Pytania zaliczeniowe „Inżynieria Materiałowa”, sem. I/E + A i R + E i T + In

1. Cyw.światła/Fiz.podstawy budowy materii/Kr. i amorf. budowa c. stałego (W1 + W2 + W3)
   

1. Wymień co najmniej 3 postaci prądu elektrycznego
   - stały
   - zmienny
   - okresowo zmienny
   - sinusoidalny
   - przemienny
   - okresowo przemienny

2. Przedstaw trzy modele budowy atomu
   - Rutherforta - atomy przypominają miniatury układu słonecznego, ujemnie naładowane elektrony poruszają się wokół centralnego, dodatnie naładowanego jądra, w którym skoncentrowana jest cała masa atomu; elektronów w atomie jest tyle, ile protonów w jądrze, ponieważ łączny ładunek elektryczny elektronów równa się łącznej liczbie ładunków dodatnich jądra, natomiast atom jako całość jest elektrycznie obojętny
   - Bohra - elektron w atomie może przemieszczać się tylko po orbicie kołowej, krążąc po typowej orbicie e. nie traci energii (ta wysyłana jest gdy elektron przeskakuje z wyższej orbity na niższą)
   - Thomsona - atom ma postać kuli równomiernie wypełnionej elektrycznym ładunkiem dodatnim, wewnątrz której znajduje się elektron; sumaryczny ładunek dodatni kuli równy jest ładunkowi elektronu, tak więc atom jako całość jest obojętny elektrycznie

3. Ile elektronów (e) znajduje się na powłoce K (pierwszej)
   - K – jeden orbital s – może pomieścić maksymalnie 2 elektrony

4. Jak zbudowana jest druga powłoka (ile e na ilu powłokach)
   - L – jeden s i 3 orbitale p – może pomieścić maksymalnie 8 elektronów

5. Przedstaw trzecią orbitę atomową
   - M – jeden s, 3 p i 5 d – może pomieścić maksymalne 18 elektronów

6. Przedstaw cztery liczby kwantowe
   - główna (n = 1, 2, 3 ...) opisuje energię elektronu, a w praktyce oznacza numer jego orbity (powłoki elektronowej)
   - poboczna (l = 0, 1, ..., n-1) oznacza wartość bezwzględną orbitalnego momentu pędu
   - magnetyczna (m = -l, ..., -1, 0, 1, ..., l) opisuje rzut orbitalnego momentu pędu na wybraną oś
   - spinowa s oznacza spin elektronu, stały dla danej cząstki elementarnej i w przypadku elektronu wynoszący 1/2

7. Zilustruj kolejność osadzania podpowłok przez e do 4s
   - 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹

8. Wyjaśnij dlaczego ₂₆Fe jest ferromagnetykiem i co to oznacza
   ₂₆Fe jest ferromagnetykiem ponieważ jego powłoka 3d jest niewypełniona. Charakteryzuje się 4 spinami, przez co jest podatne na zewnętrzne pole magnetyczne.

9. Wymień trzy podstawowe pierwiastki ferromagnetyczne i czym się różnią
   - żelazo alfa (Fe)
   - kobalt (Co)
   - nikiel (Ni)
   Różnią się liczbą spinów, odpowiednio: 4, 3 i 2.

10. Wymień rodzaje wiązań międzyatomowych
    - jonowe (najsilniejsze, 600-1550 kJ/mol)
    - atomowe (500-1250 kJ/mol)
    - metaliczne (100-850 kJ/mol)
    - Van der Waalsa (najsłabsze, < 5 kJ/mol)

11. Zilustruj mechanizm tworzenia cząsteczki H₂
    Wiązania kowalencyjne (atomowe) powstają, gdy łączą się z sobą atomy pierwiastków zaliczanych do niemetali. Mechanizm tworzenia wiązania kowalencyjnego, podobnie jak i w wiązaniu jonowym tłumaczy się dążeniem atomów do przyjęcia konfiguracji najbliższego gazu szlachetnego (reguła dubletu, oktetu). Skompletowanie oktetów (dubletu) w wiązaniu atomowym następuje poprzez uwspólnienie par elektronowych.. Przykładem jest cząsteczka wodoru, w której dublet jest osiągany poprzez uwspólnienie dwóch elektronów pochodzących od dwóch atomów wodoru.
    
    
    

12. Określ różnicę w budowie cząstek O₂ i O₃
    - cząsteczka ozonu zbudowana jest z trzech atomów tlenu, a cz. tlenu – z dwóch
    

13. Przedstaw wiązanie jonowe
    - Powstaje, gdy różnica elektroujemności ΔE > 1,7. Polega na oddziaływaniu elektrostatycznym między różnoimiennymi jonami powstającymi w wyniku przeniesienia elektronów z atomu mniej elektroujemnego do atomu bardziej elektroujemnego w celu uzyskania przez nie trwałej konfiguracji gazu szlachetnego. Wiązanie nie ma charakteru kierunkowego, czyli nie działa wyłącznie w kierunku konkretnego jonu. Jony wytwarzają wokół siebie pole elektromagnetyczne i przyciągają jony przeciwnego znaku, porządkując się w sieć krystaliczną.

14. Przedstaw ilustrację wiązania metalicznego Fe
    

15. Przedstaw wiązanie wodorowe
    - Słabe wiązanie chemiczne między atomem wodoru i atomem elektroujemnym zawierającym wolne pary elektronowe. Energia wiązań wodorowych jest kilkakrotnie niższa od energii typowych wiązań kowalencyjnych.

1. Uporządkowania atomowe i ferromagnetyczne/Struktura i własności (W4 + W5)
   

1. Czym różnią się uporządkowania ferromagnetyczne od para- i diamagnetycznych
   - Ferromagnetyczne - silnie wzmacnia pole magnetyczne (małym przyrostom H odpowiada duży przyrost indukcji).
   Paramagnetyczne – (powietrze) wzmacnia pole magn. na pozycji milionowej części po przecinku.
   Diamagnetyczne – osłabia pole wskutek efektu indukowania, czyli samo wytwarza pole magn. przeciwnie skierowane.

2. Wyjaśnij przyczynę diamagnetyzmu
   Przyczyną diamagnetyzmu jest fakt, że zewnętrzne pole magnetyczne zmienia tor elektronów na orbitach (jakby indukuje w układzie prąd elektryczny), który powoduje powstanie pola magnetycznego skierowanego przeciwnie do pola zewnętrznego.

3. Zilustruj czym różni się uporządkowanie ferromagnetyczne od antyferromagnetycznego
   Antyferromagnetyzm można opisywać jako ferromagnetyczne, ale przeciwne uporządkowanie w dwóch przenikających się podsieciach krystalicznych.
   
   

4. Zilustruj czym różni się uporządkowanie ferromagnetyczne o 2-óch podsieciach
   

5. Zilustruj uporządkowanie ferromagnetyczne i ferrimagnetyczne
   

6. Przedstaw mechanizm krystalizacji
   - Krystalizacja – proces przejścia metalu ze stanu ciekłego w stały. Procesowi towarzyszy zmniejszenie się energii swobodnej układu. Wyodrębnia się dwa procesy: tworzenie się zarodków krystalizacji oraz wzrost tych zarodków. Obydwa przebiegają jednocześnie, a ich wynikiem jest utworzenie się kryształów.

7. Przedstaw strukturę polikrystaliczną (niezorientowaną)
   - Materiał składa się z ziaren, z których każde ma w przybliżeniu prawidłową strukturę krystaliczną. Przypadkowa orientacja krystaliczna ziaren w metalach polikrystalicznych decyduje o niemal jednakowych własnościach tych materiałów w różnych kierunkach. Granice ziaren stanowią wady powierzchniowe budowy krystalicznej.

8. Przedstaw strukturę polikrystaliczną, zorientowaną i monokryształ
   

9. Zilustruj strukturę atomową szkła metalicznego (amorfik)
   

10. Czym różnią się magnetyki miękkie od twardych

MAGNETYKI MIĘKKIE	MAGNETYKI TWARDE
łatwo namagnesować i rozmagnesować	trudno namagnesować i rozmagnesować (nazywane są też magnesami trwałymi)
wąska pętla histerezy	szeroka pętla histerezy
otrzymuje się dwuetapowo: w pierwszym etapie metodą szybkiego chłodzenia otrzymuje się taśmę amorficzną, w drugim poprzez stosowną obróbkę cieplną wytwarza się materiał nanokrystaliczny	Metodą otrzymywania magn. twardych jest metalurgia proszków
duża przenikalność magnetyczna	mała przenikalność magnetyczn
stosuje się w maszynach elektrycznych do transformacji energii elektrycznej, generacji energii elektrycznej oraz zamiany energii elektrycznej w mechaniczną	stosuje się tam, gdzie wymagane jest silne stałe pole lub indukcja magnetyczna, np. w ozdobnych magnesach, zapięciach w torebkach, w silnikach lub generatorach synchronicznych (szczególnie w elektrowniach wiatrowych) oraz w siłownikach elektromagnetycznych lub czujnikach
duża przenikalność magnetyczna	mała przenikalność magnetyczna
małe nagromadzenie energii magnetycznej	duże nagromadzenie energii magnetycznej

1. Materiały konstrukcyjne (W6)

1. Wymień podstawowe własności mechaniczne statyczne
   - moduł sprężystości
   - twardość
   - ciągliwość
   - wytrzymałość na rozciąganie

2. Wymień podstawowe własności mechaniczne, dynamiczne i termiczne
   - mechaniczne:
   - dynamiczne: wytrzymałość na zmęczenie
   - termiczne: wytrzymałość na pełzanie

3. Co to jest naprężenie normalne
   - Naprężenie normalne jest wprost proporcjonalne do siły F i odwrotnie proporcjonalne do przekroju S. σ=F/S

4. Co to jest odkształcenie liniowe
   - Zmiana kształtu wzdłuż jednego z wymiarów ciała. Może nastąpić pod wpływem siły, zmiany temperatury lub innego czynnika fizycznego.

5. Co to jest moduł sprężystości Young’a
   - Moduł ten określa sprężystość materiału. ( naprężenie / względne odkształcenie liniowe. Jednostką jest paskal.

6. Zilustruj prawo Hook’a
   

7. Przedstaw odkształcenia plastyczne i sprężyste
   - Plastyczne nie ustępuje po usunięciu naprężenia, które je spowodowało.
   - Sprężyste ustępuje po usunięciu naprężenia, które je spowodowało.

8. Przedstaw zależności σ = Eε - prawo Hook’a dla gumy o ε = 5
   - Podczas rozciągania obciążenie materiału rośnie, materiał ulega przewężeniu i ostatecznie – zerwaniu.

9. Wymień metody badania i zasady działania twardości
   
   
   

10. Co to jest młot Charpy’ego i do czego służy
    - Dokonuje się nim pomiaru udarności. Jest to młot wahadłowy.

1. Wykresy fazowe (W7)
   

1. Podaj przykład roztworu jednofazowego
   - Roztwór wody z solą (niewiele soli).

2. Podaj przykład roztworu dwufazowego
   - Roztwór wody z solą (nadmiar soli).

3. Co to jest liczba stopnia swobody
   - Liczba zmiennych (temperatura, skład, ciśnienie) niezależnych od liczby faz.

4. Przedstaw regułę faz Gibbsa
   - s=n-f+1, gdzie s to liczba stopni swobody, f – liczba faz, n – liczba składników

5. Ile wynosi l. stopnia swobody podczas topienia pierwiastka
   - 1-2+1=0

6. Przedstaw dwuskładnikowy wykres fazowy
   

7. Przedstaw dwuskładnikowy wykres fazowy, ale z l. stopnia swobody

8. Wykres fazowy 2 składników nie rozpuszczających się wzajemnie w stanie stałym

9. Przemiana alotropowa Fe

10. Co to jest temp. Curie Fe T < 770^oC lub T ≥ 770^oC

1. Zmiany strukturalne (W8)

1. Zilustruj zmiany potencjału termodynamicznego

2. Przedstaw przykład zmiany pędu ΔG

3. Przykład obróbki metali poprzez oddalanie struktury od st. równowagi lub zbliżanie do tego stanu

4. Wymień procesy przeróbki plastycznej metali

5. Na czym polega obróbka plastyczna metali

1. Metale i stopy metali nieżelaznych (W9)

1. Wymień 3 przykładowe literowe oznaczenia stali wg PN-EN 10027-1

2. Przedstaw zapis stali M 130 - 27 S

3. Przedstaw zapis stali M 089 - 27 N

4. Przedstaw zapis stali M 117 – 30 P

5. Przedstaw zapis stali M 400 – 50 A

6. Czym charakteryzuje się zjawisko anizotropii magnetycznej taśm elektrotechnicznych

7. Czym różni się strukturalnie taśma magnetyczna amorficzna od nanokrystalicznej

8. Przedstaw zalety stopów Cu

9. Przedstaw trzy pierwiastki ferromagnetyczne

10. Przedstaw właściwości stopu Fe-Co oraz Fe-Ni

1. Materiały ceramiczne i szkła (W10)

1. Jaki charakter wiązań międzyatomowych występuje w ceramice i szkłach

2. Wymień trzy postaci zaawansowanych materiałów ceramicznych

3. Zalety i wady ceramiki

4. Przedstaw proces zeszklenia ceramiki niekrystalicznej

5. Przedstaw odporność ceramiki na rozciąganie

6. Przedstaw odporność ceramiki na ściskanie

1. Polimery i kompozyty (W11)

1. Przedstaw monomer, mer i polimer polichlorku winylu (C₂H₃Cl)_n

2. Na czym polega zjawisko polikondensacji

3. Wymień trzy rodzaje tworzyw termoplastycznych

4. Czym różni się tworzywo termoplastyczne od termoutwardzalnego

5. Przedstaw zasady działania elastomeru (gumy)

6. Co to jest kompozyt

7. Podaj przykład kompozytu włóknistego

8. Podaj przykład kompozytu agregatowego

9. Co daje obciążenie kompozytu wzdłuż włókien lub siłą prostopadłą do włókien

1. Formowanie materiałów technicznych/Termobimetale + Korozja (W12 + W13)

1. Zilustruj wytwarzanie wyrobów metalowych w technologii metalurgii proszków

2. Zilustruj wytwarzanie ceramiki przez odlewanie z gęstwy

3. Jak formuje się polimery poprzez wtrysk

4. Jak formuje się polimery poprzez rozdmuchiwanie

5. Jak formuje się polimery poprzez prasowanie

6. Przedstaw wytwarzanie kompozytów metodą przeciągania

7. Przedstaw zasady działania termobimetalu

8. Co to jest dysk z działaniem migowym i o działaniu ciągłym

9. Przedstaw dwa rodzaje korozji

10. Omów zasady zapobiegania korozji

1. Formowanie materiałów elektronicznych (W14)

1. We wzorze na gęstość prądu j = γ E (w A/m²) przedstaw γ i E

2. Przedstaw model pasmowy półprzewodników i przewodników

3. Przedstaw zasady tworzenia półprzewodnika donorowego

4. Przedstaw zasady tworzenia półprzewodnika akceptorowego

5. Przedstaw złącze typu p-n