.00 godz./sem. Przygotowanie do kolokwium: 5.00 godz./sem.	Godziny kontaktowe: 30.00 godz./sem.	Dokończenia/wykonanie sprawozdania: 5.00 godz./sem.
Konsultacje (sem. 6)	Przygotowanie do konsultacji: 3.00 godz./sem.	Udział w konsultacjach: 2.00 godz./sem.
Egzamin (sem. 6)	Przygotowanie do egzaminu: 10.00 godz./sem.	Egzamin pisemny: 1.00 godz./sem.

Sposób wystawiania ocen składowych zajęć i oceny końcowej

Forma zajęć	Sposób wystawiania oceny podsumowującej
Wykład	Nie podlega odrębnemu zaliczeniu
Laboratorium	Zrealizowanie zleconych zadań badawczych i przygotowanie sprawozdania z uzyskanych wyników (zadania opracowywane w zespołach 2-3 osobowych). Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych odbędzie się na podstawie sprawdzianu pisemnego z wiedzy uzyskanej w trakcie prowadzonych zajęć praktycznych oraz na podstawie przygotowanych sprawozdań z wykonanych zadań badawczych, z wykorzystaniem wybranych metod analitycznych, omawianych w części wykładowej.
Ocena końcowa	Ocena końcowa będzie stanowić sumę ocen uzyskanych z egzaminu oraz z zaliczenia Laboratorium. Uzyskana ocena z egzaminu stanowić będzie 80% oceny końcowej. Obowiązkowa obecność na ćwiczeniach laboratoryjnych (ewentualną absencję należy odrobić np. w czasie konsultacji). Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych odbędzie się na podstawie sprawdzianu pisemnego z wiedzy uzyskanej w trakcie prowadzonych zajęć praktycznych oraz na podstawie przygotowanych sprawozdań z wykonanych zadań badawczych, z wykorzystaniem wybranych metod analitycznych, omawianych w części wykładowej. Uzyskana ocena stanowić będzie 20% oceny końcowej.

Przykładowe zadania

Wymagane podczas egzaminu/zaliczenia
(-)

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. Cebo-Rudnicka; K. Dychtoń; B. Hadała; E. Jasiewicz; B. Kościelniak; T. Kubaszek; P. Pędrak	The influence of MCrAlY coating application and its thickness on the heat transfer during water spray cooling	2024
7	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
8	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
9	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
10	M. Góral; B. Kościelniak; T. Kubaszek; M. Micał; P. Pędrak	The Manufacturing of Environmental Barrier Coatings by HV-APS Plasma Spraying Using Er2O3 and SiO2 Powder Mixture	2024
11	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
12	A. Nalborczyk-Kazanecka; A. Nowotnik; A. Pytel	„Above the Pack” Diffusion Aluminizing of Turbine Compressor Blades made of EI867 in the Aerospace Industry	2023
13	M. Drajewicz; K. Dychtoń; M. Góral; T. Kubaszek; P. Pędrak; M. Wierzbińska	The Influence of Reactive PS-PVD Process Parameters on the Microstructure and Thermal Properties of Yb2Zr2O7 Thermal Barrier Coating	2022
14	M. Góral; T. Kubaszek; P. Pędrak	Influence of air plasma spraying process parameters on the thermal barrier coating deposited with micro- and nanopowders	2022
15	W. Cmela; M. Drajewicz; M. Góral; T. Kubaszek; P. Pędrak	The Formation of Two-Layer YSZ Ceramic Coatings Produced in Single Step PS-PVD Process	2022
16	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
17	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
18	M. Drajewicz; K. Dychtoń; M. Góral; P. Pędrak	Synthesis of Gd2Zr2O7 Coatings Using the Novel Reactive PS-PVD Process	2021
19	M. Drajewicz; M. Góral; T. Kubaszek; P. Pędrak; M. Pytel	The Influence of Process Parameters on Structure of YSZ Coating Deposited by Plasma Spraying on AISI 316L Stainless Steel Surface by APS Method and on Ti6Al4V Titanium Alloy Surface by PS-PVD Method	2021