Материаловедение и защита материалов от коррозии (стр. 12 )

Дифракция медленных электронов.

Дифракция нейтронов и ее применения для изучения материалов. Области применения нейтронографии. Времяпролетная нейтронография

EXAFS - спектроскопия в материаловедении. Основы экспериментального метода EXAFS-спектроскопии. Обработка экспериментальных спектров. Некоторые области применения EXAFS-спектроскопии в материаловедении. Обработка экспериментальных данных.

Авторы программы:

профессор (РХТУ им , кафедра КМ и ТЗК);

в. н.с.   (ИФХЭ РАН).

М.2 Профессиональный цикл

Аннотация учебной программы дисциплины М2.ДВ3.1

«Защитные металлические и конверсионные материалы»

Рекомендуется для направления подготовки

150100 «Материаловедение и технологии материалов»

для профиля «Материаловедение и защита материалов от коррозии»

как дисциплина по выбору профессионального цикла

Квалификация (степень) выпускника – магистр

Цель курса "Защитные металлические и конверсионные материалы" - приобретение студентами знаний научных основ и основных закономерностей осаждения металлов и сплавов, рассмотрение физико - химических основ и особенностей различных процессов осаждения металлов и сплавов.

Изучение курса «Защитные металлические и конверсионные материалы» при подготовке магистров по направлению "Материаловедение и технологии материалов" направлено на приобретение следующих компетенций: ОК-2; ПК-1; ПК-4; ПК-7; ПК-9; ПК-10; ПК-11.

В результате изучения дисциплины студент должен:

       знать:

       - общие закономерности электроосаждения металлов;

- разновидности конверсионных покрытий;

       - возможные неполадки в работе электролитов, дефекты покрытий, их возможные причины, методы их предотвращения и устранения.

       уметь:

       - сравнивать рассеивающие и кроющие способности электролитов, применяемые аноды, особенности катодных и анодных процессов в каждом электролите;

       - подобрать тип наносимых покрытий для данных конкретных целей;

- анализировать физико-химические и физико-механические свойства покрытий, их коррозионную стойкость и защитную способность.

       владеть:

       - методами равномерного распределения тока и металла (толщины) по поверхности покрываемых изделий;

       - способами интенсификации процессов электроосаждения металлов и сплавов.

Содержание разделов дисциплины

1. Введение

Назначение и выбор гальванических покрытий. Выбор покрытий в зависимости от условий эксплуатации.

2. Структура и свойства электролитических осадков металлов.

Механизм процесса электрокристаллизации. Пассивирование поверхности. Влияние структуры покрываемой поверхности на структуру осадков. Влияние электролита на структуру и свойства осадков. Природа и концентрация ионов металлов. Влияние анионов. Влияние катионов других металлов, кислот и щелочей. Концентрация водородных ионов. Добавки органических веществ. Влияние режима электролиза на структуру и свойства осадков. Плотность тока. Температура электролита. Перемешивание электролита. Влияние переменного тока. Блестящие покрытия. Многослойные и композиционные (двухфазные) электрохимические покрытия. Губчатые осадки металлов.

3. Распределение тока и металла на катодной поверхности.

Распределение тока и металла на макропрофиле катода. Общие сведения. Природа рассеивающей способности электролитов и механизм перераспределения тока в них. Влияние различных факторов на распределение тока и металла. Методы исследования электрических полей в электролитах. Методы исследования рассеивающей способности электролитов. Критерии равномерности распределения тока и металла. Количественная оценка рассеивающей способности электролитов. Распределение тока и металла на микропрофиле катода. Изменение микрорельефа поверхности катода в процессе электроосаждения. Природа микрорассеивающей и выравнивающей способности электролита. Методы исследования микрораспределения и оценки выравнивающей и микрорассеивающей способности электролита.

4. Обработка поверхности металлических изделий в гальванотехнике.

Влияние загрязнений, природы металла и характера предварительной его обработки на качество покрытий. Механическая подготовка поверхности металлов. Химическая и электрохимическая очистка поверхности изделий. Химическое обезжиривание. Электрохимическое обезжиривание. Обезжиривание стальных изделий при одновременном их меднении. Химическое травление. черных металлов. Химическое травление цветных металлов. Электрохимическое травление. Активирование. Промывка. Электрохимическое и химическое полирование.

5. Электроосаждение металлов и сплавов.

Цинкование и кадмирование. Сравнительная характеристика защитных свойств цинковых и кадмиевых покрытий. Свойства цинка и кадмия. Поведение цинковых и кадмиевых покрытий в жидких и искусственно создаваемых коррозионных средах. Поведение цинковых и кадмиевых покрытий в наружной атмосфере. Поведение цинковых и кадмиевых покрытий внутри помещений. Влияние условий осаждения цинковых и кадмиевых покрытий и способы их нанесения. Методы цинкования. Сравнительная характеристика цинковых электролитов. Кислые электролиты. Щелочные цианистые электролиты. Щелочные нецианистые (цинкатные) электролиты. Пирофосфатные электролиты. Аммиакатные электролиты. Электролиты на основе аминокомплексных соединений цинка. Применение кадмиевых покрытий. Электролиты для кадмирования. Кислые электролиты. Цианистые электролиты. Аммиакатные электролиты. Пирофосфатные электролиты. Электролиты с органическими и смешанными лигандами комплексов кадмия. Антикоррозионная обработка цинковых и кадмиевых покрытий. Сплавы на основе цинка.

Покрытия оловом и свинцом. Оловяннрование. Свойства и применение оловянных покрытий. Методы оловянирования. Сравнительная характеристика электролитов оловянирования. Сернокислые и фенолсульфоновые электролиты. Борфтористоводородные электролиты. Галогенидные  электролиты. Пирофосфатные электролиты. Щелочные (станнатные) электролиты. Вредные примеси в электролитах оловянирования. Оловянирование без внешнего источника тока (химический способ). Оплавление, пассивирование, декоративная отделка. Оловянирование из расплавов. Удаление оловянных покрытий. Осаждение покрытий сплавами на основе олова. Электролитическое свинцевание. Кислые электролиты. Щелочные (плюмбитные) электролиты. Пирофосфатные электролиты. Удаление свинцовых покрытий. Осаждение сплавов свинца.

Меднение. Область применения, свойства медных покрытий и электролиты Сернокислые электролиты. Меднение стали непосредственно из сернокислых электролитов. Борфтористоводородиые электролиты. Цианистые электролиты. Аммиачные электролиты. Пирофосфатные электролиты. Электролиты меднения на основе комплексных соединений с органическими лигандами. Удаление медных покрытий. Сплавы на основе меди.

Покрытия металлами группы железа. Свойства и области применения покрытий. Электролитическое никелирование. Сернокислые электролиты. Борфтористоводородные электролиты. Сульфаминовые электролиты. Вредные примеси в никелевых электролитах. Аноды. Химическое никелирование. Удаление никелевых покрытий. Электролитическое кобальтирование. Электролитическое железнение. Сплавы на основе никеля. Сплавы железа.

Электролитическое хромирование. Свойства и области применения хромовых покрытий. Некоторые особенности процесса хромирования. Электролиты и режимы электролиза. Аноды. Интенсификация процесса хромирования. Удаление хромовых покрытий.

Электролитические покрытия серебром и золотом. Серебрение. Свойства и области применения серебряных покрытий. Цианистые электролиты. Нецианистые электролиты. Серебрение без внешнего тока. Защита серебра от потемнения. Очистка потемневшей поверхности и удаления серебряных покрытий. Золочение. Общие сведения. Электролиты и некоторые особенности процесса золочения. Золочение без внешнего тока.

Конверсионные покрытия. Хроматная пассивация  цинковых и кадмиевых покрытий. Оксидирование стали (Воронение). Оксидирование алюминия. Анодное оксидирование алюминия и его сплавов. Состав, свойства, назначение и области применения оксидных покрытий. Механизм формирования анодных пленок. Сравнительная характеристика электролитов. Последующая обработка оксидных пленок. Фосфатирование. Теоретические основы фосфатирования, состав, свойства, назначение и области применения фосфатных покрытий. Растворы фосфатирования. Особенности стадии активации при фосфатировании. Последующая обработка фосфатных покрытий.

Авторы программы:

доцент (кафедра КМ и ТЗК);

доцент (кафедра КМ и ТЗК);

доцент (кафедра КМ и ТЗК).

М.2 Профессиональный цикл

Аннотация учебной программы дисциплины М2.ДВ3.2

«Основы синтеза наночастиц и нанокомпозиционных материалов»

Рекомендуется для направления подготовки

150100 «Материаловедение и технологии материалов»

для профиля «Материаловедение и защита материалов от коррозии»

как дисциплина по выбору профессионального цикла

Квалификация (степень) выпускника – магистр

Цель курса "Основы синтеза наночастиц и нанокомпозиционных материалов" - дать отчетливые представления о теоретических обоснованиях условий синтеза наночастиц металлов и соединений, а также получении наполненных ими полимерных композиционных материалов.

Изучение курса «Основы синтеза наночастиц и нанокомпозиционных материалов» при подготовке магистров по направлению "Материаловедение и технологии материалов" направлено на приобретение следующих компетенций: ОК-2; ПК-1; ПК-4; ПК-7; ПК-9; ПК-10; ПК-11.

В результате изучения дисциплины студент должен:

       знать:

       - основные типы композиционных материалов;

       - особенности структуры и свойств полимеров, нанометаллов и композиционных материалов;

- основные принципы науки о разрушении металлов, полимеров и композиционных материалов;

       - особенности термореактивных и термопластичных матриц;

       - особенности основных типов армирующих волокон и наполнителей.

       уметь:

       - обоснованно определять тип материала для изготовления изделий направленного назначения;

       - использовать методы поверхностной модификации для улучшения адгезионной связи матрицы с контактирующим материалом.

       владеть:

       - способами оценки основных механических и эксплуатационных характеристик;

       - методами изготовления композиционных материалов.

Содержание разделов дисциплины

1. Введение

Содержание и задачи курса. Общие сведения о влиянии дисперсности на свойства материалов. Специфика свойств наночастиц, их получения. Необходимости достижения минимального распределения наночастиц по размерам.

2. Основные закономерности фазовых переходов.

Пересыщение и переохлаждение. Неравновесное состояние. Термодинамические основы образования твердой фазы. Изменение доли поверхностных атомов с изменением объема частиц. Зависимость устойчивости зародышей от состава дисперсионной среды.

3. Рост зародышей.

Влияние состава и концентрации дисперсионной среды на размер  образующихся наночастиц. Зависимость критического размера зародышей от состава дисперсионной среды Радиационно-химический метод получения наночастиц. Эмульсионные и мицеллярные способы получения наночастиц. Стабилизация наночастиц металлов и соединений.

4. Прочность и механизмы.

Прочность и механизмы разрушения дисперснонаполненных композиционных материалов. Хрупкие полимерные матрицы, наполненные.

5. Пластичные полимеры с жесткими частицами.

Понятие "концентрация напряжения". Влияние степени наполнения и размера частиц на механизм разрушения и разрушающее удлинение. Межфазная граница, пограничный слой. Роль адгезии в формировании прочностных характеристик материала: энергии разрушения и предела прочности. Обработка частиц наполнителя аппретами с целью повышения адгезии и равномерности распределения частиц наполнителя в композите. Механизм усиления короткими волокнами и пластинчатыми частицами. Распределение напряжения по длине волокна. Зависимость эффекта усиления от отношения длины волокна к его диаметру. Ориентация волокон. Увеличение вязкости разрушения и возможные механизмы упрочнения.

6. Высокопрочные волокнистые композиты.

Типы и свойства волокон: стеклянные, арамидные, борные, углеродные волокна, волокна карбида кремния. Высокопрочные углеродные волокна, их характеристики и применение. Связующие для высокопрочных композитов. Полиэфирные, полиамидные, и прочие матрицы, их прочностные характеристики. Углерод/углеродные композиты, область их применения. Механизмы разрушения однонаправленных композиционных материалов при растяжении вдоль волокон. Накопление разрывов волокон. Статистическая теория прочности. Неэффективная длина волокон. Динамические эффекты и процессы, происходящие в результате разрыва волокна. Концентрация напряжения на соседних волокнах, отслаивание волокон от матрицы, расслаивание органических анизотропных волокон. Инициирование и распространение магистральной трещины, работа и вязкость разрушения. Роль полимерного связующего в формировании механизма разрушения и прочностных характеристик композита. Зависимость прочности от угла приложения нагрузки по отношению к направлению армирования. Изменение механизма разрушения. Влияние неоднородности структуры (влияние пор и включений) на прочность. Зависимость прочности композитов от степени наполнения, возможные пути получения высоконаполненных армированных композитов. Основные механизмы разрушения при сжатии вдоль волокон. Потеря устойчивости волокон, разрушение волокон, расслоение. Факторы, определяющие разрушение при изгибе. Разрушение при сдвиге и сжатии поперек волокон. Когезионная прочность матрицы, адгезионная прочность границы раздела. Лимитирующие факторы при сдвиговом разрушении. Гибридные композиционные материалы, особенности их разрушения. Усталостная и длительная прочность композитов. Влияние температуры, усталости и влажности. Роль обработки волокон аппретами. Остаточные напряжения, их влияние на прочность.

Автор программы:

профессор (кафедра КМ и ТЗК)

4.4. Программы практик и организация научно-исследовательской работы обучающихся.