1. Porównaj nieniszczące metody badań ultradźwiękowych pod względem zasady działania, zalet i wad oraz zastosowania.

Metoda echa:

• stosujemy jedną głowicę nadawczo – odbiorczą

• dostęp wymagany tylko z jednej strony

• możemy określić odległość od wady oraz jej szerokość

• jest najdokładniejsza

• nie możemy wykryć wad powierzchniowych

• nie można stosować do długich elementów

Metoda przepuszczania:

• stosujemy dwie głowice

• głowice muszą być idealnie w osi

• dostęp wymagany z dwóch stron

• na podstawie wysokości amplitudy określamy położenie wady

• nie można określić jakiej wielkości jest wada

• skuteczna gdy materiał ma dużą skłonność do tłumienia fal ultradźwiękowych

Metoda rezonansu:

• ścianki elementu badanego muszą być równoległe

• jest stosowana do pomiaru grubości, wykrywania korozji, badania połączeń

• zachodzi gdy grubość elementu jest wielokrotnością połowy długości fali

• gdy materiał zawiera defekty: rezonans pojawiają się przy innych długościach fali

• jest najmniej dokładna

2. Scharakteryzuj kompleksowo najlepszą metodę badań ultradźwiękowych i uzasadnij wybór.

3. Scharakteryzuj najgorszą metodę badań ultradźwiękowych i uzasadnij wybór.

4. Przedstaw ogólny podział materiałów, krótko scharakteryzuj poszczególne grupy oraz podaj podstawowe kryterium tego podziału.

Materiały dzielimy na:

• materiały naturalne (wymagają jedynie nadania kształtu, do technicznego zastosowania) np. kamienie, drewno

• materiały inżynierskie (nie występują w naturze, wytwarzane w różnych procesach z wykorzystaniem surowców dostępnych w naturze) np. metale i ich stopy, polimery, materiały ceramiczne

Podstawą klasyfikacji są wiązania między atomami tworzącymi dany materiał:

• półprzewodniki – wiązania kowalencyjne

• metale – wiązania metaliczne

• ceramika, szkło – wiązania kowalencyjne, jonowe

• polimery – wiązania kowalencyjne, wtórne

5. Scharakteryzuj szczegółowo metale: sposób otrzymywania, klasyfikację, podstawowe właściwości.

Sposoby otrzymywania metali:

• Metoda hutnicza - żelazo powstaje z rudy żelaza. Otrzymywanie metalu z rud, zachodzi tu metalurgia. Metalurgia jest to przemysł który zajmuje się wydobywaniem metali z rud. Otrzymywanie z surowców naturalnych 

• Hydrometalurgia która zajmuje się otrzymywaniem metali z roztworu ich soli 

• Elektrometalurgia otrzymywanie metali za pomocą prądu elektrycznego (otrzymywanie metali lekkich)

• Aluminotermia to metoda otrzymywania metali oparta na procesach utleniania - redukcji zachodzących w wysokiej temperaturze

Klasyfikacja:

• Metale lekkie – to potoczna nazwa metali z I i II grupy układu okresowego pierwiastków, czyli łączna nazwa dla metali alkalicznych i metali ziem alkalicznych. W porównaniu z innymi metalami jego gęstość jest mała. Jest metalem dość plastycznym.

• Metale ciężkie – definiowany zbiór metali i półmetali charakteryzujących się dużą gęstością, często także właściwościami toksycznymi. Do metali ciężkich zaliczane są np. rtęć, ołów, kadm, chrom, nikiel, miedź.

• Metale szlachetne – zazwyczaj zalicza się np. iryd, pallad, platynę, srebro, złoto. Metale szlachetne bardzo słabo reagują z innymi pierwiastkami, przez co prawie nie ulegają korozji, nie roztwarzają się też w większości kwasów, nie reagują z wodą; ulegać mogą jedynie działaniu kwasów utleniających.

6. Porównaj zalety i wady podstawowych materiałów inżynierskich.

Materiały ceramiczne:

zalety	wady
dobra odporność na korozję	duża kruchość
lepsza żaroodporność i żarowytrzymałość od metali	niska wytrzymałość na rozciąganie
wysoka twardość
wysoka wytrzymałość na ściskanie

Metale i ich stopy:

zalety	wady
wysoka twardość	niska odporność na korozję
wysoka wytrzymałość na ściskanie i rozciąganie	wysoka przepuszczalność cieplna
niska kruchość

Kompozyty:

zalety	wady:
w zależności od rodzaju faz przyjmuje odmienne właściwości	w zależności od rodzaju faz przyjmuje odmienne właściwości

Polimery:

zalety	wady
dobre właściwości izolacyjne (cieplne i elektryczne)	nie nadają się do pracy w podwyższonej temperaturze
duża giętkość i odkształcalność

7. Wymień rodzaje zarodkowania i zasadnicze różnice pomiędzy nimi.

Rodzaje zarodkowania:

• homogeniczne

  • jest zarodkowaniem występującym rzadko

  • wymagającym wielkich wartości przechłodzenia

  • krytyczny promień zarodka i praca zarodkowania maleją wraz ze wzrostem przechłodzenia

  • w homo -otrzymywana jest struktura drobnoziarnista

• heterogeniczne

  • zachodzi dużo łatwiej i zarazem częściej niż zarodkowanie homogeniczne

  • zarodek tworzy się na podłożu

  • potrzebuje specjalne podłoże

  • kształt zarodka przy zarodkowaniu heterogenicznym przyjmuje formę czaszy kuli

8. Zdefiniuj pojęcia: stopień przechłodzenia, krytyczny promień zarodka.

Stopień przechłodzenia - różnica między temperaturą przemiany a najniższą temperaturą wskazywaną przez wewnętrzny czujnik w początkowej fazie chłodzenia. Wielkość przechłodzenia zależy oczywiście o warunków procesu - od szybkości zmian temperatury, wielkości próbki itp.

Krytyczny promień zarodka - znajduje się na samym szczycie krzywej wykresu. W tym miejscu wpływ energii swobodnej powierzchni międzyfazowej objętościowej jest taki sam i szansa rozpadu lub dalszego wzrostu zarodka jest taka sama. W przypadku dalszego wzrostu embrionu, energia swobodna układu maleje. W celu wyznaczenia krytycznego promienia zarodka należy znaleźć położenie maksimum funkcji ΔG(r).

9. Przedstaw regułę faz Gibbsa.

Reguła faz Gibbsa to zależność obowiązująca dla każdego układu w równowadze termodynamicznej łącząca liczbę faz w układzie, liczbę składników niezależnych oraz liczbę stopni swobody.

• P + F = C + 2 P = ilość faz

C = ilość składników

F = ilość stopni swobody

• F = C – P + 2

Dla układu nieściśliwego:

• P + F = C + 1

• F = C – P + 1 ciśnienie jest wartością stałą

10. Opisz na czym polega reguła dźwigni.

Reguła dźwigni – służy do określania procentowego lub wagowego udziału faz w stopie przy danej temperaturze w stanie równowagi.

W procesie krystalizacji zarówno pierwotnej jak i wtórnej (w stanie stałym) zmienia się nie tylko skład poszczególnych faz , ale i ilość każdej fazy. W dowolnym punkcie wykresu równowagi można w obszarze jednoczesnego występowania dwóch faz określić ich ilość oraz ich skład chemiczny za pomocą reguły dźwigni.

Ilościowy stosunek poszczególnych faz określa się za pomocą wzorów (stosunek odpowiednich odcinków), które obrazują zawartość poszczególnych faz.

W tym celu zakładamy że odległość mierzona według prostej poziomej między poszczególnymi fazami wynosi wagowo 1 (100%). Wówczas poszczególne odcinki poziome mierzone w tej samej skali mają się  do siebie w stosunku odwrotnym do zawartości procentowej poszczególnych faz lub składników.

11. Przedstaw jak można wyznaczyć układ równowagi przez rejestrację krzywych chłodzenia.