Geum.ru

Рабочая программа учебной дисциплины "электротехническое и конструкционное материаловедение" Цикл

Вид материалаРабочая программа

Содержание


Часть цикла
Часов (всего) по учебному плану
1. Цели и задачи освоения дисциплины
2. Место дисциплины в структуре ооп впо
3. Результаты освоения дисциплины
4. Структура и содержание дисциплины
4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения
4.2.2. Практические занятия учебным планом не предусмотрены.
4.4. Расчетные задания
5. Образовательные технологии
6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
7.2. Электронные образовательные ресурсы: а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Подобный материал:

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ


(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)


ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ (ИЭТ)
___________________________________________________________________________________________________________


Направление подготовки: 140400 Электроэнергетика и электротехника

Профиль(и) подготовки: все профили модуля «Электротехника»

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр

Форма обучения: очная


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

"ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЕ И КОНСТРУКЦИОННОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ"



Цикл:
профессиональный



Часть цикла:

базовая



№ дисциплины по учебному плану:

ИЭТ; Б3.4




Часов (всего) по учебному плану:
216



Трудоемкость в зачетных единицах:
6
3 семестр - 3

4 семестр - 3

Лекции
90 час
3 семестр-36

4 семестр - 54

Практические занятия
-
-

Лабораторные работы
54 час
3 семестр-18

4 семестр - 36

Расчетные задания, рефераты
20час самостоят. работы
4 семестр

Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)
52 час
3 семестр-22

4 семестр - 30

Экзамены



4 семестр



Москва - 2010

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является
  • изучение технологии получения электротехнических материалов и их характеристик изготовления элементов для последующего использования в электротехнических конструкциях и приборах;
  • изучение строения конструкционных материалов, а также его влияния на механические, технологические и эксплуатационные свойства для дальнейшего применения этих знаний в профессиональной деятельности.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов: самостоятельно работать, принимать решения в рамках своей профессиональной деятельности;
    • анализировать различного рода рассуждения, публично выступать, аргументировано вести дискуссию и полемику по технологии и характеристикам электротехнических материалов;
    • анализировать научно-техническую информацию, изучать отечественный и зарубежный опыт по указанной тематике;
    • принимать и обосновывать конкретные технические решения при создании объектов и устройств электротехники и энергетики;
    • использовать информацию о новых технологических процессах и новых видах технологического оборудования;
    • готовностью к самостоятельной, индивидуальной работе, принятию решений в рамках своей профессиональной компетенции (ОК-7);
    • способностью и готовностью к практическому анализу логики различного рода рассуждений, к публичным выступлениям, аргументации, ведению дискуссии и полемики (ОК-12);
    • способностью и готовностью анализировать научно-техническую информацию, изучать отечественный и зарубежный опыт по тематике исследования (ПК-6);
    • готовностью использовать технические средства испытаний технологических процессов и изделий (ПК-45).


Задачами дисциплины являются
  • познакомить обучающихся с технологическими процессами при производстве электротехнических материалов и характеристиками синтезируемых материалов;
  • познакомить с особенностями кристаллического строения металлов и сплавов;
  • дать информацию об основных методах определения характеристик механических свойств;
  • научить проводить анализ фазовых превращений, происходящих в конструкционных материалах и их влияния на механические, технологические и эксплуатационные свойства
  • дать информацию о материалах, применяемых в электротехнических устройствах;
  • усвоение студентами основных теоретических представлений о физических процессах, определяющих закономерности поведения электротехнических материалов в различных условиях эксплуатации.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к базовая части профессионального цикла Б.3.4 основной образовательной программы подготовки бакалавров всех профилей подготовки модуля «Электротехника» по направлению 140400 «Электроэнергетика и электротехника».

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Физика», «Химия»

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении курсовых работ и выпускной работы с целью обоснования выбора материалов несущих конструкций, узлов и деталей промышленного оборудования.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины, обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:
  • строение и свойства конструкционных материалов, применяемых в электротехнике;
  • маркировку конструкционных материалов, применяемых в электротехнике;
  • влияние основных видов термической обработки на свойства и строение конструкционных материалов;
  • основные принципы легирования с целью изменения структуры и свойств конструкционных материалов в заданном направлении;
  • основные источники научно-технической информации по электротехническим материалам;
  • физические процессы, протекающие в электротехнических материалах при их эксплуатации, основные свойства материалов;
  • технологию изготовления различных электротехнических материалов;
  • материалы, применяемые в электротехнических устройствах.

Уметь:
  • использовать информационные технологии, в том числе современные средства компьютерной графики, в своей предметной области (ПК-1);
  • демонстрировать базовые знания в области естественнонаучных дисциплин и использовать основные законы в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ПК-2);
  • использовать технические средства испытаний технологических процессов и изделий (ПК-45);
  • анализировать научно-техническую информацию, изучать отечественный и зарубежный опыт по тематике исследования (ПК-6);
  • самостоятельно разбираться в нормативных методиках расчета и применять их для решения поставленной задачи;
  • выбирать конструкционные материалы для изготовления основных элементов электротехнических конструкций и приборов в зависимости от условий их эксплуатации.

Владеть:
  • способностью в условиях развития науки и изменяющейся социальной практики к переоценке накопленного опыта, анализу своих возможностей, готовностью приобретать новые знания, использовать различные средства и технологии обучения (ОК-6);
  • способностью и готовностью владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, использовать компьютер как средство работы с информацией (ОК-11);
  • способностью и готовностью к практическому анализу логики различного рода рассуждений, к публичным выступлениям, аргументации, ведению дискуссии и полемики (ОК-12);
  • способностью оценивать механическую прочность разрабатываемых конструкций (ПК-13);
  • готовностью обеспечивать соблюдение заданных параметров технологического процесса и качество продукции (ПК-37);
  • терминологией в области электротехнического материаловедения;
  • информацией о технических характеристиках различных электротехнических материалов;
  • навыками применения полученной информации при проектировании приборов и устройств электротехники и энергетики.

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 6 зачетных единицы, 216 часов.

№

п/п
Раздел дисциплины.

Форма промежуточной аттестации
(по семестрам)
Всего часов на раздел
Семестр
Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и
трудоемкость (в часах)
Формы текущего контроля успеваемости

(по разделам)

лк
пр
лаб
сам.

1
2
3
4
5
6
7
8
9

1
Кристаллическое строение металлов
14
3
10
-
2
2
Выборочный опрос

2
Диаграммы состояния
14
3
8
-
2
4
Контрольная работа

3
Углеродистые и легированные стали. Чугуны
20
3
10
-
6
4
Контрольная работа

4
Основы термической обработки
11
3
5
-
4
2
Выборочный опрос

5
Цветные металлы и сплавы на их основе
7
3
3
-
2
2
Выборочный опрос

6
Общие сведения о строении вещества
8
4
6
-
-
2
Тесты по строению вещества

7
Поляризация диэлектриков
12
4
6
-
4
2
Тесты по поляризации диэлектриков

8
Электропроводность диэлектриков
12
4
6
-
4
2
Тесты по электропроводности диэлектриков

9
Диэлектрические потери
12
4
6
-
4
2
Тесты по потерям в диэлектриках

10
Пробой диэлектриков
18
4
6
-
10
2
Контрольная работа

11
Диэлектрические материалы
8
4
6
-
-
2
Тесты по диэлектрическим материалам

12
Полупроводниковые материалы
12
4
6
-
4
2
Тесты по полупроводниковым материалам

13
Магнитные материалы
12
4
6
-
4
2
Тесты по магнитным материалам

14
Проводники и сверхпроводники
12
4
6
-
4
2
Контрольная работа




Зачет
8
3, 4
--
--
4
4
Письменный зачет




Экзамен

36
4
--
--
--
36
устный




Итого:
216



90
-
54
72




4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения

4.2.1. Лекции

3 семестр

1.Кристаллическое строение металлов

Типы кристаллических решеток и их основные характеристики. Анизотропия. Полиморфизм. Механизм и основные этапы кристаллизации. Энергетические условия процесса кристаллизации. Теоретическая температура кристаллизации. Взаимосвязь между параметрами кристаллизации. Зависимость критического размера зародыша от степени переохлаждения. Кристаллическое строение слитков. Дефекты кристаллической решетки. Типы точечных дефектов и их влияние на свойства сплавов. Линейные дефекты – дислокации. Типы дислокаций. Упрочнение при холодной пластической деформации. Поверхностные (границы зерен) и объемные дефекты. Влияние дислокаций на прочность металлов. Строение сплавов. Твердые растворы внедрения и замещения. Промежуточные фазы.

Испытания на растяжение. Диаграммы растяжения для пластичных и хрупких металлов. Определение характеристик прочности и пластичности. Испытания на твердость. Испытания на ударный изгиб. Порог хладноломкости.

2.Диаграммы состояния

Методы построения диаграмм состояния. Правило фаз. Правила отрезков. Диаграммы состояния I-IV типов. Кривые охлаждения для различных сплавов диаграмм. Связь между диаграммами состояния и свойствами сплавов – диаграммы Курнакова.

Общие принципы построения диаграммы «железо-цементит». Аллотропические модификации железа. Структурные составляющие сплавов железа с углеродом, их свойства. Критические точки. Структурные превращения в доэвтектоидных сталях. Структурные превращения в заэвтектоидных сталях.

3. Углеродистые и легированные стали. Чугуны

Состав и маркировка углеродистых сталей. Примеси и их влияние на свойства стали. Виды чугунов, их состав, строение и маркировка. Влияние примесей и структуры чугунов на их свойства.

Легированные стали. Распределение легирующих элементов в сталях, их влияние на полиморфизм железа и свойства. Влияние легирующих элементов на диаграмму изотермического распада аустенита. Классификация легированных сталей по микроструктуре после нормализации.

4.Основы термической обработки

Диффузионное и бездиффузионное превращения аустенита. Изотермическое превращение аустенита. Возврат и рекристаллизация. Отжиг первого рода (рекристаллизационный, диффузионный). Отжиг второго рода. Закалка. Выбор температуры нагрева стали под закалку. Виды закалки. Закаливаемость стали. Отпуск. Виды отпуска. Превращения в структуре стали при отпуске.

5. Цветные металлы и сплавы на их основе

Сплавы на основе меди (бронзы и латуни). Состав, свойства и маркировка сплавов. Сплавы на основе алюминия (деформируемые неупрочняемые, деформируемые упрочняемые, литейные). Маркировка сплавов. Термическая обработка деформируемых упрочняемых сплавов.

4 семестр

1.Общие сведения о строении вещества

Виды химической связи, Строение и дефекты твердых тел. Классификация материалов по электрическим свойствам и их зонная структура.

2. Поляризация диэлектриков

Основные определения. Виды поляризации. Эквивалентная схема диэлектрика. Классификация диэлектриков по механизмам поляризации. Диэлектрическая проницаемость композиционных диэлектриков диэлектриков. Уравнение поляризации, его физический смысл. Термокомпенсированные диэлектрические структуры, их расчет и применение.

3. Электропроводность диэлеткриков

Основные определения. Электропроводность газообразных, жидких и твердых диэлектриков. Поверхностная электропроводность твердых диэлектриков.

4. Диэлектрические потери

Основные определения. Виды диэлектрических потерь. Диэлектрические потери в газах, жидких и твердых диэлектриках Диэлектрические потери в композиционных диэлектриках.

5. Пробой диэлектриков.

Общая характеристика явления пробоя Виды пробоя. Пробой газообразных, жидких и твердых диэлектриков.Тепловой и электрохимический пробой твердых диэлектриков

6. Диэлектрически материалы

Неорганические стекла. Свойства и типы стекол. Ситаллы. Технология изготовления электротехнической керамики. Керамические материалы c низкой и высокой диэлектрической проницаемостью. Общие сведения о полимерах. Линейные и пространственные полимеры. Слоистые пластики. Пластические массы. Лаки, эмали, компаунды.

7.Полупроводниковые материалы

Собственная и примесная проводимость в полупроводниках. Зависимость удельной электропроводности, подвижности и концентрации носителей заряда от температуры. Различные эффекты в полупроводниках.

8.Магнитные материалы

Магнитные характеристики. Классификация веществ по взаимодействию с магнитным полем. Природа ферромагнетизма. Доменная структура. Магнитный гистерезис. Магнитная анизотропия. Магнитная проницаемость и магнитные потери.

Технически чистое железо. Кремнистые электротехнические стали. Пермаллои. Альсиферы. Магнитодиэлектрики. Магнитомягкие ферриты. Характеристики магнитотвердых материалов. Магнитотвердые стали и сплавы. Металлокерамические и металлопластические магниты. Магнитотвердые ферриты. Пластически деформируемые сплавы. Магнитные материалы специализированного назначения.

9. Проводники и сверхпроводники

Общие сведения. Теплопроводность и термоэлектродвижущая сила проводников. Медь и ее сплавы. Алюминий и его сплавы. Материалы с высоким сопротивлением. Жаростойкие сплавы. Сплавы для термопар. Контактные материалы. Электрические характеристики сплавов. Тугоплавкие, легкоплавкие и благородные металлы. Металлы со средней температурой плавления. Сверхпроводники и криопроводники.

4.2.2. Практические занятия учебным планом не предусмотрены.

4.3. Лабораторные работы

3 семестр

№ 1. Микроструктура углеродистых незакаленных сталей

№2. Кристаллизация металлов и солей

№3. Построение диаграмм состояния по кривым охлаждения сплавов

№4. Микроструктура и свойства легированных сталей

№5. Микроструктура цветных металлов и сплавов на их основе

№6. Основные виды термической обработки углеродистых сталей


4 семестр

№ 1. Определение удельных электрических сопротивлений твердых диэлектриков.

№ 2. Определение диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь твердых диэлектриков на переменном токе.

№ 3. Определение диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь твердых диэлектриков на высоких частотах.

№ 4. Пробой твердых диэлектриков.

№ 5. Исследование свойств магнитомягких материалов.

№ 6. Температурная зависимость сопротивления металлов и проводников.


4.4. Расчетные задания

4 семестр

Расчет электрофизических характеристик конденсатора с твердым диэлектриком.


4.5. Курсовые проекты и курсовые работы учебным планом не предусмотрены

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся в форме лекций с использованием презентаций и видео роликов. Презентации лекций содержат большое количество графических материалов.

Самостоятельная работа включает подготовку к тестам, лабораторным и контрольным работам, подготовку к зачету и экзамену.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, контрольные работы, защита лабораторных работ, выборочный опрос.

Аттестация по дисциплине – зачет (3, 4 семестр), экзамен (4 семестр).

Оценка за освоение дисциплины, определяется как 0,3оценка за зачет (3 семестр) + 0,3оценка за зачет (4 семестр) + 0,4оценка за экзамен (4 семестр).

В приложение к диплому вносится оценка за 4 семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:
  1. Гуляев А.П., Гуляев А.А. Металловедение. - М.: ИД Альянс, 2011. – 544 с.
  2. Металловедение. В 2 т. Т.1. Основы металловедения. – М.: МИСИС, 2009. – 496 с.
  3. Лабораторный практикум по материаловедению/ Под ред. В.М. Качалова. - М.: Изд-во МЭИ, 1998. – 60 с.
  4. Материаловедение. Лабораторные работы №9-14/ Под ред. В.М. Качалова. - М.: Изд-во МЭИ, 2000. – 28 с.
  5. Материаловедение и технология конструкционных материалов. Описание лабораторных работ/ Под ред. В.М. Качалова. - М.: Изд-во МЭИ, 2000. – 21 с.
  6. Серебряков А.С. Электротехническое материаловедение. Полупроводниковые, проводниковые и магнитные материалы. -М.: УМЦ.ЖДТ, 2008.
  7. Бородулин В.Н., Филиков В.А. Физика диэлектриков. Избранные вопросы теории, эксперимент и методы расчета. М: Изд-во МЭИ, 2010.
  8. Пасынков В.В., Сорокин В.С. Материалы электронной техники, СПб.: Изд-во Лань, 2003.

б) дополнительная литература:
  1. В.М. Матюнин. Металловедение в теплоэнергетике. – М.: Издательский дом МЭИ, 2008. – 328 с.
  2. Фетисов Г.П., Карпман М.Г., Матюнин В.М. и др. Материаловедение и технология металлов.– М.: Высшая школа, 2008. – 877 с.



7.2. Электронные образовательные ресурсы: а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

www.ozon.ru; ссылка скрыта; ссылка скрытаru; ссылка скрыта; ссылка скрыта; ссылка скрыта; ссылка скрыта; www.classes.ru

б) другие:

Наборы слайдов по темам: «Кристаллическое строение металлов», «Диаграммы состояния», «Физические основы термической обработки сплавов. Основные виды термической обработки». Фильм по теме «Термическая обработка сплавов».

Учебно-методический комплекс по электронным материалам:

ссылка скрыта

ссылка скрыта

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций и показа учебных фильмов и наличие учебной лаборатории.


Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 140400 «Электротехника, электромеханика и электротехнологии» и профилю «Электроизоляционная, кабельная и конденсаторная техника».


ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

ст. преподаватель Овечников С.А.


д.т.н., профессор Зайцев Ю.В.


"СОГЛАСОВАНО":

Директор ИЭТ

к.т.н., профессор Грузков С.А.


"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой Физики электротехнических

материалов и компонентов и автоматизации

электротехнологических комплексов

д.т.н., профессор Серебрянников С.В.


Зав. кафедрой Технологии металлов

д.т.н., с.н.с. Драгунов В.К.