Структура неупорядоченных и кристаллических конденсированных сред

Министерство образования и науки РФ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Самарский государственный университет»

Физический факультет

	УТВЕРЖДАЮ
	Проректор по научной работе
	________________
	«____»_______________ 2011 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

«СТРУКТУРА НЕУПОРЯДОЧЕННЫХ И КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ

КОНДЕНСИРОВАННЫХ СРЕД»

ОД. А.03; цикл ОД. А.00 «Специальные дисциплины отрасли науки и научной специальности»;

основной образовательной программы подготовки аспиранта

по отрасли 01.00.00.- Физико-математические науки,

специальность 01.04.07 – Физика конденсированного состояния

Самара 2011

Рабочая программа составлена на основании паспорта научной специальности 01.04.07 – Физика конденсированного состояния, в соответствии с Программой-минимум кандидатского экзамена по специальности 01.04.07 – Физика конденсированного состояния по физико-математическим наукам, утвержденной приказом Министерства образования и науки РФ № 000 от 01.01.2001 г., и учебным планом СамГУ по основной образовательной программе аспирантской подготовки.

Составитель рабочей программы: , профессор, доктор физико-математических наук.

Рабочая программа утверждена на заседании ученого совета физического факультета

протокол от 01.01.2001 г.

Декан физического факультета

«___»____________2011 г. ____________

(подпись)

1. Цели и задачи дисциплины, ее место в системе подготовки аспиранта, требования к уровню освоения содержания дисциплины

1.1. Цели и задачи изучения дисциплины

Цель изучения дисциплины – углубленное изучение теоретических основ процессов образования, движения и взаимодействия дефектов кристаллической решетки и их роли в формировании физических свойств твердых тел, а также ознакомление с основными современными представлениями о процессах пластической деформации, механизмах упрочнения неупорядоченных и упорядоченных сплавов, применяемых на практике материалов.

Задачи дисциплины:

·  рассмотреть физические условия образования дефектов кристаллической решетки, их взаимодействия и движения при различных воздействиях;

·  рассмотреть роль дефектов в формировании физических свойств твердых тел;

·  изложить основы современной теории механических свойств твердых тел;

·  проанализировать зависимости свойств металлов и сплавов от их состава и структуры;

·  раскрыть понятия сил и энергии связи на атомном и молекулярном уровне;

·  раскрыть физические основы взаимосвязи структуры твердых тел и их макроскопических свойств.

1.2. Требования к уровню подготовки аспиранта, завершившего изучение данной дисциплины

Аспиранты, завершившие изучение данной дисциплины, должны:

-  иметь представление: об общей структуре современной физики конденсированного состояния вещества и понимать перспективы её развития; об общих фундаментальных принципах описания неупорядоченных и кристаллических структур и свойств твердых те;

-  знать: виды дефектов кристаллической решетки и механизмы их образования и взаимодействия между собой; механизмы движения дефектов кристаллической решетки; физические факторы, влияющих на механические свойства металлов и сплавов; пути и методы повышения физико-механических свойств твердых тел;

-  уметь: самостоятельно анализировать и решать задачи научно-исследовательского характера по профилю и уметь пропагандировать их; применять полученные знания в своей теоретической и практической работе.

1.3.Связь с предшествующими дисциплинами

Курс предполагает наличие у аспирантов знаний по физике твердого тела, теории дефектов, методам исследования твердых тел в объеме программы высшего профессионального образования.

1.4.Связь с последующими дисциплинами

Знания и навыки, полученные аспирантами при изучении данного курса, необходимы при подготовке и написании диссертации по специальности 01.04.07 – Физика конденсированного состояния.

2. Содержание дисциплины

2.1. Объем дисциплины и виды учебной работы (в часах и зачетных единицах)

Форма обучения (вид отчетности)

1 год аспирантуры; вид отчетности – зачет.

Вид учебной работы	Объем часов / зачетных единиц
Трудоемкость изучения дисциплины	36 / 1
Обязательная аудиторная учебная нагрузка (всего)	4
в том числе:
лекции	2
семинары	0
практические занятия	2
Самостоятельная работа аспиранта (всего)	32
Итого:	36

2.2. Разделы дисциплины и виды занятий

№ п/п	Название раздела дисциплины	Объем часов / зачетных единиц
лекции	семинары	практические занятия	самостоят. работа
1	Дефекты в неупорядоченных и кристаллических структурах	2	0	2	16
2	Основные типы дислокаций, их взаимодействие и движение		0		16
	Итого:	2	0	2	32

2.3. Лекционный курс.

Раздел 1. Дефекты в неупорядоченных и кристаллических структурах

Тема 1.1 Введение

Предмет и задачи курса. Неупорядоченные и упорядоченные структуры. Понятие реальной структуры конденсированных сред. Параметры дальнего и ближнего порядка. Классификация дефектов кристаллического строения в твердых телах.

Тема 1.2. Точечные дефекты в кристаллических структурах

Виды точечных дефектов. Вакансии. Атомы внедрения. Геометрия пустот в основных решетках металлов. Искажение решетки вокруг точечных дефектов. Термодинамика точечных дефектов. Равновесная концентрация точечных дефектов. Миграция точечных дефектов. Источники и стоки точечных дефектов. Комплексы точечных дефектов. Поведение вакансий при закалке и отжиге. Методы определения концентрации вакансий, энергии их образования и миграции.

Раздел 2. Основные типы дислокаций, их взаимодействие и движение

Тема 2.1. Основные типы дислокаций

Дислокации – подход с точки зрения теории упругости. Классификация дислокаций. Краевые дислокации. Скольжение краевых дислокаций. Переползание краевых дислокаций. Винтовые дислокации. Скольжение винтовых дислокаций. Смешанные дислокации, пример их движения. Дислокационные петли. Призматические дислокационные петли, способы их образования. Вектор Бюргерса. Свойства вектора Бюргерса. Плотность дислокаций.

Тема 2.2. Упругие свойства дислокаций

Энергия дислокаций. Силы, действующие на дислокацию. Упругое взаимодействие параллельных краевых дислокаций. Дислокационная стенка. Упругое взаимодействие параллельных винтовых дислокаций.

Тема 2.3 Дислокации в типичных металлических структурах. Дефекты упаковки

Подразделение дислокаций на полные и частичные. Энергетический критерий дислокационных реакций. Плотнейшие упаковки. Виды дефектов упаковки, способы их образования. Стандартный тетраэдр Томпсона и дислокационные реакции в ГЦК решетке.

Тема 2.4. Взаимодействие дислокаций с точечными дефектами

Взаимодействие дислокаций с примесными атомами. Атмосферы Котрелла. Атмосферы Снука. Атмосферы Сузуки. Взаимодействие дислокаций с вакансиями и межузельными атомами.

Тема 2.5. Образование дислокаций

Происхождение дислокаций. Сетки дислокаций. Размножение дислокаций при пластической деформации. Источник Франка-Рида.

Тема 2.6. Торможение дислокаций

Сила Пайерлса. Торможение дислокаций дисперсными частицами. Выгибание дислокаций между дисперсными частицами. Локальное поперечное скольжение. Перерезание дислокациями дисперсных частиц. Торможение дислокаций атомами примесей и легирующих элементов. Торможение дислокаций атмосферами Коттрелла, Сузуки и Снука. Торможение дислокаций в твердых растворах.

Тема 2.7. Старение металлических сплавов.

Неупорядоченные и упорядоченные сплавы. Старение металлических сплавов. Основные современные представления о процессах старения металлических сплавов. Некоторые основные закономерности изменения структуры и свойств при старении сплавов. Спинодальный распад. Роль дефектов кристаллического строения в процессах старения. Взаимодействие дислокаций с кластерами и фазовыми выделениями. Магнитопластический эффект.

2.4. Практические (семинарские) занятия.

Дефекты в неупорядоченных и кристаллических структурах.

3. Организация текущего и промежуточного контроля знаний

3.1. Контрольные работы – не предусмотрены.

3.2. Список вопросов для промежуточного тестирования – не предусмотрено.

3.3. Самостоятельная работа

Выявление информационных ресурсов в научных библиотеках и сети Internet по следующим направлениям:

1.  Старение сплавов (распад твердых растворов) как диффузионно-контролируемый процесс.

2.  Старение сплавов при внешних воздействиях.

3.  Фазовые превращения при диффузии.

4.  Магнитопластический эффект.

5.  Магнитные свойства наночастиц (в т. ч. и нанофаз, нанообъектов).

6.  Методы исследования нанообъектов.

7.  Взаимодействие дислокаций с дефектами (в т. ч. и с ПМП).

8.  Фазовые переходы в твердых телах при старении.

9.  Упругие свойства (напряжения и деформации) дефектов.

10.Влияние упругих напряжений на диффузию дефектов.

11. Процессы (фазовые переходы) и свойства твердых тел в магнитном поле.

12.Электрические свойства дефектов (сопротивление вакансий и дислокаций постоянному току).

3.3.1. Поддержка самостоятельной работы:

- Список литературы и источников для обязательного прочтения.

- Список периодических журналов для подготовки аспиранта по специальности 01.04.07 «Физика конденсированного состояния», имеющихся в библиотеке и на кафедре ФТТиНС СамГУ и полнотекстовые базы данных и ресурсы, доступ к которым обеспечен из кампусной сети СамГУ (сайт научной библиотеки СамГУ, URL: http://weblib. *****/level23.html):

1. Физика металлов и металловедение (ФММ) с 1963 г.

2. Поверхность с 1984 г.

3. Успехи физических наук (УФН) с 1922 г.

4. Журнал технической физики (ЖТФ) с 1990 г.

5. Письма в журнал технической физики (ПЖТФ) с 1982 г.

6. Журнал теоретической и экспериментальной физики (ЖЭТФ) с 1970 г.

7. Письма в журнал теоретической и экспериментальной физики (ПЖЭТФ) с 1970 г.

8. Физика и техника полупроводников с 1973 г.

9. Металлы с 1974 г.

10. Известия РАН. Серия физическая с 1936 г.

11. Физика и химия обработки материалов (ФХОМ) с 1974 г.

12. Физика твердого тела (ФТТ) с 1970 г.

13. Полнотекстовая БД диссертаций РГБ.

14. Научная электронная библиотека РФФИ (Elibrary).

15. БД издательства ELSEVIER

16. Oxford University Press

17. Университетская библиотека ONLINE

18. Университетская информационная система Россия

3.3.2. Тематика рефератов – не предусмотрена.

Итоговый контроль проводится в виде экзамена кандидатского минимума.

4. Технические средства обучения и контроля, использование ЭВМ

Программы пакета Microsoft Offiсe; ВидеоТест-Размер 5.0; DIFWIN1.

Сайт научной библиотеки СамГУ, с доступом к электронному каталогу и полнотекстовым базам данных – URL:

http://weblib. *****/level23.html

5.Активные методы обучения (деловые игры, научные проекты)

не предусмотрены.

6. Материальное обеспечение дисциплины

Компьютерные классы университета, кафедры, оснащенные возможностью выхода в Интернет и в локальную сеть Самарского государственного университета, а также принтеры, сканеры и ксероксы.

7. Литература

7.1. Основная

1. Введение в физику твердого тела. М.: Наука, 1978.

2. Физика твердого тела. Т. I, II. М.: Мир, 1979.

3. , Кульбачинский в физике конденсированного состояния. Москва: Физматлит, 2007.

4. Займан Дж. Принципы теории твердого тела. М.: Мир, 1974.

5. , Хохлов твердого тела. М.: Высшая школа,

2000.

7.2. Дополнительная

6. Вонсовский . М.: Наука, 1971.

7. Бонч-, Калашников полупроводников. М.: Наука, 1979.

8. Шмидт в физику сверхпроводимости. МЦ НМО, М., 2000.

9. . , Корреляция между возникновением магнитопластического эффекта и изменениями спектров электронного парамагнитного резонанса после закаливания монокристаллов NaCl: Eu, ФТТ, 2003, Т.45 ,№1, с. 91-94.

10. . . . , Магнитопластический эффект: основные свойства и физические механизмы, Кристаллография, 2003, Т.48 ,№5, с. 838-867.

11. . , Упрочнение бериллиевой бронзы при старении в постоянном магнитном поле, ФХОМ, 2003, №3, с. 18-25.

12. . , Прочностные свойства бериллиевой бронзы, ФХОМ, 2003, №5, с. 11-14.

13. , Спин-зависимые реакции между дефектами структуры и их влияние на пластичность кристаллов в магнитном поле, Вестник РФФИ, 2003, №2(32), с. 19-46.

24. , Фазовые превращения в конденсированных средах при конечной скорости образования метастабильного состояния, ФТТ, 2003, Т.45, №2, с. 317-320.

25. , Спиновая микромеханика в физике пластичности, УФН, 2004, Т. 174, №2, с. 130-143.

26. . . . . . , Кинетика старения бериллиевой бронзы при пострадиационном отжиге, ФХОМ, 2004, №6, с. 20-24.

27. , Магнитопластичность твердых тел, ФТТ, 2004, Т.46, №5, с. 769-803.

28. , Структура и свойства дисперсионно-твердеющих сплавов с упорядоченной матрицей (обзор), ФММ, 2005, Т.100, №6, с. 57-66.

29. . . , Влияние предварительной магнитной и термомагнитной обработки на микротвердость кристаллов KDP, ФТТ, 2005, Т.47 ,№5, с. .

30. . . , Рентгенодифракционное исследование влияния нейтронного облучения на процессы дефектообразования в отожженных при высоких температурах кристаллах Cz-Si, ФММ, 2005, Т.47, №10, с. .

31. , Применение численных методов для определения параметров кристаллической структуры по профилю одной дифракционной линии, Известия высших учебных заведений. Физика, 2005, №4, с. 76-79.

32 Гантмахер в неупорядоченных средах. М.: Физматлит, 2005.

33. . , Спиновые эффекты в немагнитных кристаллах в магнитном поле, ФТТ, 2006, Т.48 ,№9, с. .

34. , О влиянии магнитного поля на механику немагнитных кристаллов: происхождение магнитопластического эффекта, ЖЭТФ, 2006, Т.129, №5, с. 909-913.

35 Микроструктура материалов. Методы исследования и контроля: Учебное пособие для вузов. Пер. с англ. М.: техносфера, 2006.

36. , Эффект твердорастворенного разупрочнения кристаллических материалов. Обзор, Кристаллография, 2007, Т.52, №1, с. 113-124.

37. , Физическая кинетика магнитопластичности диамагнитных кристаллов, ЖЭТФ, 2007, Т.132 ,№4, с. 827-830.

38. , Взаимная диффузия в конденсированных растворах, ЖТФ, 2007, Т.77, №8, с. 36-43.

39. , Конденсация кластеров бериллия, ФТТ, 2008, Т.50, №4, с. 759-764.

7. 3. Учебно-методические материалы по дисциплине

Физика: Программы-минимум кандидатских экзаменов / Одобрено экспертным советом Высшей аттестационной комиссии Министерства образования Российской Федерации по физике при участии Московского государственного университета им. , Института физики металлов УрО РАН, ФИАН им. и Института металлургии им. Байкова РАН.

ДОПОЛНЕНИЯ И ИЗМЕНЕНИЯ В РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЕ

за___________/___________учебный год

В рабочую программу курса ОД. А.03, «СТРУКТУРА НЕУПОРЯДОЧЕННЫХ И КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ КОНДЕНСИРОВАННЫХ СРЕД», цикл ОД. А.00 «Специальные дисциплины отрасли науки и научной специальности»; основной образовательной программы подготовки аспиранта по отрасли по отрасли Физико-математические науки, специальность 01.04.07 – Физика конденсированного состояния, вносятся следующие дополнения и изменения: