А. Н. Неверов I. Организационно-методический раздел цель дисциплины приобретение знаний о закон

Вид материала

Закон

Содержание Содержание программы учебной дисциплины Строение и свойства материалов Формирование структуры и свойств материалов Базовый учебник Физические свойства материалов Химические свойства материалов Базовый учебник Материалы с особыми технологическими свойствами Материалы с высокими упругими свойствами Материалы устойчивые к воздействию температуры и агрессивной среды. Материалы с особыми магнитными свойствами. Базовый учебник Iii. учебно-методическое обеспечение дисциплины Iv. диагностические материалы итогового контроля качества усвоения дисциплины V. тематический план изучения дисциплины

Подобный материал:

• А. Н. Неверов I. Организационно-методический раздел > Цель дисциплины приобретение, 203.8kb.
• Спецкурс Автор (составитель) Программы: д с. н., проф. Викторов А. Ш. I. Организационно-методический, 360.52kb.
• Организационно-методический раздел, 308.46kb.
• Методическое пособие Организационно-методический раздел План лекций и вопросов к семинарским, 123.58kb.
• Учебно-методический комплекс учебной дисциплины кадровый менеджмент в социальной работе, 214.15kb.
• Учебно-методический комплекс учебной дисциплины управление персоналом в социальной, 166.42kb.
• Рабочая программа учебной дисциплины 5 1 Организационно-методический раздел, 1330.35kb.
• Рабочая программа учебной дисциплины 5 Организационно-методический раздел, 489.98kb.
• Методическое пособие Организационно-методический раздел План лекций и вопросов к семинарским, 130.64kb.
• Программа дисциплины опд. Ф. 07 Лечебная физическая культура и массаж Цели и задачи, 255.76kb.

ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ «МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ»

Составитель д-р хим. наук А. Н. НЕВЕРОВ

I. ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

1. Цель дисциплины – приобретение знаний о закономерностях формирования свойств материалов, исходя из целенаправленного создания их различной физической структуры, а также об общности и различиях, присущих тем или иным классам материалов, что позволяет существенно расширить общетеоретический уровень подготовки студентов и более осознанно подойти к изучению потребительских свойств товаров в курсах товароведных дисциплин.

2. Учебные задачи дисциплины:

• изучение свойств материалов, оказывающих решающее влияние на потребительские свойства товаров;
  
• рассмотрение закономерностей формирование структуры и свойств материалов, механизма разрушения в различных условиях хранения и эксплуатации;
  
• освоение методов оценки и контроля качества материалов, используемых для производства товаров.
  

3. Методы преподавания дисциплины

1. Пассивный (чтение лекций, самостоятельная работа студентов), активный (практические занятия, деловые игры, ситуационные задачи), интерактивный (использование образовательных мультимедийных технологий).
   
2. Системный, непрерывный контроль (текущий, рубежный, итоговый) знаний, умений и навыков студентов.
   

4. Место дисциплины среди других дисциплин учебного плана

Настоящая дисциплина относится к циклу специальных дисциплин, предназначенных для углубленного изучения материалов, особенностей их производства, строения, потребительских свойств, а также оценки их качества и экспертизы. Она имеет межпредметные связи со многими общепрофессиональными и специальными дисциплинами. Предшествующие связи существуют у нее с химией, физикой, физико-химическими методами контроля качества товаров, математической статистикой, стандартизацией, метрологией и сертификацией, безопасностью жизнедеятельности, теоретическими основами товароведения и экспертизы, правовым регулированием профессиональной деятельности. Сопутствующие связи прослеживаются с безопасностью промышленных товаров, товароведением и экспертизой однородных групп продукции, управлением качеством, информационным обеспечением товароведения и экспертизы товаров, экономикой.

5. Требования к уровню освоения

В результате изучения дисциплины студент должен:

• знать основные понятия, термины, определения, объекты, средства, методы, используемые в материаловедении; классификацию материалов, основы теории строения веществ и материалов, закономерности формирования структуры и свойств металлических и неметаллических материалов.
  
• уметь применять современные методы исследования свойств материалов, проводить оценку структуры материалов, устойчивости их к воздействию внешних факторов в условиях эксплуатации, хранения и транспортировки, работать с отечественными и зарубежными стандартами и иной нормативной и технической документацией, касающейся свойств товаров
  

6. Формы контроля:

1) текущий контроль:

• подготовка докладов, рефератов, выступлений;
  
• промежуточное тестирование по отдельным разделам дисциплины.
  

2) итоговый контроль – зачет и экзамен:

а) зачет:

• в форме собеседования;
  
• в форме тестирования (в том числе компьютерного);
  

б) экзамен в устной и/или письменной форме.

II . СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Тнма 1. Закономерности формирования структуры материалов

Материаловедение как наука. Задачи современного материаловедения. Закономерности формирования структуры материалов: строение и свойства материалов, формирование структуры и свойств материалов.

Вещество и материалы. Классификация материалов. Строение и свойства материалов

Типы связей твердых тел по характеру типа связи. Влияние типа связи на структуру и свойства материалов. Структура твердых тел. Строение кристаллических тел. Элементы кристаллографии. Кристаллические системы и упаковка атомов. Полиморфизм. Нарушение структуры. Дефекты кристаллов. Фазовый состав сплавов. Жидкие кристаллы. Методы исследования структуры кристаллов.

Аморфные твердые тела, их структура. Общие свойства аморфных веществ. Получение простых аморфных веществ.

Неметаллические материалы. Структура полимерных материалов, стекла, керамики. Ориентированное состояние материалов. Твердые растворы внедрения и замещения. Дефекты структуры. Диффузия и самодиффузия.

Многофазные материалы. Фазовые равновесия. Однокомпонентные, двухкомпонентные и трехкомпонентные системы.

Формирование структуры и свойств материалов. Поликристаллические многофазовые материалы. Кристаллизация, формы кристаллов. Твердофазные реакции. Фазовый состав материалов. Термический анализ. Влияние условий кристаллизации на структуру и свойства поликристаллических материалов.

Некристаллические твердые тела. Характеристика некристаллических материалов. Склонность к стеклообразованию. Строение и общие особенности свойств стеклообразных материалов.

Металлы. Особенности строения металлов и их свойства. Основы теории сплавов. Диаграммы состояния сплавов. Легирующие добавки. Формирование структуры металлов и сплавов. Диффузионное насыщение сплавов металлами и неметаллами.

Неметаллические материалы. Особенности свойств неметаллических материалов. Общая характеристика структуры и свойств полимеров и материалов на их основе: пластических масс, эластомеров (каучуков, резин и герметиков), клеев, лакокрасочных составов. Композиционные материалы. Древесные материалы. Неорганические материалы: стекло, керамика, ситаллы.

Литература

Базовый учебник: 1.

Основная литература: 1.

Дополнительная литература: [3, 5, 6, 7].

Вопросы для самопроверки

1. В каком агрегатном состоянии находятся материалы?
   
2. Какие типы связи характерны для кристаллических тел?
   
3. Чем отличается процесс самопроизвольной кристаллизации от несамопроизвольной?
   
4. Что такое первичная и вторичная кристаллизация?
   
5. Дайте определение терминам «полиморфизм» и «аллотропия»?
   
6. Какие физические методы исследований используются для оценки степени кристаллических материалов?
   
7. Является ли процесс стеклования аморфных полимеров фазовым переходом?
   

Вопросы и задания для самостоятельной работы

1. Что такое вещество?
   
2. Какие типы связей характерны для твердых тел?
   
3. В чем состоит отличие структуры кристаллических тел от аморфных?
   
4. Что такое полиморфизм?
   
5. Чем отличаются по структуре и свойствам сплавы типа «твердый раствор» от сплавов типа «химическое соединение»?
   
6. В чем состоит различие между сплавами «твердый раствор внедрения» и «твердый раствор замещения»?
   
7. Каковы основные особенности строения и свойств металлов?
   
8. Чем отличаются сплавы от «чистых» металлов?
   

Эссе, рефераты или доклады по теме

1. Типы связей в твердых телах и классификация твердых тел по характеру типа связей.
   
2. Виды дефектов в кристаллических твердых телах и их влияние на свойства металлов.
   
3. Кристаллизация материалов.
   
4. Агрегатное, физические и фазовое состояние веществ и материалов.
   
5. Ориентация и ее влияние на свойства материалов.
   
6. Сплавы металлов, влияние состава сплавов на их свойства.
   
7. Структура металлических сплавов.
   
8. Термический и дифференциально-термический анализ.
   

Тема 2. Свойства материалов

Свойства материалов: физико-механические свойства материалов, физические свойства материалов, химические свойства.

Физико-механические свойства материалов. Классификация нагружений и напряжений в материалах. Деформация. Взаимосвязь деформаций и напряжений. Упругая деформация. Закон Гука для различных видов деформаций и напряжений. Упругие свойства материалов. Модуль упругости. Диаграммы растяжения материалов. Динамические механические свойства материалов. Модуль упругости. Диаграммы растяжения материалов. Методы определения физико-механических свойств материалов.

Прочность твердых тел. Теоретическая прочность твердых тел. Реальная прочность твердых тел. Представление о дефектах и трещинах в твердых телах. Образование и рост трещин.

Концентраторы напряжений. Субмикроскопические и микроскопические трещины, кинетика их развития. Магистральные трещины. Статистическая теория разрушения твердых тел. Механические потери при разрушении твердых тел. Разрушение твердых тел при напряжениях, меньших критического. Закономерности временной и температурной зависимости прочности твердых тел. Теоретическое представление о временной зависимости прочности твердых тел. Флуктуационная теория прочности. Зависимость долговечности твердых тел от величины растягивающего напряжения и температуры. Усталость и выносливость материалов. Долговечность металлов и сплавов.

Долговечность композиционных систем. Особенности разрушения неметаллических материалов. Деформация и прочность полимерных материалов. Деформация и прочность аморфных и кристаллических твердых полимеров. Высокоэластическая деформация полимеров. Прочность и деформация линейных, пространственно структурированных полимеров в высокоэластическом состоянии.

Механизм разрушения твердых полимеров. Особенности разрушения полимерных волокон. Разрушение высокоэластических полимеров. Влияние структуры, молекулярной массы и температуры на процесс разрушения. Прочность ориентировананных материалов.

Физические свойства материалов. Геометрические характеристики (толщина, ширина, площадь, объем). Методы их измерения. Приборы и инструменты для измерения геометрических характеристик. Плотность и пористость. Материалы с открытой и закрытой пористостью. Методы измерения плотности и пористости.

Диффузионные характеристики материалов. Проницаемость и диффузия, сорбционные явления. Адсорбция. Хемосорбция. Гигроскопичность материалов. Гистерезисные явления в процессах (сорбция-десорбция). Методы исследования диффузионных и сорбционных свойств.

Теплофизические свойства материалов. Теплопроводность и теплоемкость. Термическое расширение. Температура плавления материалов. Термостойкость, теплостойкость и жаростойкость. Методы определения теплофизических свойств.

Электрические и диэлектрические свойства материалов.

Электропроводность твердых тел. Поведение свободных электронов в металлах. Связь теплопроводности и электропроводности. Проводимость полупроводников. Ионная проводимость в кристаллах. Диэлектрические и магнитные свойства твердых тел. Поляризация диэлектриков. Диэлектрические потери, диэлектрическая проницаемость, сверхпроводимость.

Полупроводниковые свойства и полупроводниковые материалы.

Поведение твердых тел в магнитном поле. Методы оценки электрических и диэлектрических свойств. Оптические свойства. Отражение, поглощение, преломление света. Яркость, интенсивность и чистота света. Белизна. Методы измерения оптических свойств материалов. Акустические свойства. Определение скорости и высоты тона звука, их взаимосвязь и количественная характеристика.

Влияние физических характеристик материалов на их технологические параметры и потребительские свойства товаров. Неразрушительные методы контроля качества материалов и изделий.

Химические свойства материалов. Устойчивость материалов к воздействию внешних факторов: влаги, кислот, щелочей, окислителей, восстановителей, излучении высокой энергии.

Химические превращения в материалах. Определение скорости химических процессов, протекающих в материалах пол воздействием внешних факторов. Химически и физически агрессивные среды. Коррозия металлов. Химическая и электрохимическая коррозия. Типы коррозионных разрушений металлов. Электрохимическая коррозия металлов в различных средах. Количественная характеристика скорости различных видов коррозии. Методы защиты металлов от коррозии. Старение полимерных материалов. Процессы, протекающие при старении полимерных материалов. Способы защиты полимерных материалов от старения.

Литература

Базовый учебник: 1.

Основная литература: 1.

Дополнительная литература: [2, 4].

Вопросы для самопроверки

1. Какой показатель материала является мерой жесткости (податливости)?
   
2. Какие показатели характеризуют способность материала длительно противостоять статистическим нагрузкам?
   
3. Какая из структур сплава «железо-углерод» обладает наибольшей твердостью?
   
4. Чем отличается по своему химическому составу сталь от чугуна?
   
5. Какой вид коррозии протекает под действием на металл сухих газов?
   
6. Как взаимосвязаны между собой деформации и напряжения в материалах?
   
7. В чем различие между упругой и пластической деформациями?
   
8. Что такое теоретическая прочность материалов, как она рассчитывается?
   
9. Что такое долговечность материалов?
   
10. Чем отличается между собой понятия «теплостойкость» и «термостойкость» материалов?
    
11. В чем отличие понятий «коррозия материалов» и «старение материалов»?
    
12. Как оценивается скорость коррозии металлов?
    

Вопросы и задания для самостоятельной работы

1. Химическая и электрохимическая коррозия: условия протекания.
   
2. Методы оценки цветности материалов.
   
3. Типы коррозионных разрушений металлов.
   
4. Диаграммы состояния сплавов: принципы построения.
   
5. Какими методами определяется скорость различных видов коррозии?
   
6. Чем отличается друг от друга химически и физически агрессивные среды?
   
7. Что такое «эвтектика»?
   
8. Методы определения диффузионных характеристик.
   

Эссе, рефераты или доклады по теме

1. Методы и приборы для измерения геометрических характеристик твердых тел.
   
2. Методы определения диффузионных свойств материалов.
   
3. Полупроводники, области их применения.
   
4. Коррозия. Методы защиты материалов от коррозии.
   
5. Старение полимерных материалов.
   
6. Прогнозирование сроков службы и хранения материалов.
   
7. Теоретическая и реальная прочность материалов
   
8. Теории прочности материалов.
   
9. Методы определения твердости материалов.
   
10. Долговечность материалов.
    

Тема 3. Материалы, используемые для изготовления промышленных товаров

Материалы, используемые для изготовления промышленных товаров.

Конструкционные материалы. Общие требования, предъявляемые к конструкционным материалам. Конструкционная прочность материалов и критерии ее оценки. Методы повышения конструкционной прочности. Классификация конструкционных материалов. Материалы, обеспечивающие жесткость, статическую и циклическую прочность.

Материалы с особыми технологическими свойствами: улучшенной обрабатываемостью, высокой технологической пластичностью и свариваемостью.

Износостойкие материалы. Виды изнашивания. Закономерности изнашивания деталей и пути уменьшения их износа. Материалы с высокой твердостью поверхности, фрикционные и антифрикционные материалы. Инструментальные материалы. Материалы для режущих и измерительных инструментов.

Материалы с высокими упругими свойствами. Материалы с малой плотностью. Сплавы на основе алюминия и магния. Неметаллические материалы.

Материалы с высокой удельной прочностью. Титан, Бериллий и сплавы на их основе. Композиционные материалы.

Материалы устойчивые к воздействию температуры и агрессивной среды. Коррозионо-стойкие материалы. Жаростойкие материалы.

Материалы с особыми свойствами. Материалы с особыми магнитными свойствами. Ферромагнетики. Магнитно-твердые и магнитно-мягкие материалы. Материалы с особыми тепловыми и электрическими свойствами. Полупроводники. Диэлектрики.

Литература

Базовый учебник: 1.

Основная литература: 1.

Вопросы для самопроверки

1. Что такое конструкционная прочность материалов?
   
2. Что понимается под определением «материалы с особыми технологическими свойствами»?
   
3. В чем различие между фрикционными и антифрикционными материалами?
   
4. Какова размерность показателя «удельная прочность»?
   
5. Назовите сплавы, обладающие высокими литьевыми свойствами.
   
6. Как оценивается свариваемость материалов?
   
7. Каким показателем оценивается обрабатываемость металла резанием (на токарных, фрезерных станках)?
   

Вопросы и задания для самостоятельной работы

1. Общие требования, предъявляемые к конструкционным материалам.
   
2. Классификация конструкционных материалов.
   
3. Металлические и неметаллические материалы с высокой удельной прочностью
   
4. Коррозионно-стойкие и жаростойкие материалы.
   
5. Критерии оценки конструкционной прочности материалов.
   

Эссе, рефераты или доклады по теме

1. Диэлектрики, их свойства.
   
2. Сплавы, на основе меди и их свойства.
   
3. Алюминиевые сплавы.
   
4. Неметаллические материалы, их классификация, свойства.
   
5. Материалы, чувствительные к циклическим нагрузкам.
   
6. Методы определения механических свойств материалов.
   

III. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Базовый учебник

1. Материаловедение : учебник / Б. А. Арзамасов, В. И. Макарова, Г. Г. Мухин и др. / под ред. Б. А. Арзамасова, Г. Г. Мухина. – 3-е изд., перераб. и доп. – М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2001.
   

Основная литература

1. Лактин Ю. М. Материаловедение. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Машиностроение, 1980.
   

Дополнительная литература

1. Бузов Б. А., Алыменкова Н. Д., Петропавловский Д. Г. Практикум по материаловедению швейного производства. – 2-е изд., стереотипное. – М. : Academia, 2004.
   
2. Жихарев А. П., Краснов Б. Я., Петропавловский Д. Г. Практикум по материаловедению в производстве изделий легкой промышленности. – М. : Academia, 2004.
   
3. Кукин Г. Н., Соловьев А. Н. Текстильное материаловедение. – М. : Леспромбумиздат, 1985.
   
4. Материаловедение в производстве изделий легкой промышленности : учебник / под ред. А. П. Жихарева. – М. : Academia, 2004.
   
5. Рабек Я. Экспериментальные методы в химии полимеров : В 2-х ч. – М. : Мир, 1983.
   
6. Регель В. Р., Слуцкер А. И., Томашивский Э. Е. Кинетическая природа прочности твердых тел. – М. : Наука, 1974.
   
7. Ристиг М. М. Основы науки о материалах : пер. с серб.-хорватского. – Киев: Наукова думка, 1984.
   

IV. ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ИТОГОВОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА УСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Вопросы к экзамену (зачету) по дисциплине

1. Вещество и материалы. Классификация материалов.
   
2. Агрегатные, физические и фазовые состояния веществ и материалов.
   
3. Типы связей в твердых телах и классификация твердых тел по характеру типа связи.
   
4. Пространственная решетка кристаллов. Виды элементарных ячеек.
   
5. Полиморфизм, аллотропия.
   
6. Структура аморфных тел.
   
7. Металлы и их структура и основные свойства.
   
8. Сплавы. Классификация сплавов.
   
9. Сплавы – твердые растворы и сплавы – химические соединения. Их Структура и свойства. Эвтектики.
   
10. Термический и дифференциально-термический анализ.
    
11. Принцип построения диаграммы состояния сплавов металлов.
    
12. Диаграмма состояния сплава железо – углерод.
    
13. Процесс кристаллизации твердых тел.
    
14. Технологические приемы получения сплавов.
    
15. Физико-механические свойства материалов.
    
16. Взаимосвязь между физико-механическими свойствами материалов и их физической структурой.
    
17. Прочные и деформационные свойства материалов. Диаграмма растяжения материалов.
    
18. Теоретическая и техническая (реальная) прочность материалов.
    
19. Статистическая теория прочности твердых тел.
    
20. Долговечность материалов.
    
21. Кинетическая (флуктуакционная) теория прочности твердых тел.
    
22. Теплофизические свойства материалов. Методы их определения.
    
23. Диффузия. Методы ее определения.
    
24. Электрические и диэлектрические свойства материалов.
    
25. Химические свойства материалов.
    
26. Химическая и электрохимическая коррозия металлов. Ее виды.
    
27. Количественная характеристика скорости коррозионных процессов.
    
28. Способы защиты металлов от коррозии.
    
29. Старение полимерных материалов. Виды старения. Методы защиты материалов от старения.
    
30. Конструкционные материалы. Конструкционная прочность материалов.
    
31. Материалы, обеспечивающие жесткость, статическую и циклическую прочность.
    
32. Материалы с особыми технологическими свойствами.
    
33. Износостойкие материалы.
    
34. Антифрикционные и фрикционные материалы.
    
35. Материалы с высокими упругими свойствами.
    
36. Материалы с малой плотностью и высокой удельной прочностью.
    
37. Материалы устойчивые к взаимодействию температур и рабочей среды. Жаростойкие и коррозионно-устойчивые материалы.
    

Тематика курсовых работ

1. Диффузионные характеристики материалов, методы их определения.
   
2. Теплофизические свойства материалов.
   
3. Диэлектрические свойства материалов, методы их определения.
   
4. Колористические свойства материалов, методы их определения.
   
5. Структура полимерных материалов.
   
6. Материалы, их основные свойства.
   
7. Сплавы. Классификация сплавов.
   
8. Старение полимерных материалов.
   
9. Прогнозирование гарантийных сроков хранения полимерных материалов.
   
10. Методы защиты материалов от коррозии.
    
11. Теории прочности твердых тел.
    
12. Типы коррозионных разрушений материалов.
    
13. Термическая химико-термическая обработка сплавов.
    
14. Виды термической обработки сталей.
    
15. Стали, обеспечивающие жесткость, статическую и циклическую прочность.
    

V. ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Наименование тем	Всего, ч.	Аудиторные занятия, ч.		Самостоятельная работа, ч.
		Лекции	Практ. занятия
Тема 1. Закономерности формирования структуры материалов	42	10	8	24
Тема 2. Свойства материалов	70	18	28	24
Тема 3. Материалы, используемые для изготовления промышленных товаров	32	8	–	24
Итого	144	36	36	72