1. Termodynamiczne funkcje stanu i potencjał chemiczny

• układ termodynamiczny, faza, stopnie swobody

• charakterystyka poszczególnych funkcji stanu (energia wewnętrzna, entropia, entalpia, entalpia swobodna, energia swobodna)

• parametry intensywne i ekstensywne stanu, prawa Maxwella (związki między funkcjami termodynamicznymi)

• praca objętościowa i nie objętościowa, napięcie powierzchniowe, energia powierzchniowa

• obliczenia ΔG_r

• samorzutność reakcji chemicznej, przykłady procesów samorzutnych i niesamorzutnych

2. Termodynamika procesu krystalizacji

• siła napędowa procesu krystalizacji

• krystalizacja homo i hetero fazowa, metody krystalizacji

• stopień przechłodzenia stopu, stopień przesycenia stopu

• zarodek krytyczny (jego wielskość, ΔG_kryt., zależność od przechłodzenia)

• warunki tworzenia się dużych i małych kryształów (krzywe zarodkowania i wzrostu kryształów)

• diagramy T-T-T

3. Charakterystyka procesów osadzania z fazy gazowej - technologie CVD (Chemical Vapour Deposition) i PVD (Physical Vapour Deposition)

• plazma jako stan skupienia materii, składniki plazmy

• pojęcie cienkich warstw

• kontrolowane parametry procesu

• następcze procesy w CVD (transport masy w fazie gazowej i na powierzchni fazy stałej, procesy chemiczne)

• sposoby aktywacji reakcji w fazie gazowej, podział metod CVD

• metody wspomagane plazmowo - PE CVD (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition)

• PVD i CVD - ogólna charakterystyka, podobieństwa i różnice

Do przypomnienia:

1. prawa dyfuzji (I i II prawo Ficka), współczynnik dyfuzji, pojęcie gradientu stężeń

2. przepływ burzliwy i laminarny - kryteria oceny (liczba Reynoldsa)

3. jednostki ciśnienia i ich wzajemne relacje

4. Materiały otrzymywane metodami CVD i PVD - właściwości i zastosowanie

• ze szczególnym uwzględnieniem warstw węglowych - a-C:H i diamentopodobnych modyfikowanych azotem - a-C:N:H, warstwy z Si, etc.

• stosowane technologie, przemysł

5. Proces spiekania w ujęciu termodynamicznym

• definicja spiekania

• spiekanie jako proces samorzutny, spadek potencjału termodynamicznego w procesie spiekania, siła napędowa procesu spiekania

• zmiany mikro i makrostruktury

• energia powierzchniowa

• rola powierzchni w spiekaniu: modele powierzchni s-s i s-g

• podział dyslokacji, energia dyslokacji

• pojęcie rozwinięcia powierzchni proszku

6. Transport masy w spiekaniu

• procesy przenoszenia masy w spiekaniu

• prawa i mechanizmy dyfuzji

• przegrupowanie ziarn (mechanizm i termodynamika), tworzenie szyjek

• dyfuzja objętościowa: przyczyny, przebieg, skutki

7. Transport masy w spiekaniu cd.

• dyfuzja po swobodnych powierzchniach, dyfuzja przez fazę gazową, płynięcie lepkościowe, odkształcenia plastyczne

• drogi dyfuzji i strumienie dyfuzji w spiekaniu, skutki dla mikrostruktury - podsumowanie

• miary zagęszczenia spieku

• zależność szybkości spiekania od temperatury

• równania kinetyki spiekania

• zależność szybkości spiekania od uziarnienia, prawo skalowe Herringa

8. Ewolucja porów w spiekaniu

• zmiany mikrostruktury w spiekaniu - podział na etapy

• I i II katastrofa topologiczna

• ujęcie ilościowe porów kanalikowych i kulistych (model model Coble'a - Kuczyńskiego)

• model ziarna 14-sciennego i niestabilność Ryleigha

• energetyczne uwarunkowania II katastrofy topologicznej

9. Rozrost ziarn

• klasyczny obraz spiekania - podsumowania, odstępstwa w rzeczywistych układach, samorzutność rozrostu ziarn, mechanizm procesu

• kinetyka rozrostu ziarn

• ruchliwość granicy międzyziarnowej B

• hamowanie rozrostu: przez wtrącenia obcych faz, pory i domieszki

10. Spiekanie w udziałem fazy ciekłej

• spiekanie fizyczne i chemiczne

• równowaga ciecz-ciało stałe

• spiekanie reakcyjne, zwilżanie fazy stałej

• wpływ ilości cieczy na proces spiekania

• diagramy fazowe (dwu- i trójskładnikowe) - do wspólnej analizy, określanie ilości danej fazy

Podstawy Inżynierii Materiałów (seminarium) - spis referatów TCH 2013/2014

---