НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
МЕХАНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
КАФЕДРА МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ В МАШИНОСТРОЕНИИ
“УТВЕРЖДАЮ”
Декан
механико-технологического
факультета
“___ ”_____________2006 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА учебной дисциплины
ТЕОРИЯ СТРОЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ
150600 – «Материаловедение и технология новых материалов»
Магистерская подготовка
Факультет: Механико-технологический
Курс: 5, 6 Семестры: 9, 10, 11 сем.
Лекции: ч.
Расчетно-графическое задание: 9, 10, 11 сем.
Самостоятельная работа: 71 ч.
Самостоятельная аудиторная работа: 129 ч.
Зачет: 9, 11 сем.
Экзамен: 10 сем.
Всего: 200 ч.
Новосибирск 2006
Рабочая программа составлена на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки дипломированного специалиста 651700 «Материаловедение, технология материалов и покрытий»
Регистрационный номер ГОС: 254тех/дс от 27 .03.2000 г.
Шифр дисциплины в ГОС: СД.01
Шифр дисциплины по учебному плану:
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры «Материаловедение в машиностроении»
протокол № _____ от __________________ 2006 г.
Программу разработал:
д. т.н., профессор ___________________________
Заведующий кафедрой,
д. т.н., профессор ______________________
Ответственный за основную
к. т.н., доцент ____________________________
1. Внешние требования
Требования, приведенные в данном разделе, соответствуют требованиям к обязательному минимуму содержания основной образовательной программы по направлению подготовки дипломированного специалиста «Материаловедение, технологии материалов и покрытий»
Таблица 1
Шифр дисциплины | Содержание учебной дисциплины | Часы |
СД.01 | Физико-химические основы материаловедения: общие условия равновесия систем; фазовые равновесия и свойства растворов; равновесия в двухкомпонентных системах; химическое равновесие; термодинамика структурных переходов; химическая кинетика в анализе свойств материалов; физико-химия поверхностных явлений; структура поверхности; адсорбция; адгезия; диффузия в материалах. Строение кристаллических материалов: геометрическая и структурная кристаллография; элементы кристаллохимии и кристаллофизики; типы связей в кристаллах; принцип плотнейшей упаковки; типичные структуры металлических и ионных кристаллов; полиморфизм; точечные и линейные дефекты кристаллического строения; виды дислокаций, энергия дислокаций; условия торможения дислокаций; экспериментальные методы наблюдения дислокаций; дисклинация; поверхностные дефекты; дефекты упаковки, малоугловые, высокоугловые границы; энергия границы зерна. Теория сплавов: виды фаз, их строение и свойства; кристаллизация жидких растворов; критический зародыш; кинетика кристаллизации; кристаллизация эвтектических и других двухфазных сплавов; принцип структурного и размерного соответствия; вторичная кристаллизация; направленная кристаллизация; выращивание монокристаллов; диаграммы состояния двойных систем; фазовые и структурные превращения в сплавах железо-углерод; диаграммы состояния тройных систем; неравновесная кристаллизация; ликвация; образование псевдоэвтектик, метастабильных фаз, аморфного состояния; термодинамика и кинетика мартенситного превращения. Строение неметаллических материалов: строение полимеров; фазовые переходы в полимерах; надмолекулярные структуры; релаксационные процессы и явления; виды физических состояний полимеров; механизмы старения полимеров; теория пластификации; фазовые равновесия в смесях полимеров; неорганические стекла; структура ситаллов; структура керамических материалов. | 170 |
7.1. Требования к профессиональной подготовленности магистра
7.1.1. Общие требования к уровню подготовки магистра определяются содержанием аналогичного раздела требований к уровню подготовки бакалавра и требованиями, обусловленными специализированной подготовкой.
Требования к профессиональной подготовленности бакалавра
Бакалавр должен уметь решать задачи, соответствующие его степени (квалификации).
Бакалавр должен знать:
- основные типы современных материалов различной природы и назначения, закономерности взаимосвязей их химического и фазового состава, состояния, структуры и свойств;
- основные тенденции и направления развития современного теоретического и прикладного материаловедения, а также современных технологий получения и обработки материалов;
- способы осуществления основных технологических процессов получения, обработки и переработки современных материалов и нанесения покрытий, нормативные и методические материалы по технологической подготовке производства;
- особенности всех этапов жизненного цикла изделий от научно-исследовательской разработки до их производства и сопровождения;
- методы и приемы организации труда, эксплуатации оборудования, оснастки, средств механизации и автоматизации для обеспечения реализации эффективного производства;
- тенденции создания принципиально новых технологических процессов получения и обработки материалов;
- основы разработки малоотходных, энергосберегающих экологически чистых материалов и технологий материалов и покрытий;
- аналитические и численные методы решения простых задач математического моделирования материалов и процессов;
- способы рационального использования сырьевых, энергетических и других видов ресурсов;
- порядок и методы проведения патентных исследований, основы изобретательства, специальную научно-техническую и патентную литературу по профилю направления;
- основы экономики, организации производства и труда, трудового законодательства, правила и нормы охраны труда;
Бакалавр должен владеть методами, приемами и средствами:
- количественного структурного анализа, контроля качества и определения характеристик материалов и покрытий, полуфабрикатов и изделий, а также основами сертификации материалов и покрытий;
- стандартных испытаний по определению показателей технологических и физико-механических свойств компонентов материалов, полуфабрикатов, заготовок и готовых изделий;
- принципами выбора наиболее рациональных способов защиты и порядка действий коллектива предприятия (цеха, отдела, лаборатории) в чрезвычайных ситуациях;
- основными методами работы на ПЭВМ с прикладными программными средствами.
Баклавр должен иметь навыки:
- в моделировании и проектировании материалов, конструировании и расчетах элементов из них;
- в обеспечении экологичности и безопасности процессов получения и обработки материалов, нанесения покрытий;
- в проведении исследований структуры материалов, полуфабрикатов и изделий (деталей);
в характеристике структуры и свойств материалов, полуфабрикатов и деталей, оценке и пргнозировании их долговечности;
- в моделировании и экспериментальных исследованиях новых эффективных материалов и технологических процессов, а также обработке экспериментальных данных и оценке погрешностей аналитических расчетов.
7.1.2. Требования, обусловленные специализированной подготовкой магистра включают:
владение навыками самостоятельной научно-исследовательской и научно-педагогической деятельности, требующими широкого образования в соответствующем направлении;
умение:
выбирать, формулировать и решать задачи, возникающие в ходе научно-исследовательской и педагогической деятельности и требующие углубленных профессиональных знаний;
выбирать необходимые методы исследования, модифицировать существующие и разрабатывать новые методы, исходя из задач конкретного исследования;
вести библиографическую работу с привлечением современных информационных технологий;
представлять итоги проделанной работы в виде отчетов, рефератов, статей, оформленных в соответствии с имеющимися требованиями, с привлечением современных средств редактирования и печати;
проводить анализ текущего состояния в научно-технической области направления подготовки, разрабатывать новые программы и темы исследования, обосновывать методологию научно-технологических и материаловедческих разработок;
разрабатывать новые методы и методики исследования материалов и процессов, методов и средств стандартных и нестандартных испытаний;
разрабатывать теоретические модели материалов и технологических процессов нанесения покрытий, организовывать экспериментальную проверку теоретических данных, изготавливать опытные образцы материалов, деталей;
разрабатывать новые технологические процессы производства, обработки и переработки материалов и нанесения покрытий, создавать новые типы технологической оснастки, методов и средств контроля качества изделий;
моделировать, исследовать и экспериментально проверять теоретические данные при разработке новых технологических процессов производства, обработки и переработки материалов и нанесения покрытий;
организовать разработку программ и проведение комплексных лабораторных исследований и испытаний материалов, полуфабрикатов, деталей и покрытий;
проводить литературный и патентный поиск по поставленной проблеме материаловедения и технологии новых материалов, оформление документации по итогам изобретательской деятельности и по защите интеллектуальной собственности;
участвовать в работе многопрофильной группы специалистов при выполнении комплексных исследований или испытаний, участвовать в исследовательской и инновационной деятельности;
2. Особенности (принципы) построения дисциплины
Таблица 2
Особенности (принципы) построения дисциплины
Особенность (принцип) | Содержание |
Основание для введения курса | Стандарт по направлению магистерской подготовки 150600 – «Материаловедение и технология новых материалов» |
Адресат курса | Студенты, обучающиеся по направлению магистерской подготовки 150600 – «Материаловедение и технология новых материалов» |
Главная цель | Изучение физико-химических основ материаловедения, строения металлических и неметаллических материалов. |
Ядро курса | Объяснение связи между химическим составом, структурой и свойствами машиностроительных материалов. |
Требования к начальной подготовке, необходимые для успешного усвоения Вашего курса | Для успешного изучения дисциплины студенту необходимы знания, полученные из курсов «Химия», «Материаловедение». |
Уровень требований по сравнению с ГОС | Соответствует требованиям стандарта по направлению подготовки дипломированного специалиста 651700 «Материаловедение, технология материалов и покрытий» |
Объём курса в часах | Всего 200 час., самостоятельная аудиторная работа: 129 ч. самостоятельная внеаудиторная работа студента – 71 час. |
Основные понятия курса | Материал, химический состав, структура, механические, физические, химические свойства. |
Направленность курса на развитие общепредметных, общеинтеллектуальных умений, обладающих свойством переноса | Обобщение, анализ, классификация, абстрагирование, выделение главного |
Обеспечение последующих дисциплин | Дисциплины технологического цикла |
Практическая часть курса | Студенты закрепляют на практике теоретические положения курса, систематизируют знания о структуре и свойствах изучаемых материалов. |
Учёт индивидуальных особенностей студентов | Методическое обеспечение курса построено на использовании базовых понятий с объяснением всех вновь вводимых терминов и понятий. Для учета индивидуальных особенностей студентов предусмотрено проведение консультаций и время для самостоятельной работы. |
Области применения полученных знаний и умений | Научно-исследовательская работа, разработка новых материалов, выбор материалов для изготовления деталей с учетом требований их эксплуатации |
Описание основных "точек" | Итоговый контроль выполняется в форме двух зачетов и экзамена в устной форме по билетам. |
Ваш курс и современные информационные технологии | Современные информационные технологии используются при поиске материалов в Интернете |
Ваш курс и современное состояние науки и практики | Курс отражает современные представления науки о традиционных и новых материалах, разрабатываемых по заказам современной промышленности. |
3. Цели учебной дисциплины
Цели учебной дисциплины описываются в табл. 3.
Таблица 3
После изучения дисциплины студент будет
Номер цели | Содержание цели |
иметь представление | |
1 | О наиболее важных тенденциях развития современного материаловедения |
знать | |
2 | Механизмы фазовых и структурных превращений, их зависимости от условий тепловой обработки; принципы легирования металлических материалов |
3 | Основные типы современных материалов различной природы и назначения, закономерности взаимосвязей их химического и фазового состава, состояния, структуры и свойств |
4 | Механизмы пластической деформации и разрушения материалов в зависимости от их структуры, химического состава, условий нагружения, характера напряженного состояния |
5 | Основные типы, классы и группы материалов, их составы, структурные характеристики и свойства |
6 | Закономерности формирования и управления структурой и свойствами материалов при механическом, термическом, радиационном и других видах воздействия на материал |
7 | Диаграммы состояния сплавов для определения фазового состава и структурного состояние машиностроительных материалов |
уметь | |
8 | Назначить режимы термообработки металлических материалов |
9 | Выбрать материал для изготовления изделия в зависимости от условий его эксплуатации. |
10 | Моделировать, исследовать и экспериментально проверять теоретические данные при разработке новых технологических процессов производства, обработки и переработки материалов и нанесения покрытий; |
Иметь опыт | |
11 | Проведения металлографических исследований и определения стандартных механических свойств. |
12 | Проведения самостоятельной научно-исследовательской работы |
4. Содержание и структура учебной дисциплины
Таблица 4
Темы занятий | Часы | Ссылки на цели |
Семестр №9 | ||
Физико-химические основы материаловедения | ||
Химическая термодинамика. Термодинамическая система. Первый закон термодинамики. Уравнение состояния. Второй закон термодинамики. Термодинамические потенциалы. Термодинамическая теория равновесия. Уравнение Гиббса-Дюгема. Уравнение Гиббса-Гельмгольца. Третий закон термодинамики. Основы статической термодинамики. | 2 | 2,6,10 |
Термодинамический анализ материаловедческих проблем. Фазовые превращения. Правило фаз Гиббса. Фазовые превращения 1-го и 2-го рода. Термодинамика кристаллизации металлов и полимеров. Фазовые диаграммы состояния. Уравнение Клайперона-Клаузиуса. | 2 | 2,6,10, |
Термодинамика структурных переходов в сверхпроводниках, ферромагнетиках, жидких кристаллах. | 1 | 2,6,10 |
Термодинамическая трактовка деформирования материалов (процессы сжатия, растяжения, сдвига). Термодинамика растворов. Структура растворов. | 1 | 6,10, |
Химическая кинетика в анализе свойств материалов. Теория физико-химического равновесия. Закон действия масс. Концепция активированного процесса. Законы смещения физико-химического равновесия. Катализаторы химических процессов и фазовых переходов. | 2 | 6, |
Физико-химия поверхностных явлений. Термодинамика поверхностных явлений. Структура поверхности. Адсорбция. Уравнение Лэнгмюра. Смачивание. Поверхностно-активные вещества. Адгезия. Эффект Ребиндера. | 2 | 2,6,10, |
Диффузия в металлах. Феноменологическая теория диффузии. Механизмы самодиффузии и гетеродиффузии в материалах. Факторы, влияющие на коэффициент диффузии. | 2 | 2,4,6, 10, |
Строение кристаллических материалов | ||
Геометрическая и структурная кристаллография. Элементы симметрии формы кристаллов. Теоремы сложения элементов симметрии. Классы, сингонии, категории. Стереографические проекции. Сетка Вульфа. | 2 | 4,10. |
Выбор векторов элементарной трансляции. Элементарная ячейка. Симметрия элементарных ячеек. Индексы узлов, прямых, плоскостей. Элементы симметрии кристаллических решеток. Решетки Бравэ. Пространственные группы симметрии. Правильные системы точек. Метод обратных точек. Метод обратной решетки. | 2 | 4, |
Элементы кристаллохимии и кристаллофизики. Типы связей в кристаллах. Пределы устойчивости структур. Принцип плотнейшей упаковки. Плотноупакованные решетки. Плоскости плотнейшей упаковки. | 2 | 4,10, |
Типичные структуры металлов. Твердые растворы. Ионные кристаллы. Полимеры. Зависимость структуры кристалла от температуры и давления. Полиморфизм. Изоморфизм. Основной принцип Неймана. Принцип суперпозиции Кюри. | 2 | 2,3, |
Тензорное описание физических свойств кристаллов. | 1 | 4,10, |
Диэлектрическая проницаемость и поляризуемость. Кристаллические электреты. Пьезоэлектрики. Сегнетоэлектрики | 1 | |
Классификация дефектов кристаллического строения. Точечные дефекты. Подвижность дефектов. Комплексы точечных дефектов. Методы определения концентрации, энергии образования миграции вакансий. | 2 | 1,3,4, |
Линейные дефекты. Теоретическая и реальная прочность кристаллов. Понятие дислокаций. Контур и вектор Бюргерса. Краевая, винтовая дислокация. Смешанная дислокация. Плотность дислокаций. Тензор напряжений и поля смещений дислокаций. Энергия дислокаций. Упругое взаимодействие параллельных дислокаций. Фрагментация. | 2 | 1,4,12 |
Дислокационная модель Пайерлса-Набарро. Полные дислокации. Упругая энергия дислокаций Пайерлса. Перегибы на дислокациях. Ступеньки на дислокациях. Системы скольжения полных дислокаций в решетках разных типов. Частичные дислокации. Энергетический критерий дислокационных реакций. | 2 | 4,12 |
Дефекты упаковки. Полные и расщепленные дислокации. Частичные дислокации Шотки. Частичные дислокации Франка. Поперечное скольжение и переползание расщепленных дислокаций. Барьер Пайерлса для частичной дислокации. Дислокации в упорядоченных твердых растворах. | 2 | 4,12 |
Взаимодействие дислокаций с точечными и примесными атомами. Взаимодействие дислокаций с примесными атомами. Атмосферы Коттрелла, Снука, Сузуки. Взаимодействие дислокаций с вакансиями и межузельными атомами. Взаимодействие движущихся дислокаций. Образование порогов. Пересечение растянутых дислокаций. | 2 | 4,6, |
Дисклинации. Дисклинации в непрерывной упругой среде. Клиновые дисклинации. Дисклинации кручения. Вектор поворота. Энергия дисклинации. Дисклинационный диполь. Полные и частичные дисклинации | 2 | 4,12 |
Поверхностные дефекты. Границы зерен. Границы наклона и кручения. Малоугловые границы. Высокоугловые границы. Специальная и произвольная граница | 2 | 1,4,12 |
Семестр № 10 | ||
Теория сплавов | ||
Структура чистых металлов и соединений с металлическим типом связи. Типичные кристаллические решетки. Моно - и поликристаллы. Структуры химических соединений металлов с неметаллами. Фазы внедрения. Структура химических соединений двух металлов: соединения с нормальной валентностью; соединения, определяемые нормальной валентностью; соединения, определяемые размерным фактором; электронные соединения. | 6 | 1,2,3,5, 9,10, |
Кристаллизация жидких расплавов. Строение жидких сплавов. Термодинамика процесса кристаллизации. Кристаллический зародыш. Кинетика процесса кристаллизации. Кристаллизация эвтектических и других двухфазных сплавов. Принцип структурного и размерного соответствия Данкова-Конобеевского. Вторичная кристаллизация. Выращивание монокристаллов из расплавов. | 6 | 2,6,8,9, |
Диаграммы состояния двойных систем. Диаграммы состояния сплавов с эвтектическим и перитектическим превращением. Неравновесная кристаллизация. Ликвация в сплавах. Диаграммы состояния сплавов с образованием устойчивых химических соединений. Диаграммы состояния сплавов с ограниченной растворимостью в жидком состоянии. Монотектическая и синтектическая реакция. | 6 | 2,3,5,7, 8,9,11, 12 |
Диаграммы состояния сплавов с фазовыми превращениями в твердом состоянии. Диаграммы состояния сплавов с эвтектоидным и перитектоидным превращениями. Переменная растворимость компонентов. Образование вторичных фаз. Диаграммы «железо – графит», «железо – углерод», «железо – цементит». | 6 | 2,3,5,7, 8,9, |
Структуры, формирующиеся при неравновесной кристаллизации. Кристаллизация реальных сплавов. Неравновесная кристаллизация. Ликвация. Неравновесная кристаллизация гетерогенных смесей. Образование псевдоэвтектики. Образование метастабильных фаз. Аморфное состояние. | 6 | 2,3,7,8, 9,12 |
Структуры, формирующиеся при неравновесных превращениях. Полиморфное превращение в сплавах при неравновесных условиях. Мартенситное превращение. Термодинамика и кинетика мартенситного превращения. Образование пересыщенных твердых растворов. Формирование гетерогенных структур при неравномерном полиморфном превращении. Образование метастабильных фаз при охлаждении в твердом состоянии. | 6 | 1,2,5,8, 10,11,12 |
Семестр 11 | ||
Строение неметаллических материалов | ||
Полимеры. Основные термины и определения. Классификация полимеров. Особенности химического строения. Способы количественной оценки полимеров. | 3 | 2,3,5,9, |
Фазовые переходы в полимерах. Кристаллизация, плавление. Статическая термодинамика кристаллизации полимеров. Кинетика кристаллизации. Ориентация макромолекул. Полимерные жидкие кристаллы. Статистика линейных полимеров. | 3 | 2,3,5,9, 10 |
Гибкость полимерной цепи. Конформационный анализ. Атомная, сегментная и молекулярная подвижность в структуре полимеров. Надмолекулярные структуры. Термомеханическая кривая аморфных линейных полимеров. Релаксационный характер структурных полимеров. | 6 | 3, |
Стеклообразное состояние полимеров. Процесс стеклообразования полимеров. Тепловое движение элементов структуры. Деформация полимерных стекол. Вынужденная эластичность. Полимерная «память». Высокоэластичное состояние. Вязкоупругое состояние полимеров. Релаксационные процессы и явления. Принцип температурно-временной суперпозиции. Высокоэластичность и строение полимеров. Вязкотекучее состояние. | 6 | 1,2,3,5, 9, |
Полимеры и окружающая среда. Механизм старения полимеров. Деструкция. Термоокислительная и механодеструкция. Методы борьбы со старением полимеров. Механизм диффузии газов и жидкостей в полимерах. Строение полимеров и их проницаемость. Растворы полимеров. Теория Хлори-Хагинса. Фазовое равновесие в растворах полимеров. Полимерные студни, гели. Пластификация полимеров. Теория пластификации. Фазовое равновесие в смесях полимеров. Статическая теория набухания сетчатых полимеров. Диаграммы состояния полимер – полимер. | 6 | 1,3,5,9, |
Неорганические стекла. Классификация стекол. Основные компоненты стекломатериалов, их назначение. Химический состав и структура стекол. Химическая модификация стекол. Природа межатомной связи стекол. Структура поверхности. Кристаллизация стекол. Структура ситаллов. | 6 | 1,3,5,9 |
Керамика. Компоненты керамических материалов. керамика как особый вид материала. Физико-химические основы процесса спекания. Контактный массообмен при термообработке керамики. Структура керамических материалов. Факторы, определяющие структуру керамики. Старение керамики. | 6 | 1,3,5,9 |
5. Учебная деятельность
Занятия проводятся самостоятельно под контролем преподавателя. Студент должен вести конспект. В конспекте рекомендуется выделять термины, определения, схемы методик, даваемые преподавателем, выписывать непонятные слова и определения, которые уточнять либо вопросами к преподавателю, либо с помощью учебников, энциклопедических словарей и справочников.
На пятой неделе каждого семестра студенту выдаётся задание на расчетно-графическую работу. Начиная с 15-ой недели, студенты сдают работы преподавателю на проверку. Получив рецензию и исправив замечания, студент защищает свою работу для получения допуска к экзамену или зачету.
Темы расчетно-графических работ: индексирование плоскостей и направлений в кристаллах, элементы кристаллографии, диффузионные расеты и др.
6. Правила аттестации студентов по учебной дисциплине
Проводится в соответствии с планом ООП – зачет (9 и 11 семестры) и экзамен (10 семестр). К экзамену и зачетам допускаются студенты, выполнившие расчетно-графические работы. При аттестации используются контролирующие материалы, образцы которых приведены в п. 8 (билет).
7. Список литературы
Основная
1. Киреев курс физической химии. Учебник. Химия, 1969.
2. Шаскольская . – М.:Высшая школа, 1984.- 391 с.
3. Лившиц . – М.: Металлургия, 1990.- 335 с.
4. Физическте металловедение. Под ред. , П. Хаазена. В 3-х томах. М.: Металлургия, 1987.
5. , Шершнев и физика полимеров. - М.: Высшая школа, 1988.
6. Новиков кристаллического строения. – . М.: Металлургия, 1983. – 238 с.
Дополнительная
1. , Шварцман химия. Учебное пособие. - . М.: Металлургия, 1976.
2. Орлов в теорию дефектов в кристаллах. – М.: Высшая школа, 1983.- 143 с.
3. Новиков термической обработки.– М.: Металлургия, 1986. – 480 с.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА
1. Определение индексов плоскостей 2 час.
2. Определение индексов направлений 2 час.
3. Решение кристаллографических задач с помощью сетки Вульфа 2 час.
4. Построение обратной решетки 2 час.
5. Дислокационные реакции 2 час.
6. Выявление дислокаций в металлах 2 час.
7. Расчет параметров эластичности полимеров 2 час.
8. Структурные переходы в полимерах 3 час.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ БИЛЕТЫ
№1
1. Термодинамический анализ материаловедческих систем. Первый закон термодинамики.
2. Элемента симметрии формы кристаллов. Теоремы сложения элементов симметрии.
№2
1. Термодинамический анализ материаловедческих систем. Второй закон термодинамики.
2. Структурная кристаллография. Классы, сингонии, категории.
№3
1. Термодинамическая теория равновесия. Уравнение Гиббса-Дюгема.
2. Стереографические проекции. Сетка Вульфа.
№4
1. Фазовые превращение. Правило фаз Гиббса.
2. Выбор векторов элементарной трансляции. Элементарная ячейка. Симметрия элементарных ячеек.
№5
1. Фазовые превращения 1 и 2 рода.
2. Индексы узлов, прямых, плоскостей. Элементы симметрии кристаллических решеток.
№6
1. Термодинамика кристаллизации металлов и полимеров.
2. Решетка Браве. Пространственные группы симметрии.
№7
1. Фазовые диаграммы состояния. Уравнение Клайперона – Клаузиуса.
2. Метод обратных точек. Метод обратных решеток.
№8
1. Термодинамика структурных переходов в сверхпроводниках, ферромагнетиках, жидких кристаллах.
2. Типы связи в кристаллах. Пределы устойчивости структур.
№9
1. Термодинамическая трактовка деформирования материалов (процессы сжатия, растяжения, сдвига).
2. Принцип плотнейшей упаковки. Плотноупакованные решетки. Плоскости плотнейшей упаковки.
№10
1. Термодинамика растворов. Структура растворов.
2. Зависимость структуры кристалла от температуры и давления. Полиморфизм. Изоморфизм.
№11
1. Теория физико-химического равновесия.
2. Типичные структуры металлов. Твердые растворы. Ионные кристаллы. Полимеры.
№12
1. Закон действия масс.
2. Точечные дефекты. Комплексы точечных дефектов. Подвижность дефектов.
№13
1. Концепция активированного процесса. Законы смещения физико-химического равновесия.
2. Методы определения концентрации, энергии образования и миграции вакансий.
№14
1. Катализаторы химических процессов и фазовых переходов.
2. Линейные дефекты. Контур и вектор Бюргерса. Краевая, винтовая дислокации. Смешанная дислокация.
№15
1. Структура поверхности. Физикохимия поверхностных явлений.
2. Теоретическая и реальная прочность металлов.
№16
1. Структура поверхности. Термодинамика поверхностных явлений.
2. Плотность дислокаций. Энергия дислокаций. Упругое взаимодействие параллельных дислокаций.
№17
1. Смачивание. Поверхностно-активные вещества.
2. Дислокационная модель Пайерлса-Набарро. Упругая энергия Пайерлса.
№18
1. Адгезия.
2. Полные дислокации. Частичные дислокации. Системы скольжения полных дислокаций.
№19
1. Эффект Ребиндера.
2. Частичные дислокации Шотки. Частичные дислокации Франка. Барьеры Пайерлса для частичной дислокации.
№20
1. Диффузия в материалах. Феноменологическая теория диффузии.
2. Дефекты упаковки. Полные и расщепленные дислокации.
№21
1. Механизмы самодиффузии и гетеродиффудии в материаах.
2. Поперечное переползание и скольжение расщепленных дислокаций.
№22
1. Факторы, влияющие на коэффициент диффузии.
2. Взаимодействие дислокаций с точечными дефектами и примесными атомами. Атмосферы Котрелла, Снука, Сузуки.
№23
1. Эффект Киркендала.
2. Взаимодействие движущихся дислокаций. Образование порогов, перегибов.. пересечение растянутых дислокаций.
№24
1. Диффузия углерода в сталях.
2. Дисклинации. Клиновые дисклинации. Дисклинации кручения. Вектор поворота. Полные и частичные дисклинации. Энергия дисклинаций. Дисклинационный диполь.
№25
1. Самодиффузии и гетеродиффузия в сталях.
2. Поверхностные дефекты. Границы зерен. Малоугловые, высокоугловые границы. Границы наклона и кручения. Специальные и произвольные границы.
ВОПРОСЫ КУРСА «ТЕОРИЯ СТРОЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ»
ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ
1. Каким образом краевые дислокации переходят в другую плоскость скольжения (выберите вариант ответа):
- Переползанием;
- Поперечным скольжением;
- Множественным поперечным скольжением.
Объясните особенности процесса.
2. В ГЦК - решетке наиболее плотноупакованной плоскостью являются (выберите вариант ответа):
- (100),
- (111),
- (110).
Поясните ответ схемой.
3. Какие их перечисленных процессов являются термически активируемыми?
- Скольжение краевых дислокаций,
- Переползание краевых дислокаций,
- Растворение углерода в аустените, мартенситное превращение.
4. Относительные скорости диффузионного превращения атомов двух сортов позволет объяснить (выберите вариант ответа):
- эффект Киркендала,
- эффект Ребиндера,
- эффект Гаркунова.
Объясните суть этого эффекта.
5. Особенностями винтовых дислокаций являются следующие (выберите вариант ответа):
- дислокация перпендикулярна вектору Бюргерса,
- дислокация не определяет однозначно плоскость скольжения,
- дислокация параллельна вектору Бюргерса, дислокация легко переползает в параллельные плоскости скольжения, дислокация легко переходит в другие плоскости скольжения путем поперечного скольжения.
6. Призматическая петля содержит отдельные дислокационные элементы (выберите вариант ответа):
- только краевой ориентации,
- только винтовой ориентации,
- краевой и винтовой ориентации.
Нарисуйте схему, объясните особенности призматической петли.
7. В процессах самодиффузии определяющую роль играют (выберите вариант ответа):
- межузельные атомы,
- атомы замещения,
- атомы внедрения,
- вакансии.
Поясните ответ. Когда роль межузельных атомов велика?
8. Предпочтительной плоскостью скольжения в металле с ГПУ – решеткой является плоскость (выберите вариант ответа):
- (1100),
- (100),
- (111),
- (0001).
Поясните ответ.
9. В железоуглеродистых сталях выше (выберите вариант ответа):
- коэффициент диффузии железа,
- коэффициент диффузии углерода,
- коэффициент диффузии примесей замещения.
Поясните выбор.
10. Основным механизмом образования тепловых вакансий является (выберите вариант ответа):
- механизм Френкеля,
- механизм Шоттки,
- механизм Франка.
Объясняет этот механизм.
11. Кластерами называются (выберите вариант ответа):
- дислокационные комплексы,
- крупные комплексы объединившихся точеных дефектов,
- уплотненная цепочка атомов.
12. какой вариант расположения слоев соответствует дефекту упаковки в металле с ГЦК – решеткой? (выберите вариант ответа):
- АВАВАВАВААВАВАВАВ,
- АВАВАВСАВАВАВАВАВ,
- АВСАВСАВСВСАВСАВС.
Поясните смысл дефекта упаковки
13. Причиной коагуляции карбидов является:
- различие в концентрации растворенных атомов (углерода) вблизи крупных и мелких карбидных частиц,
- различие в поверхностной энергии крупных и мелких частиц,
- различие в коэффициентах диффузии в пределах крупных и мелких частиц.
Объясните особенности процесса коагуляции.
14. При повышении температуры адсорбция:
- уменьшается,
- увеличивается,
- остается неизменной.
Поясните ответ.
15. Пластинчатый перлит является:
- метастабильной структурой,
- стабильной структурой,
- не стабильной структурой.
Выберите вариант ответа. Поясните ответ.
16. Изобразите схематически плоскость (0001) в решетке цинка (гексагональная решетка).
