Материаловедение (стр. 2 )

Коррозионная стойкость как основная химическая характеристика материалов. Виды и механизмы коррозии, защита от нее. 

1.7. Магнитные свойства материалов

Основные физико-химические свойства магнитных материалов. Диамагнетики, парамагнетики, ферро - и ферримагнетики. Зависимость магнитных свойств от состава, структуры и внешних воздействий. Поведение в переменных магнитных полях, петля гистерезиса, параметры ферро - и ферримагнетиков. Классификация магнитных материалов. Особенности магнитных свойств ферритов.

1.8. Кристаллизация металлов и сплавов

Процесс кристаллизации, его характеристики: температура, степень переохлаждения, скорость кристаллизации. Зарождение и рост кристаллов, критический размер зародыша при гомогенной и гетерогенной кристаллизации.  Структура сплава в зависимости от условий кристаллизации. Вторичная кристаллизация металлов. Полиморфные превращения.

Влияние формы и размера зерен на свойства металлов и сплавов, модифицирование структуры. Дендритный рост. Перераспределение примесей при затвердевании, зональная и обратная ликвации и способы их устранения.

1.9. Строение сплавов. Диаграммы состояния

Термодинамическая система и ее параметры. Типы фаз двойных сплавов: твердые растворы, химические соединения, механические смеси, переходные фазы.

Основные типы диаграмм состояния двойных сплавов: с неограниченной и ограниченной растворимостью, с образованием соединений, эвтектические и перитектические, механической смеси компонентов. Фазовые превращения в сплавах и формирование структуры, правило фаз Гиббса, сопряженные фазы, правило отрезков.

Диаграмма состояния систем с полиморфным превращением.

Связь между строением сплава и его свойствами. Понятие о диаграммах состояния тройных систем.

2. МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

2.1. Сплавы на основе железА

Система железо-углерод: полиморфные превращения железа, формы существования углерода в сплавах, фазы, фазовые превращения и реакции в системе. Управление свойствами сплавов системы железо-углерод путем изменения их структуры и состава.

Классификация и маркировка, физико-химические свойства сталей. Влияние углерода и вредных примесей (кислорода, серы, фосфора) на их строение и свойства сталей.

Чугуны: серые, белые, ковкие и др. Структура, свойства, классификация, методы управления структурой и свойствами, применение.

Легированные стали. Распределение легирующих элементов по фазам, влияние легирующих элементов на структуру и свойства. Классификация, маркировка, области применения легированных сталей.

Конструкционные машиностроительные стали: хромистые, хромомарганцевые, хромоникелевые и др. с высокими механическими свойствами. Стали улучшаемые и подвергаемые химико-термической обработке. Структура, свойства, маркировка.

Рессорные, пружинные, шарикоподшипниковые, износо - и коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные, криогенные и др. специальные стали.

Инструментальные стали и твердые сплавы.

2. 2. Конструкционные материалы на основе цветных металлов

Сплавы на основе алюминия, основные свойства, классификация, применение. Деформируемые алюминиевые сплавы (дуралюмины), дисперсионное твердение, методы управления структурой и свойствами. Литейные алюминиевые сплавы (силумины) и сплавы с особыми свойствами.

Сплавы на основе меди, свойства, классификация, применение.  Деформируемые сплавы (латуни), структура и свойства, маркировка, применение. Литейные сплавы меди (бронзы): оловянистые, алюминиевые, кремниевые и др.

Сплавы титана, магния и бериллия. Методы получения, влияние легирующих элементов и термообработки на структуру и свойства, получение, маркировка, особенности применения.

2. 3. Пластическая деформация и рекристаллизация

Упругая и пластическая деформация. Механизмы пластической деформации. Изменение структуры и свойств поликристаллических материалов в  процессе пластической деформации. Изменение прочности и пластичности при деформации, наклеп. Роль дислокаций в процессах пластической деформации. Механизм упрочнения металлов. Влияние температуры и выдержки на строение и свойства пластически деформированных материалов. Возврат (отдых), полигонизация, рекристаллизация. Влияние примесей на процесс рекристаллизации.

Разрушение металлов и сплавов. Механизмы хрупкого и вязкого разрушения. Влияние трещин на процесс разрушения. Хладоломкость.

2.4. Термическая, термомеханическая и химико-термическая обработка металлов и сплавов

       Сущность и назначение термической обработки (ТО).

Изменение структуры и свойств при ТО сплавов: без фазовых (отжиг 1-го рода) и 6ез полиморфных превращений (система А1-Сu). Виды и режимы ТО: отжиг, закалка, отпуск, естественное и искусственное старение.

ТО сплавов с полиморфными превращениями (система Fе-C). Основные фазовые превращения в сталях при ТО. Диаграмма изотермического распада аустенита. Изотермическая обработка сталей. Закалка: критические точки, превращения при непрерывном и изотермическом охлаждении, критическая скорость охлаждения. Мартенситное превращение. Полная и неполная закалка, прокаливаемость и закаливаемость стали. ТО закаленной стали: отпуск, нормализация и  др. Сложные виды термической обработки.

Термомеханическая обработка: сущность, назначение, изменение структуры и свойств. Виды термомеханической обработки - низкотемпературная механическая обработка (НТМО), высокотемпературная механическая обработка (ВТМО).

Химико-термическая обработка (ХТО): сущность, назначение, физико-химические основы. Классификация и краткая характеристика ХТО. Цементация стали и карбидирование металлов, азотирование, борирование и диффузионная металлизация.

3. НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ  КОНСТРУКЦИОННЫЕ  И  ЭЛЕКТРО-

РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ  МАТЕРИАЛЫ

3.1. Неметаллические конструкционные материалы

Классификация и основные свойства неметаллических конструкционных материалов, области применения и критерии выбора.

Пластмассы: классификация и основные физико-химические свойства. Термо - и реактопласты. Однокомпонентные пластмассы: неполярные (полиэтилен, фторопласт-4 и др.), полярные (лавсан, полихлорвинил, полиамиды и др.), смолы (фенол-формальдегидные, эпоксидные и др.).

Многокомпонентные (композиционные) пластмассы, слоистые и анизотропные пластики, эластомеры, газонаполненные пластмассы. Влияние внешних воздействий на эксплуатационные свойства пластмасс.        Неорганические конструкционные материалы: классификация, основные физико-химические свойства, области применения.

Керамика: природа, состав, свойства, получение, классификация, применение. Установочная, огнеупорная, теплоизоляционная керамика, металлокерамические узлы и вакуумные вводы. Стекло и стекломатериалы.

3.2. Проводниковые и резистивные материалы

Виды и классификация проводниковых материалов. Зависимость электрофизических свойств от состава, структуры и внешних воздействий.

Материалы высокой проводимости и благородные металлы (медь, алюминий, серебро, золото и др.): свойства, маркировка, применение.

Тугоплавкие металлы и сплавы (вольфрам, молибден, тантал и др.): получение, физико-химические свойства, марки, применение.

Легкоплавкие металлы и сплавы, припои и флюсы.

       Резистивные материалы (константан, манганин, керметы) и сплавы для нагревательных элементов (нихром, фехраль и др.).

         Проводниковые и конструкционные материалы с особыми физико-химическими свойствами (постоянным температурным коэффициентом линейного расширения, эффектом памяти формы, проводящие модификации углерода и др.).

3.3. Полупроводниковые материалы

         Физико-химические свойства, классификация и применение полупроводников.

         Элементарные полупроводники (Si, Ge, Se) и структуры на их основе: свойства, методы получения, очистки, выращивания слитков, маркировка.

         Полупроводниковые соединения: А3В5 (GaAs, GaP, InSb и др.), А2В6 (CdS, ZnSe, CdTe и др.), А4В4 (SiC и др.) и твердые растворы на их основе. Особенности свойств, технологии получения и изготовления приборов, маркировка.

         Поликристаллические, аморфные и органические полупроводники.

3.4. Диэлектрические материалы

         Классификация диэлектрических материалов. Диэлектрические газы и жидкости, полимеры и композиционные пластмассы, компаунды и лаки, слоистые пластики, стекла и ситаллы, монокристаллические и керамические диэлектрики, материалы подложек, диэлектрических, пассивирующих и масочных слоев полупроводниковых приборов, интегральные схемы (ИС) и гигантские интегральные схемы (ГИС), сегнето - и пьезоэлектрики, материалы звукопроводов, электреты и др.: свойства, методы формирования, марки и применение.

3.5. Магнитные материалы

         Классификация и функциональные характеристики магнитных материалов.

Магнитно-мягкие материалы (железо, электротехнические стали, пермаллои и альсефиры, магнитно-мягкие ферриты и магнитодиэлектрики).

         Магнитно-твердые материалы (высококоэрцитивные стали и сплавы, порошковые магниты и ферриты, интерметаллические сплавы и др.).

         Магнитные материалы специализированного назначения (термомагнитные, магнитострикционные, для СВЧ, магнитные пленки и носители ЦМД, аморфные магнитные сплавы, ферромагнитные жидкости и др.).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. УНИФИКАЦИЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ        МАТЕРИАЛОВ

Вероятностные характеристики материалов. Эталонные материалы. Стоимость материалов. Понятие об экономической эффективности применения в производстве новых материалов и способов их обработки. Методика расчета эффективности применения материалов и способов их обработки.

Унификация материалов. Роль материалов в развитии наукоемких отраслей народного хозяйства. Перспективы использования новых материалов и технологий их обработки. Экологические проблемы материаловедения.

ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

Дефекты кристаллического строения, методы их выявления и гетерирования. Строение вещества, типы химических связей, расчет сил взаимодействия ионов в твёрдом теле и энергий ионизации. Анализ модели элементарной ячейки, индексы Миллера, методы, исследования структуры, расчет параметров элементарной ячейки. Изучение диаграмм состояния, методик расчета компонентного и фазового состава бинарных сплавов. Изучение методов определения механических свойств конструкционных материалов по результатам статистических, динамических и циклических испытаний. Изучение четырех основных структурных превращений в сталях при термообработке. Изучение влияния термообработки на свойства черных и цветных металлов. Выбор вида и режимов термообработки для получения требуемых механических свойств по диаграмме состояния двойных сплавов. Изучение методов определения и методик расчета основных электрофизических характеристик полупроводниковых материалов и диэлектриков. Изучение методик исследований и расчетов характеристик магнитных материалов.

ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ