Учебно-методический комплекс дисциплины «Материаловедение. Технология конструкционных материалов» Для специальности
| Вид материала | Учебно-методический комплекс |
- Учебно-методический комплекс дисциплины «материаловедение и технология конструкционных, 252.46kb.
- Учебно-методический комплекс дисциплины Бийск бпгу имени В. М. Шукшина, 2658.89kb.
- Технология конструкционных материалов пособие по изучению дисциплины и выполнению контрольных, 479.07kb.
- Методические указания к темам введение Предмет и содержание дисциплины "Материаловедение, 357.11kb.
- Нисаев Игорь Петрович, д т. н., профессор учебно-методический комплекс, 356.38kb.
- Нисаев Игорь Петрович, д т. н., профессор учебно-методический комплекс, 329.37kb.
- Памятка для студентов групп пкм по изучению дисциплины "Технология материалов и покрытий", 79.64kb.
- Баженов Валерий Клавдиевич, к т. н., доцент, учебно-методический комплекс, 1625.53kb.
- Баженов Валерий Клавдиевич, к т. н., доцент, учебно-методический комплекс, 1602.69kb.
- И. А. Хворова материаловедение. Технология конструкционных материалов, 1701.97kb.
Таблица 1
| Вид учебной работы | Всего часов | Семестры | ||
| 3 | 4 | 5 | ||
| Общая трудоемкость дисциплины | 306 | 68 | 120 | 120 |
| Аудиторные занятия | 170 | 34 | 68 | 68 |
| Лекции | 85 | 17 | 34 | 34 |
| Практические занятия (ПЗ) | | | | |
| Семинары (С) | 85 | 17 | 34 | 34 |
| Лабораторные работы (ЛР) | | | | |
| Самостоятельная работа | 136 | 34 | 51 | 51 |
| Курсовой проект (работа) | - | - | - | - |
| Расчетно-графические работы | - | - | - | - |
| Реферат (эссе) | - | - | - | - |
| Контрольная работа | - | | - | - |
| Вид итогового контроля (зачет, экзамен) | | зачет | зачет | экзамен |
4. Темы дисциплины и виды занятий
Таблица 2
| № раз-дела | Содержание учебного материала (дидактические единицы), обобщенные требования к знаниям и умениям | Лекции | ПЗ (С) | ЛР | СРС |
| 1 | Материаловедение. Роль материала и его характеристик в обеспечении эксплуатации изделий; основные понятия о механических, физических, химических свойствах, технологических и эксплуатационных характеристиках материалов. Тема 1.1. Общая классификация материалов по природе, назначению и областям применения. Тема 1.2. Общие представления о наследственной связи структуры и структурных преобразований материалов на стадиях производственного цикла и характеристик изделий. Элементы кристаллографии. Тема 1.3. Взаимосвязь структурного и фазового состояний с характеристиками материалов и изделий. Металлические и неорганические неметаллические материалы: процесс кристаллизации и фазовые превращения в сплавах: их сущность, способы реализации; гомогенное и гетерогенное строение материала. Тема 1.4. Фазовые диаграммы, экспериментальное построение и расчет фазовых диаграмм, фазовые диаграммы как банки термодинамических данных, их использование при разработке материалов с необходимым набором свойств и при разработке физико-химических основ технологических процессов. Тема 1.5. Пластичность и разрушение: пластическая деформация и механические свойства металлов; усталость и ползучесть, физическая сущность упрочняющих и разупрочняющих процессов макрорельеф поверхностей физических тел, поверхностные явления, виды износа материалов. Тема 1.6. Зависимость свойств от состава сплава. | 20 4 2 4 4 5 1 | 19 2 2 3 5 5 2 | | 40 8 8 7 8 5 4 |
| 2 | Основы термической обработки и поверхностного упрочнения сплавов: физическая сущность упрочняющих и разупрочняющих процессов Тема 2.1. Термическая обработка сплавов: типы фазовых превращений, диффузионные и бездиффузионные превращения. Тема 2.2. Изменение структуры и свойств металлов при обработке давлением и последующем нагреве, явления возврата, отдыха, рекристаллизации, полиморфизма. | 4 2 2 | 4 2 2 | | 5 2 3 |
| 3 | Основные типы черных металлов, их классификация и основные структурные, механические, физические и эксплуатационные характеристики. Тема 3.1. Диаграмма состояния железо-углерод Тема 3.2. Свойства и область применения отдельных групп сплавов. | 4 2 2 | 4 2 2 | | 5 3 2 |
| 4 | Основные типы цветных металлов и сплавов и покрытий на их основе: классификации сплавов, структурные особенности, характеристики. Тема 4.1. Алюминий и его сплавы Тема 4.2. Магний и его сплавы Тема 4.3. Медь и ее сплавы Тема 4.4. Титан и его сплавы Тема 4.5. Жаропрочные и жаростойкие сплавы Тема 4.6. Легкоплавкие металлы и сплавы; фрикционные и антифрикционные материалы Тема 4.7. Сплавы на основе тугоплавких и редких металлов, другие специальные сплавы | 9 1 1 2 1 1 1 2 | 9 1 1 1 1 2 2 1 | | 18 3 2 3 3 3 2 2 |
| 5 | Неорганические неметаллические и композиционные материалы: их состав, структура, свойства Тема 5.1. Основные типы полупроводниковых материалов, материалов микро- и наноэлектроники, их классификация и характеристики. Тема 5.2. Магнитные материалы Тема 5.3. Стекла и другие неметаллические неорганические материалы и покрытия: основные характеристики. Ситаллы Тема 5.4. Керамики, силикатные материалы. Тема 5.5. Компаунды, герметики, пленки, волокна, лакокрасочные материалы и др. в машино- и прибо-ростроении, электро- и радиотехнике, электронной технике, строительстве, медицинской технике, их состав, структура, свойства, особенности применения Тема 5.6. Пластические массы, полимерные композиционные материалы, каучуки и резины общетехнического назначения, полимерные материалы функционального назначения Тема 5.7. Порошковые и гранулированные, изотропные и анизотропные слоистые и волокнистые композиционные металлические материалы и покрытия. Тема 5.8. Особенности применения различных материалов в машино- и приборостроении, электро- и радиотехнике, электронной технике, строительстве, медицинской технике. Тема 5.9. Углеродные и органические полимерные материалы: углеграфитовые материалы, углерод-углеродные композиционные материалы. | 14 2 1 1 1 3 2 2 1 1 | 15 2 1 1 1 3 2 3 1 1 | | 16 1 1 1 2 2 2 2 3 2 |
| 6 | Технология материалов и покрытий. Традиционные и новые технологические процессы и операции производства, обработки и переработки металлических и неметаллических неорганических и органических материалов и нанесения покрытий Тема 6.1. Технология материалов и покрытий как наука, вид и область технической деятельности: технологический цикл, его стадии и характеристика. Тема 6.2. Пирометаллургические, пиролитические и гидрометаллургические процессы, процессы спекания Тема 6.3. Процессы выращивания монокристаллов полупроводников с регулируемой плотностью структурных дефектов, газофазные и плазменные процессы Тема 6.4. Основы плавки металлов: вакуумные процессы дегазации расплавов, пропитки, Тема 6.5. Литейные процессы: виды литья, процессы высокоскоростной кристаллизации Тема 6.6. Деформационные процессы. Существо и назначение новых обрабатывающих и формообразующих процессов: статическое, динамическое, циклическое компактирование, термокомпрессионные процессы, мембранные технологии, изостатическое, изотермическое деформирование Тема 6.7. Процессы формирования разъемных, неразъемных соединений, процессы сварки, склеивания и пайки: диффузионной сварки, сварка и деформирование взрывом, магнитно-импульсные процессы формообразования и сварки, электро- и гидроимпульсные процессы, Тема 6.8. Механическая обработка: резание, лазерная обработка, электроэрозионная обработка. Тема 6.9. Процессы получения и обработки гибридных металло-неметаллических материалов и покрытий Тема 6.10. Кристаллизационные процессы, в т.ч. процессы роста монокристаллов и эпитаксиального роста пленок | 34 1 2 4 6 6 6 4 3 1 1 | 34 1 2 4 8 6 6 3 2 1 1 | | 51 1 4 5 7 7 7 6 5 4 5 |
| | Итого | 85 | 85 | | 136 |
5. Содержание лекционного курса
Таблица 3
| № п/п | Содержание лекции |
| 1 | Материаловедение как наука. Роль материала и его характеристик в обеспечении эксплуатации изделий. Основные понятия о механических, физических, химических свойствах, технологических и эксплуатационных характеристиках материалов. |
| 2 | Общая классификация материалов по природе, назначению и областям применения. |
| 3 | Металловедение и кристаллография. Элементарная ячейка, период решетки, сингонии. Дефекты кристаллического строения: точечные, линейные, объемные. |
| 4 | Взаимосвязь структурного и фазового состояний с характеристиками материалов. Типы фазовых превращений, их сущность, способы реализации. Полиморфные превращения в металлах. |
| 5 | Плавление и кристаллизация. Зарождение и рост кристаллов. Кривые Таммана. Кривые охлаждения. |
| 6 | Общие принципы построения диаграмм состояния. Основные термины. Диаграмма с непрерывным рядом твердых растворов. Правило фаз Гиббса. Правило рычага. Темп кристаллизации. |
| 7 | Диаграмма эвтектического типа. Особенности кристаллизации и строения сплавов эвтектических систем. Особенности неравновесной кристаллизации. Дендритная ликвация. Типы фаз в сплавах. |
| 8 | Упругая деформация и модули упругости. Пластическая деформация и деформационное упрочнение. Разрушение. Вязкое и хрупкое разрушение. Зарождение и развитие трещины. Фрактография. |
| 9 | Механические свойства. Классификация методов механических испытаний материалов. Статические испытания. Испытания на твердость. Испытания на растяжение. Динамические испытания. |
| 10 | Явление ползучести. Карта ползучести. Циклические испытания. Изнашивание и износостойкость металлов. Изменение механических, физических и технологических свойств от состава сплава. Литейные свойства: жидкотекучесть, объемная усадка, горячеломкость. |
| 11 | Виды термической обработки сплавов. Отжиг, закалка (без полиморфного превращения, закалка с полиморфным превращением (на мартенсит), поверхностная закалка, закалка с плавлением поверхности), старение, отпуск. Области применения. Особенности технологии. Термомеханическая и химико-термическая обработка. |
| 12 | Холодная и горячая пластическая деформация, дорекристаллизационный отжиг, отдых, полигонизация, рекристаллизация. Динамические процессы при нагреве. |
| 13 | Особенности диаграммы состояния железо-углерод. Диаграмма железо-графит, диаграмма железо-цементит. Структурные составляющие и фазовые превращения. |
| 14 | Углеродистые и легированные стали. Конструкционные и инструментальные стали. Маркировка легированных сталей. Влияние легирующих элементов на структуру и фазовые превращения в сталях. Машиностроительные, коррозионностойкие (нержавеющие), жаропрочные и жаростойкие стали, стали для режущего инструмента, штамповые стали, литейные стали. Чугуны. Серый, белый, высокопрочный, ковкий, чугуны со специальными свойствами. |
| 15 | Системы легирования алюминиевых сплавов, маркировка. Деформируемые и литейные сплавы. Термообработка, области назначения. Особенности технологии плавки магниевых сплавов. Деформируемые и литейные сплавы. Термообработка, применение. |
| 16 | Латуни, бронзы, медноникелевые сплавы. Состав, маркировка, применение, особенности технологии приготовления сплавов, термообработка. Характеристика отдельных сплавов. |
| 17 | Формирование структуры титановых сплавов. Промышленные титановые сплавы. Особенности технологии изготовления отливок из титановых сплавов. Никель и его сплавы – особенности состава и структуры жаростойких и жаропрочных сплавов. Термическая обработка. Применение. |
| 18 | Цинк, олово, свинец, кадмий – особенности, области применения, составы и свойства. Технологии производства изделий. |
| 19 | Тугоплавкие и редкие металлы. Особенности технологии плавки, плавильные устройства. Благородные металлы и сплавы. Основные сплавы, области применения, составы сплавов. |
| 20 | Простые полупроводники, органические полупроводники, аморфные полупроводники. Особенности получения, области применения. |
| 21 | Основные магнитные характеристики. Магнитомягкие и магнитотвердые материалы. Основные сплавы, области применения, особенности получения. Материалы и изделия из стекла. Общие сведения. Ситаллы. |
| 22 | Керамика. Общие сведения. Конструкционная керамика. Инструментальная керамика. Краткая характеристика изделий и области применения. |
| 23 | Компаунды, герметики, пленки, волокна, лакокрасочные материалы Общие сведения. Составы, назначение компонентов. Основные группы: краткая характеристика, область назначения. Применение в различных отраслях промышленности. |
| 24 | Пластические массы, полимерные композиционные материалы, каучуки и резины общетехнического назначения, полимерные материалы функционального назначения. Общие сведения. Характеристика некоторых видов пластмасс. Составы резин. Области применения. Технология производства изделий из резины. |
| 25 | Классификация композитов. Изотропные и анизотропные. Особенности получения волокнистой упрочняющей фазы. Дискретные и непрерывные волокна. Дисперсно-упрочненные композиты. Композиты с металлической и неметаллической матрицами. Металлические стекла. |
| 26 | Особенности применения различных материалов в машино- и приборостроении, электро- и радиотехнике, электронной технике, строительстве, медицинской технике. Углеродные и органические полимерные материалы: углеграфитовые материалы, углерод-углеродные композиционные материалы. |
| 27 | Технология материалов и покрытий как наука, вид и область технической деятельности: технологический цикл, его стадии и характеристика. |
| 28 | Пирометаллургические процессы: обжиг, плавка, дистилляция. Типы химических реакций. Гидрометаллургические процессы: выщелачивание, очистка от примесей, осаждение. Продукты металлургического производства: металлы, штейны, шлаки, газы, пыли. |
| 29 | Классификация редких металлов. Особенности получения редких металлов на примере германия: сырьевые источники, способы извлечения германия и его концентрирование, производство монооксида германия. |
| 30 | Получение металлического германия. Очистка германия и получение монокристаллов. |
| 31 | Тепло- и массоперенос в расплавах. Испарение и кипение расплавов. |
| 32 | Загрязнение расплавов и потери при плавке. Рафинирование, раскисление и модифицирование металлических расплавов. Общие положения плавки. Расчет шихты. |
| 33 | Фасонное и заготовительное литье. Литье в одноразовые формы: литье в песчано-глинистые формы, оболочковое литье, литье по выплавляемым моделям. Литье в металлические формы: литье в кокиль, литье под высоким давлением, литье под регулируемым газовым давлением, центробежное литье. |
| 34 | Непрерывное литье в горизонтальных и вертикальных кристаллизаторах. Литье намораживанием на подвижные и в стационарные кристаллизаторы. Электрошлаковое литье. Непрерывное литье алюминиевых сплавов в электромагнитные кристаллизаторы. |
| 35 | Получение отливок со специальными свойствами: суспензионное литье, композиционные отливки, армирование поверхности и объемное армирование отливок, армирование при литье под давлением. |
| 36 | Физико-механические основы обработки металлов давлением. Основные параметры процессов. Влияние различных факторов на пластичность металлов и сопротивление пластическому деформированию. Нагрев металла и нагревательные устройства. |
| 37 | Получение машиностроительных профилей. Прокатное производство. Производство бесшовных и сварных труб. Волочение. Прессование. Статическое, динамическое, циклическое компактирование. |
| 38 | Получение машиностроительных заготовок. Ковка. Горячая объемная штамповка. Изостатическое, изотермическое деформирование. Листовая штамповка. |
| 39 | Физико-химические основы образования сварного соединения. Виды сварки. Источники теплоты. Термические виды сварки. Термомеханические методы сварки. Механические методы сварки. |
| 40 | Сварка пластмасс. Специальные термические процессы в сварочном производстве: резка, наплавка, напыление. Пайка металлов. Контроль качества сварных и паяных соединений. Склеивание. |
| 41 | Сущность и схемы способов обработки. Инструментальные материалы. Обрабатываемость конструкционных материалов резанием. Основы физико-химических методов размерной обработки. Электроэрозионная размерная обработка. Электрохимическая размерная обработка. Ультразвуковая абразивная обработка. |
| 42 | Контактные методы нанесения покрытий. Плакирование, окрашивание, окунание, эмалирование, электрофорез. Оплавление, наплавка, погружение в расплав (горячая металлизация), растекание, капельное напыление. Конденсация, сорбция паров, вакуумная металлизация. Химические методы. Избирательное осаждение. Газофазное химическое осаждение. Электрохимические реакции. |
| 43 | Общие вопросы получения эпитаксиальных композиций. Получение эпитаксиальных слоев кремния методом парофазной эпитаксии химическим осаждением. Жидкофазная эпитаксия пленок ферритов-гранатов для магнитооптических применений. |