Учебно-методический комплекс дисциплины «Методы исследования материалов и процессов» Для специальности

Вид материала

Учебно-методический комплекс

Содержание Выписка из государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования Методы исследований материалов и процессов Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московской области «Международный университет п 150601 Материаловедение и технология новых материалов Балоян Б.М. Цели и задачи дисциплины Основными задачами Требования к уровню освоения содержания дисциплины Объем дисциплины и виды учебной работы Общая трудоемкость дисциплины Самостоятельная работа Итоговая аттестация (зачет, экзамен) Лабораторный практикум не предусмотрен. Дополнительная литература Материально-техническое обеспечение дисциплины Примерный перечень вопросов для зачета Методические рекомендации для преподавателя. Филиал «угреша» Методы исследования материалов и процессов Не предусмотрено ... Полное содержание

Подобный материал:

• Учебно-методический комплекс для студентов, обучающихся по специальности 080116., 299.38kb.
• Учебно-методический комплекс по дисциплине «Управление системой социальной защиты детства», 420.1kb.
• Учебно-методический комплекс учебной дисциплины «Осадочные формации и методы их изучения», 244.86kb.
• Учебно-методический комплекс по дисциплине «коммуникация специалиста социальной работы», 150.18kb.
• Учебно-методический комплекс по дисциплине «профессионально-этические основы социальной, 832.16kb.
• Учебно-методический комплекс по дисциплине «Социальная реабилитация детей с ограниченными, 288.61kb.
• Учебно-методический комплекс по дисциплине Сети ЭВМ и телекоммуникации (наименование, 743.2kb.
• О. А. Миронова Учебно-методический комплекс дисциплины «международная торговля» Ростов-на-Дону, 727.71kb.
• А. Б. Тазаян Учебно-методический комплекс дисциплины "Философия права" (для студентов, 524.1kb.
• Учебно-методический комплекс учебной дисциплины «комплексный анализ хозяйственной деятельности», 1158.91kb.

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования Московской области

«Международный университет природы, общества и человека «Дубна»

(филиал «Угреша»)


Кафедра _Новые материалы и технологии__


УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ

«Методы исследования материалов и процессов»


Для специальности 150601 Материаловедение

и технология новых материалов


Дзержинский, 2011 г.

УМК разработан

доктором технических наук Балояном Бабкеном Мушеговичем, ___________________________

доктором технических наук Герасевым Владимиром Ильичем

___________________________


Протокол заседания кафедры Новые материалы и технологии_

№ __9___ от «__27__» _августа___ 2011 г.


Заведующий кафедрой _______________ / Балоян Б.М. /


УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе __________________ С.В. Моржухина


«_____»___________2011 г.

Выписка из государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования

Индекс	Наименование дисциплины и ее основные разделы	Всего часов
ОПД.Ф	Федеральный компонент	–
ОПД.Ф.8	Методы исследований материалов и процессов Взаимосвязь физических явлений и методов исследования и контроля качества материалов и изделий; методы проведения механических испытаний материалов и их структурного анализа (рентгеновского, электронно-микроскопического, парамагнитного, акустического, спектрального, микрорентгено-спектрального и др.); микрорентгеноспектральный и др. методы исследования электрических, оптических и магнитных свойств материалов и покрытий; методы и техника контроля материалов и покрытий, процессов их производства, переработки и обработки; техника статистической обработки экспериментальных данных.	153

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московской области «Международный университет природы, общества и человека «Дубна»

(филиал «Угреша»)


УТВЕРЖДАЮ


Проректор по учебной работе


______________ С.В. Моржухина


«_____»___________2011 г.


П Р О Г Р А М М А Д И С Ц И П Л И Н Ы


Методы исследования материалов и процессов


по специальности

150601 Материаловедение и технология новых материалов


Форма обучения: очная


Уровень подготовки: специалист


Курс (семестр):4 (7,8)


г. Дзержинский, 2011г.

Программа дисциплины «Методы исследования материалов и процессов» по специальности 150601«Материаловедение и технология новых материалов»: Учебная программа. Авторы: профессор каф. Новых материалов и технологий, д.т.н. Б.М.Балоян, профессор каф. Новых материалов и технологий, д.т.н. В.И.Герасёв. – Дубна: Университет «Дубна» филиал Угреша, 2011.


Авторы программы: Балоян Бабкен Мушегович, Герасев Владимир Ильич, каф. Новых материалов и технологий ___________________________________


Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования и учебным планом по специальности

150601 Материаловедение и технология новых материалов


Программа рассмотрена на заседании кафедры Новых материалов и технологий

Протокол заседания № _____ от «____» ________________ 2011 г.


Заведующий кафедрой, проф. ________________ / Балоян Б.М. /


Рецензент: _________________________________________________________________

(ученая степень, ученое звание, Ф.И.О., место работы, должность)


ОДОБРЕНО

директор филиала________________ /д.т.н., профессор Б.М.Балоян/

«____» _________ 2011г.


Зав.библиотекой ___________________ / Зиберева О.А. /


Аннотация


Данный курс относится к циклу общепрофессиональных дисциплин в рамках федерального компонента, обязательных для изучения студентами данной специальности.

Его изучение необходимо для более глубокого освоения студентами выбранной специальности. Поэтому данная дисциплина изучается на четвертом курсе обучения, после освоения студентами таких дисциплин, как «Математика», «Физика», «Химия», «Материаловедение. Технология конструкционных материалов», «Механика», «Механические и физические свойства материалов», «Физика и химия материалов и покрытий» «Механика сплошных сред», «Офисные информационные технологии». После изучения данного курса студенты будут подготовлены к изучению специальных дисциплин «Наноматериалы и нанотехнологии», «Интеллектуальные материалы», «Обеспечение экологической безопасности производства и переработки материалов», к выполнению дипломной работы.

Приступая к изучению данного курса, студенты должны обладать высоким исходным уровнем знаний и умений. Они должны уметь ориентироваться среди многообразия различных физических и химических закономерностей, которые лежат в основе любого метода исследования, уметь правильно применять расчетные формулы для поиска оптимального алгоритма определения требуемых свойств материалов, иметь представление о принципах работы и конструкции типовых устройств и приборов, о составе, структуре и свойствах исследуемых материалов.

Для улучшения усвоения материала курса и повышения эффективности преподавания используются различные, в том числе инновационные, методические приемы: лекции, занятия типа «круглый стол», приемы визуализация (в форме презентаций), позволяющие облегчить усвоение учебного материала.

Студенты работают как в аудитории, так и самостоятельно. Предполагается самостоятельная подготовка докладов и презентаций по отдельным выбранным темам, с последующим обсуждением в форме дискуссии на занятии. В ходе изучения дисциплины предполагается промежуточный контроль в форме тестирования. Итоговый контроль осуществляется в форме зачета и экзамена.

Результирующая оценка складывается из оценки за самостоятельную работу в семестре и из ответов на зачете.

1. Цели и задачи дисциплины
   

Целью изучения дисциплины является специальная базовая подготовка студентов, обучающихся по специальности «Материаловедение и технология новых материалов», в области методов исследования различных свойств материалов и процессов.

Основными задачами изучения курса являются:

- рассмотрение основных закономерностей физических явлений, которые лежат в основе методов исследования и контроля состава, структуры и свойств материалов, покрытий и процессов в них;

- изучение классификации методов исследования и контроля состава, структуры, свойств материалов;

- изучение основных принципов работы и конструкции типовых приборов и устройств, применяемых для определения характеристик материалов, в том числе инновационных;

- определение области применения методов и используемой аппаратуры в исследовании и контроле состава, структуры и свойств материалов и покрытий, явлений и процессов в них на различных стадиях получения, обработки, переработки и эксплуатации;

2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины
   

В результате освоения дисциплины студент должен:

знать

• физические явления, лежащие в основе методов исследования и контроля состава, структуры и свойств материалов, покрытий и процессов в них, классификацию методов по этим явлениям;
  
• принципы работы и конструкцию типовых устройств и приборов, используемых в данных методах исследований и испытаний;
  
• практические возможности методов и используемой аппаратуры в исследовании и контроле состава, структуры и свойств материалов и покрытий, явлений и процессов в них на различных стадиях получения, обработки, переработки и эксплуатации.
  

уметь:

• проводить необходимые эксперименты для определения требуемых характеристик;
  
• получать результаты, обрабатывать их и анализировать в рамках метода;
  

иметь навыки:

• использования полученных результатов в практических целях для разработки новых материалов, изучения явлений и процессов, происходящих в материалах, покрытиях и изделиях;
  
• использования полученных результатов для оценки и прогнозирования технологических и эксплуатационных свойств материалов.
  

3. Объем дисциплины и виды учебной работы
   

Таблица 1

Вид учебной работы	Всего часов	Семестры
		7	8
Общая трудоемкость дисциплины	153	77	76
Аудиторные занятия	68	34	34
Лекции	68	34	34
Практические занятия (ПЗ)	-	-	-
Семинары (С)	-	-	-
Лабораторные работы (ЛР)	-	-	-
Самостоятельная работа	85	43	42
Курсовой проект (работа)	-	-	-
Расчетно-графические работы	-	-	-
Реферат (эссе)	-	-	-
…Контрольная работа	-	-	-
Итоговая аттестация (зачет, экзамен)		зачет	экзамен

4. Разделы (темы) дисциплины и виды занятий
   

Таблица 2

№ раздела	Содержание учебного материала (дидактические единицы)	Лекции	ПЗ (С)	ЛР	СРС
Раздел 1	Взаимосвязь физических явлений и методов исследования и контроля качества материалов и изделий Тема 1.1. Возможности современных методов исследования материалов и процессов. Тема 1.2. Техника статистической обработки экспериментальных данных.	12 4 8			10 4 6
Раздел 2	Методы проведения механических испытаний материалов и их структурного анализа Тема 2.1. Методы исследования механических, технологических и эксплуатационных свойств материалов и покрытий. Тема 2.2. Методы структурного анализа (рентгеновского, электронно-микроскопического, парамагнитного, акустического, спектрального, микрорентгено-спектрального и др.). Тема 2.3. Микроскопия: световая и электронная. Тема 2.4. Спектроскопия.	34 14 6 8 6			40 16 8 10 6
Раздел 3	Методы исследования электрических, оптических и магнитных свойств материалов и покрытий Тема 3.1. Методы ядерного магнитного резонанса. Тема 3.2. Хроматография. Тема 3.3. Термические методы анализа.	18 8 6 4			25 15 5 5
Раздел 4	Методы и техника контроля материалов и покрытий, процессов их производства, переработки и обработки Тема 4.1. Техника для автоматизации контроля процессов производства. Тема 4.2. Разрушающий и неразрушающий контроль материалов и покрытий.	4 2 2			10 5 5
	Итого	68			85

Содержание лекционного курса

Таблица 3

№ п/п	Содержание лекции
Лекция 1	Классификация физических методов исследования материалов и покрытий по явлениям и процессам, лежащим в их основе
Лекция 2	Взаимосвязь физических явлений и методов исследования и контроля качества материалов и изделий.
Лекция 3	Техника статистической обработки экспериментальных данных. Способы представления данных. Цель статистической обработки.
Лекция 4	Обработка результатов прямого измерения. Распределение Гаусса. Дисперсия, среднеквадратичная ошибка, критерий Стьюдента.
Лекция 5	Применение вычислительных прикладных программ для обработки экспериментальных данных. Способы ввода исходных данных. Представление информации в графическом виде.
Лекция 6	Планирование научного эксперимента.
Лекция 7	Общая характеристика методов исследования технологических процессов изготовления материалов и изделий из них.
Лекция 8	Методы исследования физико-механических характеристик материалов (прочность, модуль упругости, разрывная деформация) при растяжении, сжатии, изгибе, сдвиге.
Лекция 9	Методы исследования температурной зависимости физико-механических характеристик материалов. Методы исследования температуры структурного и механического стеклования материалов.
Лекция 10	Методы исследования долговременной прочности материалов и их ползучести. Методы исследования истираемости материалов и покрытий. Метод исследования усталостной прочности при циклическом нагружении.
Лекция 11	Метод исследования влияния влажности и агрессивных сред на физико-механические характеристики материалов. Метод исследования физико-механических характеристик тонких покрытий. Метод исследования адгезионных характеристик между материалами и покрытиями.
Лекция 12	Метод исследования линейного и объёмного теплового расширения материалов. Метод исследования удельного электрического сопротивления материалов. Метод исследования магнитных свойств материалов
Лекция 13	Метод исследования устойчивости к потемнению кварцевых прозрачных стёкол после термической обработки. Методы исследования вязкости, растекаемости, живучести материала при температурах переработки.
Лекция 14	Спектральный анализ. Принцип работы. Виды: атомный и молекулярный спектральный анализы, эмиссионный и абсорбционный методы Спектры испускания и поглощения.
Лекция 15	Рентгеновские методы анализа. Рентгеноструктурный анализ. Физические основы метода. Метод Лауэ. Метод Дебая-Шерера. Дифракционные методы анализа. Рентгеноспектральный микроанализ.
Лекция 16	Масс- спектрометрия. Разрушение вещества под действием потока электронов, основные процессы, принцип разделения продуктов распада. Масс-спектрометры с отклонением под действием магнитного поля, время-пролетные масс-спектрометры, масс-спектры. Применение метода.
Лекция 17	Оптическая (световая) микроскопия. Физические основы оптической микроскопии, длина волны света и разрешающая способность метода. Принципиальная схема микроскопа. Микроскопия в проходящем и отраженном свете, темнопольная микроскопия. Способы подготовки образцов. Варианты использования оптической микроскопии для исследования материалов и покрытий. Методы обработки изображений, основы стереометрической металлографии.
Лекция 18	Электронная микроскопия. Физические основы электронной микроскопии, волны Де Бройля, способы получения электронных пучков и основы электронной оптики. Взаимодействие электронов с веществом. Принципы просвечивающей (трансмиссионной) и растровой (сканирующей) электронной микроскопии, зависимость разрешающей способности метода от длины волны электрона. Области применения метода.
Лекция 19	Просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ), принципиальная схема и устройство электронного микроскопа. Методы подготовки образцов, тонкие пленки и срезы, метод реплик, оттенение и контрастирование. Примеры использования и возможности ПЭМ в исследовании материалов и покрытий различной природы.
Лекция 20	Растровая электронная микроскопия (РЭМ), принципиальная схема и устройство электронного микроскопа, подготовка образцов. Примеры использования и возможности РЭМ в исследовании материалов и покрытий различной природы.
Лекция 21	Виды спектроскопии. Атомная спектроскопия, молекулярная спектроскопия, масс-спектроскопия, ядерная спектроскопия, фотоколориметрия..
Лекция 22	Метод рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Закон Ламберта- Бера и его применение для количественного анализа в ИК- и УФ- спектроскопии. Координаты регистрации спектра. Схема приборов.
Лекция 23	Оже-электронная спектроскопия: физические основы, подготовка образцов, оборудование.
Лекция 24	Методы ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Магнитный резонанс как явление, лежащее в основе различных радиоскопических методов, класси-фикация методов. Уравнение резонанса. Магнитно-резонансная томография. Понятие химического сдвига в ЯМР. Шкала химических сдвигов.
Лекция 25	Спектроскопия ЯМР, преобразование Фурье, получение спектров ЯМР, их связь со структурой вещества. ЯМР- спектрометры и их основные параметры. Спектроскопия ЯМР высокого разрешения и широких линий, их возможности в исследовании материалов. ЯМР-интроскопия. Приборы.
Лекция 26	Особенности получения и анализа ЯМР- спектров, регистрируемые параметры (химический сдвиг, интенсивность резонансных линий, ширина и форма линий, константы спин-спинового взаимодействия). Условия проведения эксперимента, подготовка образцов, область применения метода.
Лекция 27	Метод ЯМР-релаксации. Теоретические основы метода, движение вектора намагниченности во вращающейся системе координат, спин- решеточная и спин-спиновая релаксация. Устройство ЯМР-релаксометра и анализаторов, блок-схема, датчики, регистрируемые параметры. Характерные примеры использования ЯМР- релаксации для получения информации о молекулярной подвижности, состоянии и структуре материала и фазовых переходах. Импульсные методики и их возможности при использовании ЯМР-релаксометров и ЯМР – анализаторов в контроле изделий, препаратов , в условиях кристаллизации, плавления и др. превращениях.
Лекция 28	Хроматография. Теория, основные уравнения, параметры процесса. Классификация видов хроматографии.
Лекция 29	Основные параметры хроматографии: объем удерживания, селективность колонки, разделительный фактор колонки. Коэффициент распределения, объем и время удерживания, фактор разделения в теории хроматографии.
Лекция 30	Отдельные виды хроматографии. Хроматография на бумаге и пластине. Хроматограммы, количественнный хроматографический анализ, методы внутреннего и внешнего стандарта. Газовая, обращенная газовая, жидкостная и газо-жидкостная хроматография. Примеры использования и возможности методов хроматографии в исследовании материалов и покрытий различной природы.
Лекция 31	Термический анализ. Термогравиметрия и дифференциальный термический анализ, схема и устройство приборов, применение метода для исследования материалов. Применение метода.
Лекция 32	Дифференциально-сканирующая калориметрия, схема прибора. Термооптический анализ. Термомагнитный анализ.
Лекция 33	Способы контроля процессов производства. Датчики: основные группы, принципы подбора. Основные принципы автоматизации процессов производства.
Лекция 34	Виды разрушающего и неразрушающего контроля изделий и материалов. Дистанционные методы определения дефектов. Визуальный контроль. Акустическая дефектоскопия. Другие виды дефектоскопов: магнитно-порошковые, электроискровые, радиационные, электронно-оптические. Течеискатели, твердомеры, толщиномеры.