Материаловедение (стр. 1 )

Утверждена

МинистерствоМ образования

Республики Беларусь 

« 24 » июня  2001 г.

Регистрационный № ТД -135/тип

Материаловедение

Учебная программа для высших учебных заведений

по специальностям 39 02 02 «Проектирование

и производство радиоэлектронных средств»,

36 04 01 «Электронно-оптическое аппаратостроение»

                                                               

                                                       

Составители:

– профессор кафедры электронной техники и технологий Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники, доктор технических наук;

- доцент кафедры электронной техники и технологий Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники, кандидат физико-математических наук.

Рецензенты:

Кафедра микроэлектроники Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники (протокол № 7 от 01.01.2001 г.);

Кафедра конструирования и производства приборов Белорусской политехнической академии (протокол г.);

- заведующий лабораторией Института физики твердого тела и полупроводников НАН Беларуси, доктор физико-математических наук, профессор;

- начальник лаборатории Белорусского республиканского объединения порошковой металлургии, кандидат технических наук.

Рекомендована к утверждению в качестве типовой:

Кафедрой электронной техники и технологий Белорусского государственного университета  информатики  и  радиоэлектроники  (протокол № 20 от 22.06.

2000 г.);

Советом Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники (протокол № 4 от 01.01.01 г.).

Согласована с:

Учебно-методическим объединением вузов Республики Беларусь по образованию в области электрорадиотехники и информатики;

Главным управлением высшего и среднего специального образования;

Центром методического обеспечения учебно-воспитательного процесса Республиканского института высшей школы БГУ.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Целью изучения дисциплины является овладение научным подходом к выбору и использованию материалов при проектировании, изготовлении и эксплуатации изделий электронно-оптического аппаратостроения с учетом требований экономичности; знание физических и физико-химических основ современного материаловедения; классификации, маркировки, функциональных, технологических и потребительских свойств материалов радиоэлектронных средств (РЭС),  электронно-оптической техники и конструкционных материалов.

Задачи дисциплины:

- дать знания о современных материалах РЭС, электронно-оптической техники (ЭОТ) и конструкционных материалах;

- овладеть физическими и физико-химическими основами материаловедения (кристаллизация и рекристаллизация напряженно-деформированного состояния, теория сплавов и фазовые диаграммы, физико-химические основы  термической, химико-термической и др. видов обработки и т. д.);

- изучить механические, тепловые, триботехнические, физико-химические, эксплуатационные и технологические характеристики конструкционных материалов;

- познакомиться с основными группами электрорадиотехнических материалов, их физико-химическими свойствами, классификацией, назначением, принципами выбора и т. п.;

- дать информацию о материалах специального назначения или имеющих особые физические или химические свойства (оптические, с заданным температурным коэффициентом линейного расширения (ТКЛР), памятью формы, криогенные, триботехнические и др.);

- изучить способы управления свойствами материалов на основе  целенаправленного изменения их состава и структуры, сформировать научный подход к выбору материалов для конкретного применения, овладеть принципами их классификации и маркировки.

Освоение учебного материала дисциплины базируется на знании курсов физики (агрегатное состояние вещества, типы твердых тел, оптические тепловые и электрофизические свойства,  природа магнетизма  и  др.),  химии  (химическая связь и строение вещества,  электроны в атоме, периодическая система элементов, методы исследования состава и кристаллической  структуры, химические основы коррозии и защиты от нее, полимерные материалы, химическая термодинамика и кинетика, физическая химия поверхностных явлений, адсорбция и др.), высшей математики и электротехники.

Рассматриваемая дисциплина  является  базовой  для таких курсов, как «Физические основы  электронно-оптической  техники», «Технология деталей РЭС», «Технология обработки материалов», «Технология электронно-оптического аппаратостроения»,  «Сопротивление материалов»,  «Технология изделий ЭОТ»,  «Конструирование  и  технология  электронных систем», «Физические основы элионных технологий» и др.

Программа составлена в соответствии с требованиями образовательных стандартов и рассчитана на объем 85-70 учебных часов. Примерное распределение учебных часов по видам занятий: лекций – 50-35 часов, лабораторных работ – 34-17, практических занятий – 0-17 часов.

В результате освоения курса «Материаловедение» студент должен:

знать:

- физические и физико-химические основы современного материаловедения;

- классификацию, маркировку, функциональные, технологические и потребительские  свойства  материалов РЭС, электронно-оптической техники  и  конструкционных материалов;

- принципы выбора материалов для конкретного применения исходя из соответствия их свойств условиям изготовления, эксплуатации и требованиям экономичности;

- способы управления свойствами материалов на основе  целенаправленного изменения их состава и структуры; 

уметь:

- охарактеризовать процессы, происходящие в материалах при внешних воздействиях (нагрузка, термообработка, электромагнитное поле);

- выбрать материал для конкретного применения исходя из соответствия его свойств условиям изготовления, эксплуатации и экономичности; 

- выбрать технологию и режим упрочняющей обработки или метод придания материалу требуемых физико-химических свойств;

приобрести навыки:

- измерения основных механических и электрофизических характеристик конструкционных и электрорадиотехнических материалов;

- проведения основных видов термообработки и деформационного упрочнения.

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

ВВЕДЕНИЕ

Предмет и содержание дисциплины. Специфические требования к материалам электронной и электронно-оптической техники, РЭС и электронно-оптического аппаратостроения. Особенности материаловедения РЭС и электронно-оптической техники. Технический прогресс в области получения и обработки материалов электронно-оптического аппаратостроения. Общие принципы выбора материалов в соответствии с назначением и технико-экономическими требованиями.

1. ОСНОВЫ ФИЗИКО - ХИМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

1.1. Строение  твердых  тел

Типы и природа химических связей: ионная, металлическая, ковалентная, Ван-дер-Ваальсова. Свойства элементов. Агрегатное состояние вещества.

Кристаллическое строение твердых тел. Строение и свойства кристаллов. Кристаллическая решетка, ее параметры и характеристики. Индексы Миллера, типы решеток. Поли - и изоморфизм, структурные типы.

1.2. Дефекты кристаллической решетки

Классификация и характеристика типов дефектов: точечные, линейные, плоскостные, объемные.

Точечные дефекты: междоузельные и чужеродные атомы, вакансии, дефекты по Френкелю и Шоттки, концентрация точечных дефектов.

Линейные дефекты (дислокации). Типы дислокаций, контур и вектор Бюргерса. Плотность, образование и движение дислокаций. Взаимодействие  дефектов.

Поверхностные и объемные дефекты: границы зерен, двойники, дефекты упаковки, поры, трещины. Строение реальных материалов (моно - и поликристаллы). Понятие микроструктуры.

Методы исследования состава, кристаллического строения макро - и микроструктуры материалов.

1.3. Функциональные, технологические и потребительские свойства материалов

Классификация свойств материалов РЭС, электронно-оптической техники и конструкционных материалов.  Функциональные  (механические, электрические, теплофизические, магнитные  и др.), технологические (обрабатываемость, паяемость, свариваемость и др.) и потребительские свойства (экономические, эстетические, экологические, гигиенические и др.). Критерии выбора материалов для конкретного применения.

1.4. Механические свойства материалов

Механические свойства в условиях статического, динамического и циклического нагружения. Диаграмма растяжения. Прочностные и пластические свойства материалов. Твердость по Бринелю, Роквеллу и Викерсу. Ударная вязкость. Сопротивляемость материалов циклическому нагружению.

Дефекты кристаллического строения и механические свойства. Усталость металлов и сплавов. Деформация ползучести. Механические свойства при повышенных температурах. Методы определения механических характеристик. Закон единства противоположностей - прочность и вязкость.

1.5. Электрические свойства материалов

Особенности электрофизических свойств, зонная структура металлов и сплавов. Механизмы рассеяния носителей заряда. Влияние внешних воздействий, состава и структуры на электрические свойства. Скин-эффект. Сверхпроводимость. Особенности электрических свойств тонких металлических слоев, размерный эффект.

Электрические свойства диэлектриков (электропроводность, поляризация, диэлектрические потери, пробой). Пассивные и активные диэлектрики.

1.6. Тепловые и триботехнические свойства,

коррозионная стойкость материалов

Устойчивость материалов к воздействию повышенных и пониженных температур (теплостойкость, жаропрочность и др.). Теплоемкость, тепло - и температуропроводность, хладоломкость и др. Тепловое расширение.

Триботехнические характеристики материалов в узлах трения (прирабатываемость, износостойкость, коэффициент трения).