Актуальные проблемы физического материаловедения и соединительных технологий

Описание: Данная дисциплина позволяет приобрести основные научно-практические знания, необходимые для решения задач, связанных с материаловедением. Курс охватывает широкий спектр материалов, от металлов и полимеров до композитов и наноматериалов. Дисциплина нацелена на специалистов, способных решать комплексные задачи в области материаловедения и применять передовые технологии для разработки новых материалов и соединений. На данном курсе широко рассматриваются структура и свойства материалов, конструктивные стали, стали и сплавы с особыми свойствами, проблемы износа деталей машин и методы борьбы с ним.

Количество кредитов: 5

Пререквизиты:

• Физика конденсированного состояния

Трудоемкость дисциплины:

Компонент: Компонент по выбору

Цикл: Базовые дисциплины

Цель

• Ознакомление с методами получения современных материалов, а также с основными механизмами превращений в твердом состоянии, знание которых позволяет получать материалы с заранее заданными свойствами. Изучение основных физических закономерностей формирования структуры и свойств кристаллических материалов в процессе их получения и последующей обработки. Изучение фазовых превращений в твердых телах, необходимых для выполнения самостоятельных научных исследований и лабораторного практикума в рамках учебного плана.

Задача

• Раскрыть физическую сущность явлений, происходящих в материалах при воздействии на них различных факторов в условиях производства и эксплуатации и их влияние на свойства материалов. Установить взаимосвязь между составом, строением и свойствами материалов. Изучить теорию и практику термического, химико-термического и других способов упрочнения материалов. Изучить основные типы соединительных технологий, группы современных материалов, их свойства и области применении.

Результат обучения: знание и понимание

• Иметь представление об упругой и пластической деформации, теоретической и реальной прочности кристаллов на сдвиг, временной прочности твердых тел, об усталости и усталостном разрушении, ползучести и внутреннем трении твердых тел. Уметь применять полученные знания в своей теоретической и практической работе, анализировать связь между структурными особенностями и составом с механической прочностью и пластичностью материалов до и после разрушения.

Результат обучения: применение знаний и пониманий

• Уметь вести целенаправленный поиск литературы по заданному направлению по отечественным и зарубежным научным журналам, электронным библиотекам и другим Internet-источникам. Самостоятельно анализировать общие проблемы физического металловедения и уметь пропагандировать их.

Результат обучения: формирование суждений

• формирование суждений о технических аспектах разработки различ-ных энергетических систем; применение фундаментальных законов физики, методов физического исследования и достижений материаловедения в профессиональной деятельности.

Результат обучения: коммуникативные способности

• Умению корректно формулировать основные тактические и технико-экономические требования к изучаемым техническим объектам и грамотно использовать существующие научно-технические средства их реализации.

Результат обучения: навыки обучения или способности к учебе

• Владеть навыками использования традиционных и новых технологических процессов, операций, оборудования, нормативных и методических материалов по технологической подготовке производства.

Методы преподавания

При чтении лекций по данной дисциплине используется такой неимитационный метод активного обучения, как «Проблемная лекция». Перед изучением модуля обозначается проблема, на решение которой будет направлен весь последующий материал модуля. При чтении лекции используются мультимедийные презентации. При выполнении практических работ используются прием интерактивного обучения «Кейс-метод»: выдается задание магистрантам для подготовки к выполнению работы; с преподавателем обсуждается цель работы и ход её выполнения; цель анализируется с разных точек зрения, выдвигаются гипотезы, делаются выводы, анализируются полученные результаты. В качестве инновационных методов контроля используется: промежуточное и итоговое тестирование

Оценка знаний обучающегося

Преподаватель проводит все виды работ текущего контроля и выводит соответствующую оценку текущей успеваемости обучающихся два раза в академический период. По результатам текущего контроля формируется рейтинг 1 и 2. Учебные достижения обучающегося оцениваются по 100-балльной шкале, итоговая оценка Р1 и Р2 выводится как средняя арифметическая из оценок текущей успеваемости. Оценка работы обучающегося в академическом периоде осуществляется преподавателем в соответствии с графиком сдачи заданий по дисциплине. Система контроля может сочетать письменные и устные, групповые и индивидуальные формы.

Политика оценивания результатов обучения по видам работ

Форма оценки

Итоговая оценка знаний обучающего по дисциплине осуществляется по 100 балльной системе и включает:

• 40% результата, полученного на экзамене;
• 60% результатов текущей успеваемости.

Формула подсчета итоговой оценки:

 

где, Р₁, Р₂ – цифровые эквиваленты оценок первого, второго рейтингов соответственно; Э – цифровой эквивалент оценки на экзамене.

Итоговая буквенная оценка и ее цифровой эквивалент в баллах:

Буквенная система оценки учебных достижений обучающихся, соответствующая цифровому эквиваленту по четырехбалльной системе:

Темы лекционных занятий

• Механизмы упрочнения металлических материалов
• Современные технологии производства высокопрочных и хладостойких сталей массового производства путем обеспечения оптимальной микроструктуры проката с максимальной реализацией эффектов деформационного упрочнения
• Современные достижения и тенденции развития высокопрочных сталей
• Особенности деформации сверхпрочных материалов
• Материалов для службы при высоких температурах
• Материалов с особыми электромагнитными свойствами
• Получение материалов с аморфной и микрокристаллической структурой
• Новые конструкционные стали в автомобилестроении
• Физические основы азотистых сталей: влияние азота и углерода на межатомное взаимодействие в железе; ближний атомный порядок; термодинамическая стабильность твердых растворов; механизмы упрочнения и механические свойства
• Металлические проводниковые материалы
• Понятие аморфного состояния твердого тела
• Понятие и классификация наноматериалов
• Современные тенденции в развитии методов интенсивной пластической деформации
• Ионная имплантация
• Цели создания покрытий и тонких пленок на поверхности материала

Основная литература

• 1. Хокинг М., Васантасри В., СидкинП. Металлические и керамические по¬крытия: Получение, свойства и применение: Пер. с англ. - М.: Мир, 2000. -518с. 2. Самсонов Г.В., УманскийЯ.С. Твердые соединения тугоплавких метал¬лов.-М., 1957.-368 с. 3. Белый А.В., Кукареко В.А., Лободаева О.В. и др. - Минск: Физико-технический институт, 1998. - 220 с. 4. Комаров Ф.Ф. Ионная имплантация в металлы. - М.: Металлургия, 1990. -216с. 5. Диденко А.Н., Шаркеев Ю.П., Козлов Э.В., Рябчиков A.M. Эффекты даль¬нодействия в ионно-имплантированных металлических материалах: дис¬локационные структуры, свойства, напряжения, механизмы. - Томск: Изд-во НТЛ, 2004. - 328 с. 6. Huang Н.,WangX, Не J. II Mat. Lett. - 2003. - V. 57. - P. 3431 -3436. 7. Vera E., WolfG.K. II Nucl. Instrum.Phys. Res. B. - 1999. - V. 148. - P. 917-924. 8. Миркин Л.М. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристал¬лов / Под ред. проф. Я.С. Уманского. - М.: ГИФМЛ, 1961. - 863 с. 9. Утевский Л.М. Дифракционная электронная микроскопия в металловедении. - М.: Металлургия, 1973. - 584 с. Дополнительная литература