Рабочая программа учебной дисциплины Материаловедение. Технология конструкционных материалов
| Вид материала | Рабочая программа |
- Учебно-методический комплекс дисциплины «материаловедение и технология конструкционных, 252.46kb.
- Методические указания к темам введение Предмет и содержание дисциплины "Материаловедение, 357.11kb.
- Рабочая программа модуля (дисциплины) основы технологии машиностроения, 458.55kb.
- И. А. Хворова материаловедение. Технология конструкционных материалов, 1701.97kb.
- Рабочая учебная программа дисциплины материаловедение. Технология конструкционных материалов, 214.64kb.
- Технология конструкционных материалов пособие по изучению дисциплины и выполнению контрольных, 479.07kb.
- Памятка для студентов групп пкм по изучению дисциплины "Технология материалов и покрытий", 79.64kb.
- Программа дисциплины опд. Ф. 7 Метрология, стандартизация и сертификация для студентов, 114.01kb.
- Примерная программа дисциплины «материаловедение и технология конструкционных материалов», 555.99kb.
- Программа дисциплины " Материаловедение, технология конструкционных материалов" (наименование, 555.27kb.
4. Содержание и структура учебной дисциплины
Описание лекционных занятий размещается в табл. 2 с указанием семестра, в котором организуется обучение по данной дисциплине. Описание лабораторных работ размещается в табл. 3 и 4 с указанием разделов курса, изучаемых и используемых при выполнении работы.
Таблица 2
| Темы лекционных занятий | Часы | Ссылки на цели |
| Семестр № 3 | ||
| Введение | 1 | 1 |
| Строение и дефекты твердых тел | 2 | 1, 2 |
| Гетерогенные равновесия | 3 | 1, 2, 3 |
| Система железо - углерод | 1 | 2, 3, 4 |
| Некоторые процессы образования новой фазы | 2 | 1, 2, 3 |
| Упругое и пластическое поведение твердых тел | 2 | 1, 2, 3, 4 |
| Разрушение твердых тел. Методы испытания | 2 | 1, 2, 3, 4 |
| Электро- и теплопроводность в металлах | 2 | 1, 2, 3, 4 |
| Обработка металлов давлением | 2 | 2, 3, 4 |
| Семестр № 4 | ||
| Магнитные свойства твердых тел | 3 | 1, 2, 3, 4 |
| Электрофизические свойства твердых диэлектриков | 3 | 1, 2, 3, 4 |
| Классификация процессов при получении кристаллов | 1 | 2, 3 |
| Способы получения монокристаллов | 2 | 2, 3 |
| Получение и структура стального поликристаллического слитка | 2 | 2, 3 |
| Получение аморфных структур | 1 | 2, 3 |
| Классификация, свойства и получение композитов | 2 | 2, 3 |
| Электротехнические и конструкционные материалы как компоненты оборудования | 3 | 3, 4 |
Таблица 3
Лабораторные работы 3-го семестра
| Учебная деятельность | Часы | Ссылки на цели |
| 1. Классификация твердых фаз. Кристаллическая решетка и кристаллографические индексы | 2 | 2 |
| Разделы курса, используемые при выполнении работы. Кристаллическое строение вещества, симметрия кристаллов. Кристаллическая решетка: кристаллические системы, элементарная ячейка, решетки Бравэ. Кристаллографические индексы. Анизотропия кристаллов. Влияние вида химической связи на структуру и свойства кристаллов: молекулярные, ионные, ковалентные и металлические кристаллы. Дефекты в кристаллах: точечные, линейные, поверхностные, объемные. Монокристаллы и поликристаллы. Нанокристаллические материалы, квазикристаллы. Аморфные тела. Стекло. (См. Приложение 9.2.1(в).) | ||
| 2. Фазовые равновесия в металлических бинарных системах | 2 | 2, 3 |
| Разделы курса, используемые при выполнении работы. Твердые растворы: растворы замещения, растворы внедрения, упорядоченность твердых растворов. Промежуточные фазы: химические соединения, фазы внедрения, электронные соединения, фазы Лавеса, сигма-фазы. Принцип равновесия Гиббса. Состояния равновесия. Фазовые и химические равновесия. Условия фазового равновесия. Правило фаз Гиббса. Термодинамические потенциалы. Фазовые переходы 1-го и 2-го рода. Полиморфизм. Магнитные превращения. Двухфазные равновесия в однокомпонентных системах. Фазовые равновесия в двухкомпонентных системах. Правило рычага. Диаграммы состояния трехкомпонентных систем. (См. Приложение 9.2.1(д, е).) | ||
| 3. Фазовые равновесия в системе железо-углерод | 2 | 2, 3, 4 |
| Разделы курса, используемые при выполнении работы. Фазовые равновесия в системах на основе железа. Влияние легирующих элементов на полиморфизм железа, структуру и свойства сталей. (См. Приложение 9.2.1(е), 9.4.2(а).) | ||
| 4. Виды термической обработки. Классификация и назначение | 2 | 2, 3, 4 |
| Разделы курса, используемые при выполнении работы. Теоретические элементы термической обработки недеформированных металлов и сплавов: распад пересыщенного твердого раствора, рост аустенитного зерна, распад и превращения аустенита (влияние переохлаждения; перлитное, мартенситное и бейнитное превращения; термокинетические диаграммы, превращения при нагреве закаленных сталей. (См. Приложение 9.2.1(ж), 9.3.1(б, в, д).) | ||
| 5. Термокинетические диаграммы и термическая обработка | 2 | 2, 3, 4 |
| Разделы курса, используемые при выполнении работы. Теоретические элементы термической обработки недеформированных металлов и сплавов: распад пересыщенного твердого раствора, рост аустенитного зерна, распад и превращения аустенита (влияние переохлаждения; перлитное, мартенситное и бейнитное превращения; термокинетические диаграммы, превращения при нагреве закаленных сталей. (См. Приложение 9.2.1(ж), 9.3.1(б, в, д).) | ||
| 6. Классификация и маркировка сплавов на основе железа | 2 | 4 |
| Разделы курса, используемые при выполнении работы. Классификация, маркировка и применение сталей и чугунов. (См. Приложение 9.4.2(а).) | ||
| 7. Испытание сплавов на основе железа на растяжение | 4 | 2, 3, 4 |
| Разделы курса, используемые при выполнении работы. Классификация, маркировка и применение сталей и чугунов. Виды напряжений. Упругая деформация. Закон Гука. Пластическая деформация. Диаграмма растяжения. Виды сдвига: скольжение, двойникование. Ползучесть. Сверхпластичность. Пластическая деформация поликристаллов. Текстура деформации. Деформирование двухфазных сплавов. Наклеп. Влияние нагрева на структуру деформированного тела: возврат, полигонизация, рекристаллизация (первичная, собирательная, вторичная). Холодная и горячая деформация. Хрупкое и вязкое разрушение. Развитие трещины. Усталостное разрушение. Влияние температуры на разрушение. Надежность, конструкционная прочность, износостойкость материалов и влияние на них различных факторов. Статические испытания: на растяжение. Влияние химического состава на механические свойства сплавов. (См. Приложение 9.2.2, 9.3.1(б, в, д), 9.4.2(а).) | ||
| 8. Испытание сплавов на основе железа на твердость | 2 | 2, 3, 4 |
| Разделы курса, используемые при выполнении работы. Классификация, маркировка и применение сталей и чугунов. Статические испытания: на твердость (по Бринеллю, по Роквеллу, по Виккерсу, микротвердость). Основные виды термической обработки. Виды отжига, закалки, отпуска и старения. Термическая обработка стали. Диффузионное насыщение неметаллами. Диффузионное насыщение металлами. Диффузионное удаление неметаллов. Термомеханическая обработка: высокотемпературная, низкотемпературная. Механикотермическая обработка: высокотемпературная, дорекристаллизационная, низкотемпературная. (См. Приложение 9.2.2(г), 9.3.1(б, в, д), 9.4.2(а).) | ||
| 9. Классификация и маркировка медных и алюминиевых сплавов | 2 | 4 |
| Разделы курса, используемые при выполнении работы. Технический алюминий. Классификация, маркировка и применение алюминиевых сплавов. Термическая и деформационная обработка алюминиевых сплавов. Влияние химического состава на свойства алюминиевых сплавов. Медь. Латуни. Классификация, маркировка и применение. Виды термической обработки латуней. Бронзы оловянные и безоловянные. Классификация, маркировка и применение. Виды термической обработки. Медноникелевые сплавы. Классификация, маркировка и применение. Виды термической обработки. Влияние химического состава на свойства медных сплавов. (См. Приложение 9.4.2(а).) | ||
| 10. Испытание медных и алюминиевых сплавов на растяжение | 4 | 2, 3, 4 |
| Разделы курса, используемые при выполнении работы. Классификация, маркировка и применение сплавов на основе алюминия и меди. Виды напряжений. Упругая деформация. Закон Гука. Пластическая деформация. Диаграмма растяжения. Виды сдвига: скольжение, двойникование. Ползучесть. Сверхпластичность. Пластическая деформация поликристаллов. Текстура деформации. Деформирование двухфазных сплавов. Наклеп. Влияние нагрева на структуру деформированного тела: возврат, полигонизация, рекристаллизация (первичная, собирательная, вторичная). Холодная и горячая деформация. Хрупкое и вязкое разрушение. Развитие трещины. Усталостное разрушение. Влияние температуры на разрушение. Надежность, конструкционная прочность, износостойкость материалов и влияние на них различных факторов. Статические испытания: на растяжение. Влияние химического состава на механические свойства сплавов. Термическая обработка алюминиевых и медных сплавов. (См. Приложение 9.2.2, 9.3.1(б), 9.4.2(а).) | ||
| 11. Испытание медных и алюминиевых сплавов на твердость | 2 | 2, 3, 4 |
| Разделы курса, используемые при выполнении работы. Классификация, маркировка и применение сплавов на основе алюминия и меди. Статические испытания: на твердость (по Бринеллю, по Роквеллу, по Виккерсу, микротвердость). Основные виды термической обработки. Виды отжига, закалки, старения. Термическая обработка алюминиевых и медных сплавов. (См. Приложение 9.2.2(г), 9.3.1(б), 9.4.2(а).) | ||
| 12. Исследование электросопротивления сплавов | 2 | 2, 3, 4 |
| Разделы курса, используемые при выполнении работы. Классификация, маркировка и применение сталей и чугунов. Классификация, маркировка и применение сплавов на основе алюминия и меди. Основные виды термической обработки. Виды отжига, закалки, отпуска и старения. Термическая обработка стали, чугунов, алюминиевых и медных сплавов. Электропроводность: закон Ома. Энергетические зоны электрона в металле. Влияние температуры, деформации, структуры, поверхности, сильных электрополей на электропроводность металлов. Сверхпроводимость. Электропроводность нанокристаллических, квазикристаллических и аморфных металлических сплавов. (См. Приложение 9.2.3(а, б, в), 9.3.1(б), 9.4.2(а).) | ||
| 13. Исследование теплопроводности сплавов | 2 | 2, 3, 4 |
| Разделы курса, используемые при выполнении работы. Классификация, маркировка и применение сталей и чугунов. Классификация, маркировка и применение споавов на основе алюминия и меди. Основные виды термической обработки. Виды отжига, закалки, отпуска и старения. Термическая обработка стали, чугунов, алюминиевых и медных сплавов. Теплоемкость твердого тела. Тепловое расширение твердого тела. Теплопроводность металлов, влияние температуры, химического состава и структуры. Тепловые свойства аморфных сплавов. Температуры и теплоты фазовых превращений. (См. Приложение 9.2.3(е), 9.3.1(б), 9.4.2(а).) | ||
| 14. Исследование электрических свойств проводниковых материалов (физическое моделирование) | 2 | 2, 3, 4 |
| Разделы курса, используемые при выполнении работы. Металлы высокой проводимости: медь, алюминий, серебро, золото, вольфрам. Биметаллы. Углеграфитовые материалы. Контактные материалы. Припои и контактолы. Резистивные материалы. Материалы электронагревательных элементов. Термоэлектродные материалы. Сверхпроводники. Определение удельного электросопротивления и его зависимости от температуры для металлов и сплавов. Расчет температурного коэффициента электросопротивления. (См. Приложение 9.2.3(а, б, в), 9.4.3.) | ||
| 15. Защита РГР «Обоснованный выбор конструкционного материала по техническому заданию» | 2 | 1, 2, 3, 4 |
| В результате выполнения расчетно-графической работы осуществляется обоснованный выбор материала по техническому заданию, представленному в варианте. При выполнения работы студент должен: ознакомиться с учебной и справочной литературой по теме полученного им варианта технического задания; свободно ориентироваться в классификации и маркировке материалов; научиться анализировать свойства материалов; знать способы получения и обработки материалов, применение и стоимость; научиться принимать обоснованное решение по выбору материала. | ||
Таблица 4
Лабораторные работы 4-го семестра
| Учебная деятельность | Часы | Ссылки на цели |
| 1. Классификация, маркировка и области применения магнитных материалов | 1 | 4 |
| Разделы курса, используемые при выполнении работы. Классификация магнетиков. Классификация магнитных материалов. Магнитомягкие стали и сплавы. Магнитомягкие ферриты. Магнитодиэлектрики. Магнитотвердые материалы. Магнитные материалы специального назначения: термомагнитные, магнитострикционные, с прямоугольной петлей гистерезиса, с высокой коррозионной стойкостью. Аморфные магнитные материалы. (См. Приложение 9.2.1(е), 9.2.3(ж), 9.4.6.) | ||
| 2. Исследование магнитной проницаемости и петли гистерезиса ферромагнетиков | 2 | 2, 3, 4 |
| Разделы курса, используемые при выполнении работы. Магнитная восприимчивость. Магнитная проницаемость. Магнитострикция. Свойства ферромагнитных материалов. Магнитомягкие и магнитотвердые материалы. Влияние различных факторов на магнитные свойства. Магнитные свойства аморфных сплавов. Магнитные превращения. Классификация магнитных материалов. Магнитомягкие стали и сплавы. (См. Приложение 9.2.1(е), 9.2.3(ж), 9.4.6.) | ||
| 3. Исследование основных свойств ферритов и ферромагнитных сплавов по петле гистерезиса (физическое моделирование) | 1 | 2, 3, 4 |
| Разделы курса, используемые при выполнении работы. Классификация магнетиков. Магнитная восприимчивость. Магнитная проницаемость. Магнитострикция. Свойства ферромагнитных материалов. Магнитомягкие материалы. Влияние различных факторов на магнитные свойства. Магнитные свойства аморфных сплавов. Магнитные превращения. Классификация магнитных материалов. Магнитомягкие стали и сплавы. Магнитомягкие ферриты. Магнитодиэлектрики. Магнитные материалы специального назначения: термомагнитные, магнитострикционные, с прямоугольной петлей гистерезиса, с высокой коррозионной стойкостью. Аморфные магнитные материалы. (См. Приложение 9.2.1(е), 9.2.3(ж), 9.4.6.) | ||
| 4. Исследование основных свойств постоянных магнитов (физическое моделирование) | 1 | 2, 3, 4 |
| Разделы курса, используемые при выполнении работы. Магнитотвердые материалы. Влияние различных факторов на магнитные свойства. Классификация магнитных материалов. (См. Приложение 9.2.1(е), 9.2.3(ж), 9.4.6.) | ||
| 5. Классификация, маркировка и области применения диэлектрических материалов | 1 | 4 |
| Разделы курса, используемые при выполнении работы. Классификация диэлектриков. Газообразные диэлектрики. Жидкие диэлектрики. Активные диэлектрики: сегнетоэлектрики, пьезоэлектрики, пироэлектрики, электреты, активные элементы твердотельных лазеров. Электроизоляционное стекло: свойства и применение стекол, ситаллы и микалексы. Диэлектрическая электротехническая керамика: классификация и получение, фарфоры, высокочастотная керамика, термостойкая и высоконагревостойкая керамика. Электроизоляционные неорганические пленки. Слюдяные электроизоляционные материалы: слюды: мусковит, флогопит; миканиты; слюдиниты и слюдопласты. Пластические массы, полимерные пленки: Элементы технологии получения пластмасс: составляющие пластмасс; полимеризация; поликонденсация; химическая модификация. Термопласты. Реактопласты. Пленки. Каучуки и резины: элементы технологии получения, резины, натуральный и искусственный каучук. Лаки, эмали, компаунды. Бумага, картон, фибра. (См. Приложение 9.4.5.) | ||
| 6. Исследование электропроводности твердых диэлектриков (физическое моделирование) | 1 | 2, 3, 4 |
| Разделы курса, используемые при выполнении работы. Классификация диэлектриков. Энергетические зоны электрона в диэлектриках. Электропроводность твердых диэлектриков. Влияние температуры, примесей, влажности среды, механического воздействия, сильных полей. (См. Приложение 9.2.3(б, д), 9.4.5.) | ||
| 7. Исследование зависимости диэлектрических потерь от напряжения в сильных электрических полях (физическое моделирование) | 1 | 2, 3, 4 |
| Разделы курса, используемые при выполнении работы. Классификация диэлектриков. Диэлектрические потери твердых диэлектриков. Определение зависимости тангенса угла диэлектрических потерь tg и относительную диэлектрическую проницаемость e диэлектрика от электрического напряжения U. (См. Приложение 9.2.3(д), 9.4.5.) | ||
| 8. Исследование электрической прочности диэлектриков (физическое моделирование) | 1 | 2, 3, 4 |
| Разделы курса, используемые при выполнении работы. Классификация диэлектриков. Пробой твердых диэлектриков: пробивное напряжение, электрическая прочность. Изучение электрической прочности газообразных, жидких и твердых диэлектриков. (См. Приложение 9.2.3(д), 9.4.5.) | ||
| 9. Исследование диэлектрической проницаемости, диэлектрических потерь и напряжения электрического пробоя диэлектриков | 2 | 2, 3, 4 |
| Разделы курса, используемые при выполнении работы. Классификация диэлектриков. Электропроводность диэлектриков. Поляризация: диэлектрическая проницаемость, диэлектрическая восприимчивость, поляризуемость, упругая поляризация, тепловая или релаксационная поляризация, электронная упругая поляризация, ионная упругая поляризация, дипольная упругая поляризация, дипольно-релаксационная поляризация, ионно-релаксационная поляризация, электронно-релаксационная поляризация, классификация диэлектриков по виду поляризации; иные виды поляризации (миграционная, спонтанная, пьезо-, пиро-, фотополяризация), пьезо-, пиро- и сегнетоэлектрики, электреты. Диэлектрические потери твердых диэлектриков. Пробой твердых диэлектриков: пробивное напряжение, электрическая прочность. Изучение электрической прочности газообразных, жидких и твердых диэлектриков. (См. Приложение 9.2.3(д), 9.4.5.) | ||
| 10. Технологические схемы получения металлических и полупроводниковых материалов | 2 | 2, 3, 4 |
| Разделы курса, используемые при выполнении работы: Процессы кристаллизации: гомогенная и гетерогенная кристаллизация, равновесная и неравновесная кристаллизация. Критический зародыш, влияние поверхностно-активных примесей. Формы роста кристаллов. Влияние переохлаждения и диффузии. Модифицирование. Примеси, коэффициент распределения. Рост и структура поликристаллического слитка. Равновесная и неравновесная кристаллизация. Кристаллизация многокомпонентных систем. Ликвации. Структура сплава. Кристаллизация сплавов с полиморфными превращениями. Способы производства стали. Литье в изложницу. Непрерывное и полунепрерывное литье. Модифицирование металлов и сплавов. Выращивание монокристаллических слитков из расплавов и растворов. Эпитаксия. Собственная и примесная, электронная и дырочная, влияние температуры, деформации, структуры, поверхности. Эффект Холла. Фотоэлектрический эффект. (См. Приложение 9.2.1(ж), 9.3.1(а), 9.3.2.) | ||
| 11. Технологические схемы получения аморфных и композиционных структур | 1 | 2, 3, 4 |
| Разделы курса, используемые при выполнении работы: Аморфные тела. Стекло. Основы аморфизации. Элементы технологии получения аморфных структур, стекол и нанокристаллических материалов. Классификация композитов. Композиты с неметаллической матрицей. Композиты с металлической матрицей. Схемы получения композитов. (См. Приложение 9.2.1(в, ж), 9.3.3, 9.3.4.) | ||
| 12. Элементарные и сложные полупроводники. Классификация, маркировка и применение | 1 | 2, 3, 4 |
| Разделы курса, используемые при выполнении работы: Классификация и основные параметры. Элементарные полупроводники: кремний, германий, селен, теллур. Сложные полупроводники: соединения AIVBIV: SiC; соединения AIIIBV: GaAs, InSb и др., твердые растворы (GaxIn1–xAs и др.); соединения AIIBVI: BeO, CdTe, HgTe, CdSe и др., твердые растворы (CdxHg1–xTe и др.); соединения GeTe, SnTe, PbTe и др., твердые растворы (PbTe-SnTe и др.). (См. Приложение 9.4.4.) | ||
| 13. Защита РГР «Обоснованный выбор проводникового, диэлектрического или магнитного материала по техническому заданию». Контрольная работа | 2 | 1, 2, 3, 4 |
| В результате выполнения расчетно-графической работы осуществляется обоснованный выбор материала по техническому заданию, представленному в варианте. При выполнении работы студент должен: ознакомиться с учебной и справочной литературой по теме полученного им варианта технического задания; свободно ориентироваться в классификации и маркировке материалов; научиться анализировать свойства материалов; знать способы получения и обработки материалов, применение и стоимость; научиться принимать обоснованное решение по выбору материала. | ||