Учебно-методический комплекс (стр. 4 )

(филиал «Угреша»)

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе

__________________

«_____»___________2011 г.

П Р О Г Р А М М А Д И С Ц И П Л И Н Ы

___Материаловедение. Технология конструкционных материалов__

по специальности

150601 Материаловедение и технология новых материалов

Форма обучения: очная

Уровень подготовки: специалист,

Курс (семестр):2 (3,4), 3 (5)

г. Дзержинский, 2011 г.

Программа дисциплины «Материаловедение. Технология конструкционных материалов» по специальности 150601«Материаловедение и технология новых материалов»: Учебная программа. Автор: доцент каф. Новых материалов и технологий, к. т.н. – Дубна: Университет «Дубна» филиал Угреша, 2011.

Автор программы: , каф. Новых материалов и технологий

_______________________

(подпись)

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. ________________ /___ ___ /

(ученое звание) (подпись) (фамилия, имя, отчество)

СОГЛАСОВАНО

заведующий выпускающей кафедрой, проф. ____________ /__ __ /

«____» _________ 2009 г.

Рецензент: _зам. главного инженера ФМКБ «Горизонт» к. т.н.,

член-корреспондент Академии электротехнических наук РФ _______________ //

ОДОБРЕНО

директор филиала________________ /д. т.н., профессор /

«____» _________ 2011 г.

Зав. библиотекой ___________________ //

Аннотация

Данная дисциплина изучается в цикле общепрофессиональных дисциплин федерального компонента и является обязательной для студентов специальности 150601 «Материаловедение и технологии новых материалов».

Материаловедение – одна из основных дисциплин, определяющих уровень подготовки специалистов по специальности «Материаловедение и технологии новых материалов». Знания, полученные при изучении данной дисциплины, должны обеспечивать инженеру рациональное, эффективное использование материалов в производственных процессах при соблюдении требований экономики, экологии и безопасности труда. Данная дисциплина является базовой для большинства специальных дисциплин в ходе дальнейшего изучения, таких, как «Физика и химия материалов и покрытий», «Теория и технология производства и обработки материалов и нанесения покрытий», «Проектирование цехов», «Методы исследования материалов и процессов» и другие. При изучении данной дисциплины целесообразно много внимания уделять самостоятельной работе студентов из-за большого количества фактического материала. Также в рамках курса предусмотрены различные виды тестов для проверки знаний, как остаточных, так и текущих.

Для будущих инженеров очень важным является умение представить разработку и определить ее достоинства и недостатки в дискуссии. Поэтому на семинарах, кроме стандартного решения задач, предусмотрено представление презентаций по докладам на различные темы с последующим обсуждением.

Чтение этой дисциплины начинается на втором курсе, раньше, чем другие специальные дисциплины, поэтому в задачи лектора входит также формирование элементарных представлений о терминологии, используемой при изучении технических дисциплин. Исходный уровень требований к знаниям студентов: основы химии, математики, физики.

Студенты должны регулярно выполнять домашние задания различного типа: решение задач, презентации, доклады и другие.

Текущий контроль ведется лектором на лекциях и семинарах (мини-опрос в начале занятия), промежуточный контроль – в виде тестов и представления докладов, итоговый контроль – на зачетах и экзамене.

Пропущенные занятия требуют тщательной проработки – написания реферата по теме лекции с последующей устной защитой.

Программа соответствует требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности 150601 – «Материаловедение и технология новых материалов».

1. Цели и задачи дисциплины

Целью курса является изучение роли материала и его характеристик при обеспечении эксплуатации изделий; ознакомление с различными технологиями получения новых перспективных материалов, изучение закономерностей изменения их физических, химических и механических свойств при изменении состава, технологии и условий применения.

Задачи курса:

Студент должен изучить основные закономерности, определяющие строение и свойства материалов, методы их обработки, поведение материалов в основных процессах эксплуатации и потребления.

Уметь предложить оптимальную технологию изготовления материала или изделия.

Освоить методики наиболее широко применяемых в технике методов испытания качества материалов.

Приобрести навыки самостоятельной работы с технической литературой, в том числе с нормативной документацией и справочной литературой для выбора основных промышленных, а также новых перспективных материалов и эффективных методов их использования в зависимости от условий.

Научиться представлять собственные разработки и отстаивать их в дискуссии.

2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины

В результате освоения дисциплины студент должен:

Знать общую классификацию материалов по природе, назначению и областям применения.

Иметь представление об основах кристаллографии: элементарная ячейка, период решетки, основные сингонии. Виды дефектов кристаллов: точечные, линейные, пространственные.

Знать основы металловедения: фазовые превращения в металлах (плавление, кристаллизация, полиморфные превращения), двойные диаграммы состояния (с непрерывным рядом твердых растворов, эвтектического типа). Особенности кристаллизации сплавов в равновесных и неравновесных условиях, фазовые и структурные составляющие, дендритная ликвация. Влияние скорости кристаллизации сплава на его структуру.

Знать о механических свойствах материалов и методах их определения: общие понятия о нагрузках, напряжениях, деформациях и разрушении материалов. Статические и динамические механические испытания материалов: определение твердости материалов, испытания на растяжение. Основные характеристики материалов, влияющие на их уровень механических свойств: прочность, пластичность, трещиностойкость, ползучесть и усталость. Зависимость свойств от состава сплавов на примере механических, физических и литейных свойств.

Иметь представление об изменениях структуры и свойств металлов при обработке давлением и последующем нагреве: холодная и горячая пластическая деформация, дорекристаллизационный отжиг, отдых, полигонизация, рекристаллизация.

Знать основы теории термической обработки металлов: виды термической обработки, склонность к термообработке сплавов разного состава.

Знать основные металлы и сплавы: стали, чугуны, алюминий, медь, титан, никель, магний и сплавы на их основе, тугоплавкие и легкоплавкие металлы и сплавы, благородные и редкие металлы сплавы.

Знать основные электрические характеристики материалов, основные виды полупроводниковых материалов. Магнитные характеристики материалов, виды магнитных материалов и область их применения.

Иметь представление об основах теории создания композиционных материалов: принципы создания, классификация, особенности технологии изготовления композиционных материалов, области применения.

Неорганические материалы: стекла, керамика, ситаллы. Клеи, лакокрасочные материалы: классификация, составы, требования, области применения. Древесные материалы.

Знать основные технологические схемы, применяемые в металлургии (пиролитические и гидрометаллургические процессы).

Основные технологические процессы машиностроения: литейное производство, деформационные процессы, термическая и механическая обработка, процессы сварки, склеивания и пайки различных материалов.

Традиционные и новые технологические процессы и операции производства, обработки и переработки металлических и неметаллических неорганических и органических материалов и нанесения покрытий, в том числе кристаллизационные процессы.

Вышеперечисленные навыки и умения проверяются в ходе проведения тестов, работы на семинарах, представления докладов и презентаций, а также на зачетах и экзамене.

Освоив данный материал, студент будет подготовлен к изучению специальных дисциплин: физическая химия, оборудование и проектирование цехов, теория и технология материалов и покрытий и других.

3. Объем дисциплины и виды учебной работы

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