Қазақстан Республикасының Министерство
Білім және ғылым образования и науки
министрлігі Республики Казахстан
Д. Серікбаев атындағы ВКГТУ
ШҚМТУ им. Д. Серикбаева
УТВЕРЖДАЮ
Декан горно-металлур-гического факультета
_________А. Адрышев
«___»_________2011г.
ЖЕНТЕКТЕЛГЕН МАТЕРИАЛДАРДЫҢ ФИЗИКАЛЫҚ МЕТАЛТАНУЫ
Силлабус
ФИЗИЧЕСКОЕ МЕТАЛЛОВЕДЕНИЕ СПЕЧЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Силлабус
Специальность: 6D070900 «Металлургия»
Форма обучения: дневная
Курс: | 1 |
Семестр: | 1 |
Кол-во кредитов: | 3 |
Кол-во часов: | 315 |
Лекции | 30 |
Практические занятия: | 15 |
СРДП: | 45 |
СРД: | 225 |
Экзамен: | 1 семестр |
Өскемен
Усть-Каменогорск
2011
Силлабус разработан на кафедре «Химия, металлургия и обогащение» на основании Государственного общеобязательного стандарта образования ГОСО РК 7.10.046-2009 и ГОСО РК 5.04.034-2011 для студентов специальности 6D070900 «Металлургия»
Обсуждено на заседании кафедры «Химия, металлургия и обогащение»
Зав. кафедрой
Протокол №____ от _____________2011г.
Одобрено учебно-методическим советом Горно-металлургического факультета
Председатель
Протокол №____ от________________2011г.
Разработал
Д. т.н., профессор
Нормоконтролер
ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ЦЕЛИ/РЕЗУЛЬТАТЫ И КОМПЕТЕНЦИИ
Цели, соответствующие Дублинским дескрипторам 3 уровня обучения:
- системное понимание металлургических дисциплин, методов исследований;
- навыки планирования и проведения научных исследований;
- способности к разработке собственных оригинальных идей, заслуживающих публикации в журналах с импакт-фактором и патентования;
- умение распространять знания среди научного сообщества и широкой общественности;
Компетенции докторантуры:
знать и понимать:
- современные тенденции в развитии металлургических знаний;
- методологию научного познания;
- достижения мировой и отечественной науки в металлургии;
- социальную роль науки и образования;
- в совершенстве иностранный язык для международного сотрудничества;
уметь:
- планировать, организовывать и реализовывать исследования, характеризующиеся академической целостностью с использованием современных теорий и методов;
- анализировать достижения в области металлургии;
- генерировать собственные новые идеи, расширяющие границы научного познания, и распространять их в научном сообществе;
иметь навыки:
- критического анализа различных научных теорий и идей;
- аналитической и экспериментальной научной деятельности, с использованием современных компьютерных технологий;
- планирования и прогнозирования результатов исследований;
- публичных выступлений на международных научных форумах;
- научного письма и научной коммуникации;
- участия в научных проектах;
- управления творческим коллективом;
- работы с технической и патентной литературой;
- защиты прав интеллектуальной собственности;
- свободного общения на иностранном языке;
Быть компетентным:
- в области научной и педагогической деятельности;
- в методиках теоретических и экспериментальных исследований;
- в проведении экспертизы научных проектов;
- в вопросах вузовской подготовки специалистов;
- в вопросах межличностного общения.
СВЕДЕНИЯ О ПРЕПОДАВАТЕЛЕ И КОНТАКТНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Кафедра «Химия, металлургия и обогащение», факультет горно-металлургический (ауд. Г-3-121)
Преподаватель, ведущий занятия: , д. т.н., профессор.
Телефон рабочий: 8-7232-540-911
Аудиторные часы и время для консультаций: по расписанию занятий и графику работы преподавателя.
1 ХАРАКТЕРИСТИКА ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЕ МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ
Описание изучаемой дисциплины
Дисциплина «Физическое металловедение спеченных материалов» содержит теоретическую информацию по формированию макро-, микро-, суб - и наноструктуры порошков (гранул) и спеченных из них материалов. Акцентируется внимание на особенностях процессов кристаллизации, сегрегации применительно к высокоскоростному затвердеванию гранул. Систематизируется материал о методах формировании в материале армирующих фаз и их свойств. Дается методика расчетов упрочняющего эффекта дисперсного механизма упрочнения. Приводятся результаты инновационных разработок в области получения реакторных, медицинских и драгоценных материалов.
Цели изучения дисциплины
Сформировать у докторанта систему углубленных физических представлений о закономерностях «состав - структура - свойства». Привить навыки и методологию научной и педагогической деятельности. Закрепить теоретические знания при решении научных и инженерных задач применительно к исследованию и внедрению инновационных технологий в области порошковой металлургии и материаловедения.
Задачи изучения дисциплины
- Изучение особенностей формирования микроструктуры гранульных материалов;
- Изучение принципов, методов и закономерностей формирования дисперсных армирующих фаз в спеченных материалах;
- Обучение докторанта по использованию полученных знаний при анализе технологических процессов, конструировании материалов, при проведении НИР в области порошковой металлургии.
Пререквизиты
Для изучения дисциплины «Физическое металловедение» необходимы знания следующих дисциплин: «Материаловедение», «Процессы порошковой металлургии», «Физическая химия», «Металловедение».
Постреквизиты
Знания по дисциплине «Физическое металловедение» необходимы для понимания процессов, проходящих при обработке материалов по формированию их структуры и свойств, а также при разработке технологических процессов порошковой металлургии и инновационных проектов. Приобретенные знания необходимы для выполнения научных исследований по докторской диссертации и для научной интерпретации полученных результатов, для решения научно-практических задач в области металлургии.
2 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
2.1 Тематический план
Наименование темы, ее содержание | Трудоемкость ч | Рекомендуемая литература |
1 | 2 | 3 |
Лекционные занятия | ||
Тема 1. Атомно-кристаллическое строение металлов. Параметры кристаллической решетки. Дефекты кристаллической решетки | 2 | Учебное пособие «Физическое метал-ловедение спечен-ных материалов» |
Тема 2. Формирование субструктуры гранул. Особенности затвердевания гранул. | 2 | Учебное пособие «Физическое метал-ловедение спечен-ных материалов» |
Тема 3. Термическое и концентрационное переохлаждение. Поверхностная сегрегация. Электродинамическая обработка гранул. | 2 | Учебное пособие «Физическое метал-ловедение спечен-ных материалов» |
Тема 4. Формирование наноструктуры гранул. Механизмы упрочнения. | 2 | Учебное пособие «Физическое метал-ловедение спечен-ных материалов» |
Тема 5. Дисперсные армирующие фазы в металлах. Выделение дисперсной фазы, Морфология и напряженное состояние дисперсной фазы. | 2 | Учебное пособие «Физическое метал-ловедение спечен-ных материалов» |
Тема 6. Температура фазовых превращений и растворимость дисперсной фазы. Коалесценция и термодинамическая стабильность дисперсной фазы. | 2 | Учебное пособие «Физическое метал-ловедение спечен-ных материалов» |
Тема 7. Формирование дисперсной фазы внутренним окислением. Образование и стабильность аномальных зон ВНУО. Морфология выделений. Механические свойства материалов. | 2 | Учебное пособие «Физическое метал-ловедение спечен-ных материалов» |
1 | 2 | 3 |
Тема 8. Получение армированных материалов на основе серебра (Ag-CdO). | 2 | Учебное пособие «Физическое метал-ловедение спечен-ных материалов» |
Тема 9. Формирование дисперсной фазы химическим осаждением и механическим легированием | 2 | Учебное пособие «Физическое метал-ловедение спечен-ных материалов» |
Тема 10. Формирование структуры керметов. Роль жидкой фазы. Поверхностное натяжение. Поверхностная и межфазная энергия. Микроструктура керметов. | 2 | Учебное пособие «Физическое метал-ловедение спечен-ных материалов» |
Тема 11. Формирование структуры твердых сплавов. Физические свойства карбидов вольфрама, титана, тантала и ниобия. | 2 | Учебное пособие «Физическое метал-ловедение спечен-ных материалов» |
Тема 12. Спекание однокомпонентных систем | 2 | Учебное пособие «Физическое метал-ловедение спечен-ных материалов» |
Тема 13. Спекание многокомпонентных систем | 2 | Учебное пособие «Физическое метал-ловедение спечен-ных материалов» |
Тема 14. Методы активирования спекания | 2 | Учебное пособие «Физическое метал-ловедение спечен-ных материалов» |
Тема 15. Спекание под давлением | 2 | Учебное пособие «Физическое метал-ловедение спечен-ных материалов» |
Семинарские (практические) занятия | ||
Тема 1. Методика диффузионных расчетов | 5 | Учебное пособие «Физическое метал-ловедение спечен-ных материалов» |
Тема 2. Электронная микроскопия | 5 | |
Тема 3. Рентгеновский структурный анализ | 5 | |
Самостоятельная работа студента под руководством преподавателя | ||
Тема 1. Атомно-кристаллическое строение металлов. Параметры кристаллической решетки. Дефекты кристаллической решетки | 3 | Учебное пособие «Физическое метал-ловедение спечен-ных материалов» |
Тема 2. Формирование субструктуры гранул. Особенности затвердевания гранул. | 3 | Учебное пособие «Физическое метал-ловедение спечен-ных материалов» |
1 | 2 | 3 |
Тема 3. Термическое и концентрационное переохлаждение. Поверхностная сегрегация. Электродинамическая обработка гранул. | 3 | Учебное пособие «Физическое метал-ловедение спечен-ных материалов» |
Тема 4. Формирование наноструктуры гранул. Механизмы упрочнения. | 3 | Учебное пособие «Физическое метал-ловедение спечен-ных материалов» |
Тема 5. Дисперсные армирующие фазы в металлах. Выделение дисперсной фазы, Морфология и напряженное состояние дисперсной фазы. | 3 | Учебное пособие «Физическое метал-ловедение спечен-ных материалов» |
Тема 6. Температура фазовых превращений и растворимость дисперсной фазы. Коалесценция и термодинамическая стабильность дисперсной фазы. | 3 | Учебное пособие «Физическое метал-ловедение спечен-ных материалов» |
Тема 7. Формирование дисперсной фазы внутренним окислением. Образование и стабильность аномальных зон ВНУО. Морфология выделений. Механические свойства материалов. | 3 | Учебное пособие «Физическое метал-ловедение спечен-ных материалов» |
Тема 8. Получение армированных материалов на основе серебра (Ag-CdO). | 3 | Учебное пособие «Физическое метал-ловедение спечен-ных материалов» |
Тема 9. Формирование дисперсной фазы химическим осаждением и механическим легированием | 3 | Учебное пособие «Физическое метал-ловедение спечен-ных материалов» |
Тема 10. Формирование структуры керметов. Роль жидкой фазы. Поверхностное натяжение. Поверхностная и межфазная энергия. Микроструктура керметов. | 3 | Учебное пособие «Физическое метал-ловедение спечен-ных материалов» |
Тема 11. Формирование структуры твердых сплавов. Физические свойства карбидов вольфрама, титана, тантала и ниобия. | 3 | Учебное пособие «Физическое метал-ловедение спечен-ных материалов» |
Тема 12. Спекание однокомпонентных систем | 3 | Учебное пособие «Физическое метал-ловедение спечен-ных материалов» |
Тема 13. Спекание многокомпонентных систем | 3 | Учебное пособие «Физическое метал-ловедение спечен-ных материалов» |
1 | 2 | 3 |
Тема 14. Методы активирования спекания | 3 | Учебное пособие «Физическое метал-ловедение спечен-ных материалов» |
Тема 15. Спекание под давлением | 3 | Учебное пособие «Физическое метал-ловедение спечен-ных материалов» |
Примечание: Допускается заменять практические на лабораторные работы и проводить их на филиале кафедры АО УМЗ по исследованию качества материалов с использованием современных методик и аппаратуры.
2.2 Содержание и требования по оформлению отчета по практическим и лабораторным работам
2.2.1 Структура отчета:
- Введение (Применение и назначение методики, процесса, материала и т. д.)
- Физические основы метода (Привести схемы, описание, формулы объясняющие сущность метода).
- Методика анализа (последовательность действий, необходимых для выполнения анализа, определение погрешности).
- Привести выборку результатов анализа (30 шт) и провести статистическую обработку результатов.
2.2.2 Требования по оформлению отчета: оформление отчета должно строго соответствовать требованиям ГОСТ.
2.3 Задания для самостоятельной работы (СРД)
Тема | Цель и содержание задания | Рекомендуемая литература | Продолжи-тельность выполне-ния час | Форма контро-ля | Срок сдачи, неделя |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
Атомно-кристаллическое строение металлов. | Подготовка к занятиям | [1], [2] | 15 | Собесе-дование | 1 |
Формирование субструктуры гранул | Подготовка к занятиям | [1], [6], [8] | 15 | Собесе-дование | 2 |
Термическое и концентрационное переохлаждение | Подготовка к занятиям | [1], [6] | 15 | Собесе-дование | 3 |
Формирование наноструктуры гранул | Подготовка к занятиям | [1], [6] | 15 | Собесе-дование | 4 |
Дисперсные армирующие фазы в металлах | Подготовка к занятиям | [1], [3], [4] | 15 | Собесе-дование | 5 |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
Температура фазовых превращений и растворимость дисперсной фазы | Подготовка к занятиям | [1], [3], [4] | 15 | Собесе-дование | 6 |
Формирование дисперсной фазы внутренним окислением | Подготовка к занятиям | [1], [3], [4] | 15 | Собесе-дование | 7 |
Получение армированных материалов на основе серебра | Подготовка к занятиям | [1], [3], [4] | 15 | Собесе-дование | 8 |
Формирование дисперсной фазы химическим осаждением | Подготовка к занятиям | [1], [3], [4] | 15 | Собесе-дование | 9 |
Формирование структуры керметов | Подготовка к занятиям | [1], [7] | 15 | Собесе-дование | 10 |
Формирование структуры твердых сплавов | Подготовка к занятиям | [1], [7] | 15 | Собесе-дование | 11 |
Спекание однокомпонентных систем | Подготовка к занятиям | [1], [3] | 15 | Собесе-дование | 12 |
Спекание многокомпонентных систем | Подготовка к занятиям | [1], [3] | 15 | Собесе-дование | 13 |
Методы активирования спекания | Подготовка к занятиям | [1], [3] | 15 | Собесе-дование | 14 |
Спекание под давлением | Подготовка к занятиям | [1], [3] | 15 | Собесе-дование | 15 |
График выполнения и сдачи заданий по дисциплине
Вид контроля | Академический период обучения, неделя | ||||||||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | |
Посещаемость | * | * | * | * | * | * | * | * | * | * | * | * | * | * | * |
Конспекты лекций | * | * | |||||||||||||
Устный опрос | * | * | * | * | * | * | * | * | * | * | * | * | * | * | * |
Коллоквиум | * | * | * | ||||||||||||
Тестовый опрос | * | * | |||||||||||||
Реферат (отчет) | * | * | * | ||||||||||||
Эссе | |||||||||||||||
Рубежное тестирование | * | * |
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Основная литература
. «Физическое металловедение спеченных материалов»Учебное пособие. Усть-Каменогорск. Типография ВКГТУ. 2009г. , . Физика металлов. Киев, «Вища школа»,1986, 343 с. , . Дисперсноупрочненные материалы. –М.: Металлургия, 1974, 199 с. . Микромеханизмы дисперсного твердения сплавов. –М.: Металлургия, 1983, 165 с. , . Физическое металловедение бериллия. М., Атомиздат, 1968, 450с. Г, Х. Гесингер. Порошковая металлургия жаропрочных сплавов. Челябинск, «Металлургия», 1988, 318 с. Керметы. Под ред. Дж. Тинклпо, . –М.: Изд. «Иностранная литература». 1962, 367с. . Структура границ зерен в металлах. –М.: Металлургия, 1972, 157 с.
Дополнительная литература
. Термодинамика твердого состояния. Пер. с анг. –М.: Металлургия, 1968, 316 с. . Физика спекания. - М.: «Наука», 1967, 360 с. , . –ЖЭТФ, 1958, т. 35, №2, с. 479-492. . – ФТТ, 1967, т. 9, №4, с.1187-1191. , . Движение макроскопических включений в твердых телах. –М.: Металлургия, 1971, 344 с. Порошковая металлургия. Материалы IX Всесоюзной конференции. Рига. Изд-во Латв. Республ. Ин-та НТИИ, 1968, 350 с. .С. Рычков, , . Образование микропор в металлокерамическом бериллии при термической обработке. Усть-Каменогорск, «Вестник ВКГТУ», №3, 2003. Бериллий, наука и технология. /Под ред. Д. Вебстера. М.: Металлургия, 1984. , , . Дисперсионное упрочнение изостатически прессованного бериллия. «Материаловедение», №12, 2001, с 38-40. . Структура и свойства сплавов бериллия. М.: ЭИ, 1981. и др. Диффузионные процессы в бериллии. М.: ЭИ, 1981. . Окись бериллия. М.: Атомиздат, 1962. . Бериллий в сплавах. М.: Энергоатомиздат, 1986. , . Диспергирование жидких металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1983. Металлические стекла. /Под ред. Гилмана Дж. Дж. и ж. М.: Металлургия, 1984. . Гранулирование и охлаждение азотсодержащих удобрений. – М.: Химия, 1980. . Теория теплопроводности. М. Высш. шк.1967. , , . Экспериментально-аналитические исследования особенностей диспергирования расплава бериллия. «Вестник ВКГТУ», №4, 2004, с 153-160. , , . –М.: «Металловедение и термическая обработка металлов», 1966, №2, с. 11-13. Б , , А. Дю. Костенко, , . «Порошковая металлургия», 1971, №10, с.49-53. , . Серебро, сплавы и биметаллы на его основе. –М.: Металлургия, 1979. «Металлокерамические материалы и изделия». Труды 5-го респ. НТС. Ереван, Армянский комитет порошковой металлургии. 1969. T. H. Blakeley. Metal Ceramics: Structure, Manufacture and Properties, Rep. Battersea Politechnic, Lnd., 1954. , . Структура спеченных твердах сплавов. –М.: Металлургия, 1975. 248с. , . –«Изв. АН СССР, сер. Физ.», с. 550-552. . Легкие сплавы для новой техники. – Вести АН СССР, 1968, №8, с.95-106. , . Новые легкие высокомодульные бериллиево-алюминиевые сплавы типа «локаллой» для космических аппаратов. – Металловед. и терм. обраб. металлов. 1965,т.6, с. 55-57. , . Технологическая пластичность и свойства алюминий-берилиевых сплавов. //Цветные металлы. 2004. №10. С. 65-68. Актуальные проблемы порошковой металлургии. Под ред. , . –М.: Металлургия. 1990. 232с. , , . Разработка технологии получения титано-пористых имплантантов костных тканей. //Сб. трудов межд. Конф. Г. Усть-Каменогорск. 2006. Ю. А. Мутанов, . Способ получения пористых имплантантов на основе титана. Авт. свидетельство на изобретение №.17219 от 01.01.2001. , , и др. Влияние микролегирования на спекаемость и микроструктуру диоксида урана.//Материаловедение. 2001. №12.
4 ОЦЕНКА ЗНАНИЙ
4.1 Требования преподавателя
Требования преподавателя:
- посещение лекционных и практических занятий по расписанию является обязательным; присутствие докторанта на занятиях проверяется в начале занятий. В случае опоздания докторант должен бесшумно войти в аудиторию и включиться в работу, а в перерыве объяснить преподавателю причину опоздания; два опоздания на занятия приравниваются к одному пропуску занятия; оцениваемые в баллах работы следует сдавать в установленные сроки. За несвоевременную сдачу работ количество баллов снижается. Докторанты, не сдавшие все задания, к экзамену не допускаются; повторное прохождение докторантом рубежного контроля, в случае получения неудовлетворительной оценки, не допускается; докторанты, получившие средний рейтинг Рср = (Р1 + Р2)/2 менее 50%, к экзамену не допускаются; в течение занятий мобильные телефоны должны быть отключены; докторант обязан приходить на занятия в деловой одежде.
4.2 Критерии оценки
Оценка всех видов заданий осуществляется по 100-балльной системе.
Текущий контроль проводится на каждой неделе и включает контроль посещения лекций, практических занятий и выполнение самостоятельной работы.
Рубежный контроль знаний проводится на 7 и 15 неделях семестра в форме тестирования. Рейтинг складывается, исходя из следующих видов контроля*:
Аттестационный период | Вид контроля, удельный вес, % | ||||||||
Посещение занятий (за неделю) | Посещение практики (за неделю) | Устный опрос | Коллоквиум | Тестовый опрос | Реферат | Эссе | Рубежное тестирование | Всего | |
Рейтинг 1 | 4 | 3 | 10 | 5 | - | 5 | - | 24 | 100 |
Рейтинг 2 | 4 | 3 | 10 | 5 | - | 5 | - | 31 | 100 |
Экзамен по дисциплине проходит во время экзаменационной сессии в форме тестирования.
Итоговая оценка знаний студента по дисциплине включает:
- 40% результата, полученного на экзамене;
- 60% результатов текущей успеваемости.
Формула подсчета итоговой оценки:
, (1)
где Р1, Р2 – цифровые эквиваленты оценок первого, второго рейтингов соответственно;
Э – цифровой эквивалент оценки на экзамене.
Итоговая буквенная оценка и ее цифровой эквивалент в баллах:
Оценка по буквенной системе | Цифровой эквивалент баллов | Процентное содержание, % | Оценка по традиционной системе |
А | 4,0 | 95–100 | отлично |
А– | 3,67 | 90–94 | |
В+ | 3,33 | 85–89 | хорошо |
В | 3,0 | 80–84 | |
В– | 2,67 | 75–79 | |
С+ | 2,33 | 70–74 | удовлетворительно |
С | 2,0 | 65–69 | |
С– | 1,67 | 60–64 | |
D+ | 1,33 | 55–59 | |
D | 1,0 | 50–54 | |
F | 0 | 0–49 | неудовлетворительно |
