Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1-21/01 утверждаю

Вид материала

Содержание

Всего аудиторных занятий
Общая трудоемкость
Материаловедение. технология конструкционных материалов
Цель: формирование знаний о строении, структуре и свойствах материалов современной техники и способах их изучений.Содержание
1. Цели и задачи учебной дисциплины
Содержание теоретического раздела дисциплины (лекции 34 час.)
Модуль 2. Пластическая деформация, влияние нагрева на структуру и свойства деформированного металла
Модуль 3. Конструкционные металлы и сплавы.
Модуль 4. Электрохимические материалы, резина, пластмасса.
Модуль 6. Производство неразъемных соединений. Сварочное производство
Модуль 7. Изготовление полуфабрикатов и деталей из композиционных материалов
Модуль 8. Физико-химические основы резания
Программа самостоятельной познавательной деятельности (34 час.)
Рейтинг лекций
Рейтинг реферата
Образцы контролирующих материалов.
Перечень основной литературы

Подобный материал:

Рабочая программа учебной дисциплины

Ф ТПУ 7.1-21/01

УТВЕРЖДАЮ

Декан факультета: ФТФ

_____________ В.И.Бойко

«_______»___________2009 г.

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ. ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ.

Рабочая программа для специальностей 240601 «химическая технология материалов современной энергетики» и 240603 «Химическая технология редких элементов и материалов на их основе» по направлению 240600 «химическая технология материалов современной энергетики»

(номер и название направления, специальности, специализации)

Факультет _________физико-технический (ФТФ)______________

(полное название и сокращенное обозначение)

Обеспечивающая кафедра Физико-энергетические установки

Курс _____первый___

Семестр __второй_

Учебный план набора _______ года с изменениями ________ года

Распределение учебного времени

Лекции	34	часа(ауд.)
Лабораторные занятия	0	часов(ауд.)
Практические (семинарские) занятия	0	часов(ауд.)
Курсовой проект в ____ семестре		часов(ауд.)
Курсовая работа в ____ семестре		часов(ауд.)
Всего аудиторных занятий	34	часов
Самостоятельная (внеаудиторная) работа	34	часов
Общая трудоемкость	68	часов

Зачет в _2__ семестре

2009

2007

Предисловие

1. Рабочая программа составлена на основе ГОС для специальностей 240601 «химическая технология материалов современной энергетики» и 240603 «Химическая технология редких элементов и материалов на их основе» по направлению 240600 «химическая технология материалов современной энергетики» приказом МО РФ № 866. Номер государственной регистрации 150 тех/дс от 17.03.2000 г.

РАССМОТРЕНА и ОДОБРЕНА на заседании обеспечивающей

кафедры ХТРЭ _________________ протокол № ___________.

(наименование кафедры) (дата)

2. Разработчик(и)

ст. преподаватель ХТРЭ ___________ А.А.Андреев

(должность) (кафедра) (подпись) (И.О.Фамилия)

3. Зав. обеспечивающей кафедрой ХТРЭ ___________ В.П. Дмитриенко

(кафедра) (подпись) (И.О.Фамилия)

4. Рабочая программа СОГЛАСОВАНА с факультетом, выпускающими кафедрами специальности; СООТВЕТСТВУЕТ действующему плану.

Зав. выпускающей кафедрой ХТРЭ ___________ В.П. Дмитриенко

(кафедра) (подпись) (И.О.Фамилия)

Документ:

Дата разработки

УДК 539, 548, 620, 669, 67

Ключевые слова: металлы, сплавы, кристаллическая решетка, эксплуатационные свойства, легирование, диаграмма состояния, дефекты кристаллической структуры, деформация, напряжение, предел прочности, предел пропорциональности, предел текучести, твердость, пластичность, хрупкое разрушение, стали, чугуны, резина, пластические массы, порошковая металлургия

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ. ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

140302, 140306, 140307 (c)

Каф. ХТРЭ ФТФ

Ст. преподаватель, к.т.н., Андреев Артём Андреевич

тел.: (3822)701804; e-mail: andreev@phtd.tpu.ru

Цель: формирование знаний о строении, структуре и свойствах материалов современной техники и способах их изучений.

Содержание: Конструкционные материалы. Электротехнические материалы. Технология конструкционных материалов.

Курс 1 (2 сем.– зачет)

Всего 68 ч, в т.ч. Лк. 34 ч.

Аннотация

Металлы и сплавы являются обязательными и необходимыми конструкционными материалами в химической технологии и ядерной технике. Считается, что именно ресурс конструкционного металла определяет срок службы установки или устройства. Правильный выбор металла, сплава или другого материала, создание новых, более стойких металлов и сплавов являются залогом повышения эффективности процессов в ядерной технике и ядерном производстве. Кроме того, от конструкционного материала зависят технологии и процессы, связанные с выводом из эксплуатации оборудования ядерно-топливного цикла, их безопасность и степень воздействия на окружающую среду.

Следуя, сказанному, курс «Материаловедение» включает начальные сведения по физической теории металлического состояния вещества, технологии получения металлов и сплавов различного назначения, способы их обработки, изготовления заготовок, изделий, а также контроля их свойств и качества. Полученные знания позволят в дальнейшем углубленно изучать материалы и технологии специального назначения, осуществлять обоснованный выбор конструкционного материала при проектировании, а также принимать правильное решение в процессе эксплуатации установок, узлов и деталей.

1. Цели и задачи учебной дисциплины

Цели преподавания дисциплины, характеризующие знания и умения, которыми должен владеть специалист заключаются в следующем.

Специалист должен иметь представление:

о строении материалов и сплавов, природе связей атомов в твердом веществе, образующих ту или иную структуру
о влиянии структуры вещества на его свойства, а также зависимости самой структуры от внешних условий, температуры, механических воздействий и т.д.
о существующих связях между свойствами металлов (сплавов) и областями их использования в качестве конструкционных.
о строении и свойствах электротехнических материалов, резины и пластмасс

Специалист должен знать и уметь использовать:

виды конструкционных материалов, металлов и сплавов
теоретические и технические основы производства материалов, металлов и сплавов
основы производства заготовок и изделий из конструкционных материалов
физикохимические основы методов обработки изделий из конструкционных материалов
приемы и методы применяемые при конструировании, как например, производство неразъемных и разъемных соединений с обеспечением заданных технологических условий.

Специалист должен иметь опыт:

в использовании сведений, понятий и определений из области материаловедения
в применении полученных задач для решения специальных задач по конструированию изделий, устройств и установок ядерной техники
работы со справочной, технической и научной литературой

Задачи изложения и изучения дисциплин реализуются в следующих формах деятельности:

лекции, нацеленные на получение необходимой информации по предмету и использовании её при изучении последующих дисциплин учебного плана
самостоятельная внеаудиторная работа, направленная на выработку умения решать ситуационные задачи инженерного характера, на проработку лекций, подготовку к контрольным работам и к зачету
текущий контроль за деятельностью студентов осуществляется во время аудиторных занятий в виде коротких 5-ти минутных опросов
рубежный контроль включает две 30 минутные контрольные работы.

Для успешного освоения дисциплины "Материаловедение. Технология конструкционных материалов" необходимы знания, полученные студентами в следующих курсах: ЕН.Ф.5 Химия (1 семестр).

Содержание теоретического раздела дисциплины (лекции 34 час.)

Введение. Программа, календарный план и основные задачи курса.

Модуль 1. Строение металлов. Атомнокристаллическое строение материалов. Типы межатомной связи. Кристаллическое строение металлов. анизотропия кристаллов. Полиморфизм. Магнитные превращения. Виды несовершенств кристаллического строения металлов. Диффузионные процессы в металле. Формирование структуры металлов и сплавов при кристаллизации. Процесс плавления и кристаллизации. Энергетические условия процесса кристаллизации. Форма кристаллических образований. Строение слитка. Закалка из жидкого состояния. Аморфизация сплавов. Металлические сплавы и диаграммы состояния. Характеристика основных фаз в сплавах. Механическая смесь, химическое соединение, твердый раствор. Металлическое соединение электронные соединения. Фазы внедрения. Фазы Лавеса. Сигма – фазы. Термодинамический анализ металлических сплавов и построение диаграмм состояний. Построение диаграмм состояний аналитическим методом. Правило фаз и правило рычага. Экспериментальные методы построения диаграмм состояний и анализ их основных типов. Связь между диаграммами состояния и свойствами сплавов (правило Курнакова). Диаграмма железо – углерод.

Модуль 2. Пластическая деформация, влияние нагрева на структуру и свойства деформированного металла. Упругая и пластическая деформация. Диаграммы деформации. Пластичное и хрупкое состояние металлов. Усталость металлов. Остаточное напряжение. Влияние нагрева на строение и свойства деформированного металла. Рекристаллизация. Механические свойства металлов и сплавов. Пределы пропорциональности, упругости, прочности. Сопротивление разрыву. Относительные удлинение и сужение. Хрупкость и сверхпластичность. Методы измерения механических свойств. Методы упрочнения металлов и сплавов.

Модуль 3. Конструкционные металлы и сплавы. Общие требования, предъявляемые к конструкционным материалам. Конструкционные стали общего назначения. Углеродистые и низколегированные стали. Влияние легирующих элементов. Классификация и маркировка легированных сталей. Высокопрочные легированные стали. Коррозионностойкие (нержавеющие) стали и сплавы. Общие сведения о коррозии. Химическая коррозия. Электрохимическая коррозия. Методы защиты от коррозии. Хромистые и хромоникелевые нержавеющие стали. Жаропрочные стали различных классов. Материалы для изготовления вакуумных объемов и методы изготовления вакуумно-плотных соединений. Инструментальные стали и сплавы стали с особыми физическими свойствами. Цветные металлы и сплавы. Сплавы на основе титана. Алюминиевые и магниевые сплавы. Медные сплавы.

Модуль 4. Электрохимические материалы, резина, пластмасса. Классификация веществ по электрическим и магнитным свойствам. Диэлектрики. Поляризация диэлектриков. Диэлектрическая проницаемость диэлектриков. Электропроводность диэлектриков. Физикохимические и механические свойства диэлектриков. Диэлектрические материалы. Проводниковые материалы. Сверхпроводники и криопроводники. Неметаллические проводники. Полупроводниковые материалы. Элементы, обладающие свойствами полупроводников. Воздействие внешних факторов на электропроводность полупроводников. Магнитные материалы. Магнитомягкие и магнитотвердые материалы. Состав и свойства технических резиновых материалов. Способы изготовления резиновых деталей. Пластические массы. Состав и классификация. Термопластичные и термореактивные пластмассы. Особенности пластмасс как конструкционных материалов.

Модуль 5. Технология конструкционных материалов. Теоретические и технологические основы производства материалов. Материалы, применяемые в машиностроении и приборостроении. Основные методы получения твердых тел. Основы металлургического производства. Структура металлургического производства и его продукция. Материалы для производства металлов и сплавов. Производство чугуна. Доменное производство, выплавка чугуна. Производство стали. Мартеновский процесс. Производство стали в конверторах и электропечах. Комбинированные способы производства стали. Разливка стали. Строение стального слитка. Производство цветных металлов: меди, алюминия, магния, титана. Основы порошковой металлургии. Способы получения и технологические свойства порошков. Характеристика порошковых материалов. Приготовление смеси и формообразование заготовок. Спекание и обработка. Структурообразование и физика прочности. Порошковые газотермические покрытия. Напыление материалов. Распыление жидкого и твердого вещества. Осаждение из газовой фазы. Испарение в вакууме. Плазменный способ нанесения покрытий. Производство заготовок пластическим деформированием. Пластичность металлов. Нагрев металлов и нагревательные устройства. Процесс прокатки. Производство проката, листов, профилей, труб. Волочение и прессование металла. Ковка и штамповка. Обработка давлением в реакторостроении [6].

Модуль 6. Производство неразъемных соединений. Сварочное производство. Физическая сущность и основные способы сварки. Виды сварочных соединений и швов. Строение сварочного шва. Виды сварки: электродуговая, контактная, газовая. Особые способы сварки. Технологические особенности сварки различных металлов и сплавов. Технологический процесс пайки. Способ пайки. Пайка алюминия и его сплавов. Получение неразъемных соединений склеиванием. Производственные процессы с применением склеивания. Подготовка поверхности металлов под склеивание. Конструкционные клеи. Оборудование для нанесения клеев. Долговечность клеевых соединений.

Модуль 7. Изготовление полуфабрикатов и деталей из композиционных материалов. Характеристика и классификация композиционных материалов. Требования к матрицам. Материалы матриц. Металлокерамика. Способы получения полуфабрикатов и готовых изделий. Изготовление деталей из полимерных композиционных материалов.

Модуль 8. Физико-химические основы резания. Выбор режима резания. Геометрические параметры режущего инструмента и их влияние на процесс резания и качество обработанной поверхности. Физическая сущность процесса резания. Классификация металлорежущих станков. Электрофизические и электрохимические методы обработки поверхности заготовок. Электроэрозионные методы обработки. Электрохимические методы обработки. Анодно-механическая обработка. Химические методы. Ультразвуковая обработка. Лучевые и плазменные методы обработки.

Программа самостоятельной познавательной деятельности (34 час.)

Самостоятельная деятельность студента рассматривается как вид учебного труда, позволяющий целенаправленно формировать и развивать его самостоятельность как личностное качество. Самостоятельная работа студента организована в следующих формах:

проработка лекционного материала (5 часов);

проработка теоретических разделов, выделенных на самостоятельное изучение (10 часов);

подготовка к промежуточному контролю (9 часов);

выполнение реферативной работы, включающей самостоятельную работу с первоисточниками НТБ ТПУ (10 часов).

Теоретический материал, вынесенный на самостоятельное изучение и темы для написания рефератов:

1. Технологии упрочнения материалов и сплавов.

2. Порошковые материалы.

3. Алюминий и сплавы на его основе.

4. Многокомпонентные сплавы на основе меди.

5. Тугоплавкие металлы и сплавы на их основе.

6. Инструментальные стали и сплавы.

7. Применение магнитных материалов в науке и промышленности.

8. Углеродистые стали и сплавы.

9. Нанесение специальных покрытий на металлы.

10. Жаропрочные стали и сплавы.

11. Радиационные дефекты в кристаллах.

12. Надежность в машиностроении.

13. Коррозионно-стойкие стали и сплавы.

14. Методы исследования внутреннего строения материалов.

15. Способы термической обработки материалов.

16. Композиционные материалы.

17. Свойства и характеристики магнитных материалов.

18. Получение магнитных материалов.

19. Конструкционные материалы активной зоны ядерного реактора.

20. Экологические вопросы захоронения ядерных отходов.

21. Электротехнические материалы.

22. Ядерная энергетика России: перспективы развития.

23. Легирование полупроводников с использованием ядерных реакций

и ионных пучков.

24. Основные свойства металлов.

25. Топливные элементы ядерных реакторов.

26. Технология материалов электронной техники.

27. Диэлектрические материалы.

28. Классификация проводниковых материалов.

29. Цветные металлы и сплавы в радиоэлектронике.

30. Основные свойства полупроводников.

31. Примеси в полупроводниках и диэлектриках.

32. Технология изготовления полупроводниковых материалов.

33. Свойства и применение диэлектриков.

34. Надежность в приборостроении.

35. Радиационная стойкость материалов электронной техники.

36. Цирконий и сплавы на его основе.

37. Способы механической обработки металлов.

38. Северская АЭС. Перспективы развития региона.

39. Конструкционные элементы активной зоны ЯР.

40. Теплоносители ЯР на быстрых нейтронах.

41. ТВЭЛы высокотемпературных ЯР.

Текущий и итоговый контроль результатов изучения дисциплины

Максимальная рейтинговая оценка (общий рейтинг ОР) составляет 1000 баллов. В нее входят рейтинги: рейтинг лекций, рейтинг контрольных работ, рейтинг реферата, рейтинг экзамена.

Рейтинг лекций (РЛ)  это оценка за посещение и активную работу на лекциях. Максимальный РЛ  170 баллов.

Рейтинг контрольных работ (РКР) оценивается по трем контрольным работам. Максимальный РКР – 450 баллов.

Рейтинг реферата (РР) в начале семестра студентам предлагаются на выбор темы рефератов, которые они должны сдать до зачетной недели. Сданный в срок и раскрывающий тему реферат, оценивается в 240 балов. Таким образом, максимальный РР – 230 баллов.

На зачетной неделе подсчитывается общий рейтинг семестра (РС), максимальное значение которого 850 баллов:

РС = РЛ(170) + РКР(450) + РР(230) = 850

Для получения зачета необходимо набрать: не менее 650 баллов.

РЕЙТИНГ-ЛИСТ

по дисциплине "Материаловедение. Технология конструкционных материалов"

Плановый объем учебной нагрузки:

лекции - 34 ч

самостоятельная работа - 34 ч

Итого: - 68 ч

1. Лекции: 17 лекций  10 баллов = 170 баллов

2. Контрольная работа: 3  150 баллов = 450 баллов

5. Реферат 230 баллов

6. Зачет 150 баллов

Итого: 1000 баллов

Контрольные точки, объемы работ и максимальное количество баллов

к указанному сроку (нарастающим итогом):

	8 неделя	12 неделя	17 неделя
Лекции	80	120	170
Контрольные работы	150	300	450
Реферат	0	0	230
Итого	230	420	850

ОБРАЗЦЫ КОНТРОЛИРУЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ.

В чем отличие аморфных тел от кристаллических?
Чем твердое тело отличается от жидкостей и газов?
Какие тела называются аморфными и почему?
Какие вещества могут быть твердыми?
Что такое элементарная кристаллическая решетка?
Перечислите основные типы кристаллических решеток.
Какие типы кристаллических решеток могут быть базоцентрированными?
Какие типы кристаллических решеток могут быть гранецентрированными?
Какие типы кристаллических решеток могут быть объемоцентрированными?
Перечислите типы связей в кристаллических решетках.
Какие типы связей наиболее сильные?
Какие типы связей наиболее слабые?
Что такое анизотропия и чем она обусловлена?
Почему большинство веществ являются поликристаллическими?
Перечислите дефекты кристаллической решетки.
Что такое нульмерные дефекты кристаллической решетки?
Какие дефекты кристаллической решетки называются дислокациями?
От чего зависит концентрация дефектов в кристалле?
Что такое индексы Миллера?
Что такое полиморфизм и чем он обусловлен?
Что такое интерметаллическое соединение?
В чем отличие аморфных тел от кристаллических?
Что такое анизотропия и чем она обусловлена?
Что такое полиморфизм и чем он обусловлен?
Этапы кристаллизации. Степень переохлаждения.
Правило Гиббса.
Чем твердое тело отличается от жидкостей и газов?
Кристаллографическая плоскость?
Зависимость прочности от плотности дислокаций.
Строение металлического слитка.
Твердые растворы. Их типы.
Какие тела называются аморфными и почему?
Что такое индексы Миллера?
Необходимое условие кристаллизации.
Условия получения мелкозернистой структуры.
Механическая смесь.
Что такое элементарная кристаллическая ячейка? Перечислите основные типы кристаллических решеток.
Дефекты кристаллической решетки.
Теоретическая и фактическая температуры кристаллизации.
Сплав.
Диаграмма состояния. Ликвидус. Солидус.
Назовите три основных пути повышения коррозионной стойкости металлов и сплавов в воде.
Железо. Осн. свойства.
Эвтектика системы железо-цементит.
Отжиг.
Закалка ТВЧ.
Твердость
Напряжение
Титан. Свойства. Сплавы.
Цементит.
Закалка.
Наклеп.
Предел текучести
Газопламенная закалка.
Методы измерения твердости.
Технологические свойства
Феррит.
Отпуск.
Старение.
Пластичность
Предел упругости
Эксплуатационные свойства.
Магний. Свойства. Сплавы.
Аустенит.
Термомеханическая обработка.
Предел пропорциональности.
Вязкость
Поверхностное упрочнение стальных деталей.
Алюминий. Свойства. Сплавы.
Эвтектоид системы железо-цементит.
Мартенсит.
Виды поверхностного упрочнения стальных деталей.
Предел прочности.
Деформация
Хладоломкость
Ударная вязкость
Медь. Свойства. Сплавы.

Учебно-методическое обеспечение дисциплины

Перечень основной литературы

Травин О. В. Материаловедение : учебное пособие / О. В. Травин, Н. Т. Травина. — М. : Металлургия, 1989. — 382 с.
Гуляев А. П. Металловедение : учебное пособие / А. П. Гуляев. — 6-е изд., перераб. и доп. — М. : Стройиздат, 1986. — 544 с.
Технология конструкционных материалов : учебное пособие / Под ред. А. М. Дальского. — 3-е изд., перераб.и доп. — М. : Машиностроение, 1992. — 448 с.
Лахтин Ю. М. Материаловедение : учебное пособие / Ю.М. Лахтин, В. П. Леонтьева. — 3-е изд., перераб. и доп. — М. : Машиностроение, 1990. — 528 с.
Дриц М. Е. Технология конструкционных материалов и материаловедение : учебное пособие / М. Е. Дриц, М. А. Москалев. — М. : Высшая школа, 1990. — 447 с.

Перечень дополнительной литературы

Технология металлов и сварка : учебное пособие / Под ред. П.И.Полухина. — М. : Высшая школа, 1977. — 464 с.
Технология металлов и материаловедение / Под ред. Л. Ф. Усовой. — М. : Металлургия, 1987. — 800 с.
Технология металлов / Под ред. Б. В. Кнорозова. — 2-е изд., перераб. и доп. — М. : Металлургия, 1979. — 903 с.
Технология изготовления клееных конструкций : . — М. : Мир, 1975. — 445 с.
Корсаков В. С. Технология реакторостроения : учебное пособие / В. С. Корсаков, В. Ф. Выговский, В. И. Михан. — 2-е изд., перераб. и доп. — М. : Энергоатомиздат, 1992. — 432 с.
Богородицкий Н. П. Электротехнические материалы : учебное пособие / Н. П. Богородицкий, В. В. Пасынков, Б. М. Тареев. — 7-е изд., перераб. и доп. — Л. : Энергоатомиздат, 1985. — 304 с

Blog

Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1-21/01 утверждаю

Содержание

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ. ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Перечень основной литературы