Наименование

дисциплины

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И ТЕРМООБРАБОТКА

 

Курс

3

Семестр

5

Трудоемкость

3 ЗЕ,180 ч (68 ч ауд. зан.)

Виды занятий

ЛК, ЛР

Формы аттестации

 экзамен

Интерактивные формы обучения

Интерактивные лекции, демонстрационный эксперимент, исследовательский практикум, конференции,  дискуссии и др.

Цели освоения дисциплины

 

Формирование представлений об основных закономерностях, определяющих строение и свойства металлических и неметаллических материалов, получение необходимых знаний для установления связи между качественным и количественным составом, структурой и свойствами  материалов, а также для изучения  закономерностей их изменения при механических, физико-химических, тепловых и других видах воздействия

Место дисциплины в структуре ООП

 

Дисциплина по выбору вариативной части, базируется на результатах изучения дисциплин базовой и вариативной части, в том числе физики,  кристаллографии, математики, неорганической и физической химии, электрохимии

Основное содержание

Модуль 1.Предмет материаловедения. Структура, основные свойства материалов

Предмет и содержание дисциплины. Задачи  курса и его роль в современной науке и технике. Атом, молекула, химическая связь. Агрегатные состояния вещества. Сущность кристаллического строения. Типы связей в кристаллических структурах. Основные типы кристаллических решеток по типу химической связи. Основные свойства твердого вещества. Механические, электрические и магнитные свойства материалов. Коррозионная стойкость. Температурные характеристики. Технологические свойства. Выбор материала для производства изделия.

Модуль 2. Строение металлических материалов. Термодинамика сплавов

Основные свойства и классификация металлов. Атомно-кристаллическое строение металлов. Основные понятия о кристаллах. Симметрия структуры кристаллов. Формы кристаллов. Индексация кристаллографических плоскостей. Анизотропия свойств кристаллов. Сингонии. 14 решеток Браве. Описание кристаллохимических ячеек. Определение числа атомов в элементарной ячейке. Совершенные и несовершенные кристаллы. Типы дефектов в кристаллических структурах. Точечные дефекты Шоттки и Френкеля. Скопление вакансий (кластеры). Протяженные или линейные дефекты. Краевые и винтовые дислокации. Оценка степени искаженности кристаллической решетки с помощью вектора Бюргерса. Полиморфные превращения.

Процессы плавления и кристаллизации. Самопроизвольная кристаллизация. Центры кристаллизации и скорость роста кристаллов. Фазовое состояние вещества. Фазы и структура в металлических сплавах. Гомогенный сплав (твердый раствор). Твердые растворы замещения, внедрения, вычитания. Упорядоченные твердые растворы. Гетерогенная смесь. Интерметаллические соединения.   Химические соединения металлов с неметаллами.

Фазовые равновесия в многокомпонентных системах. Термодинамический анализ металлических сплавов. Условия равновесия. Число степеней свободы. Вариантность системы. Правило фаз Гиббса. Диаграмма состояния сплавов. Построение диаграммы состояния аналитическим методом. Экспериментальные методы построения диаграмм состояний и анализ их основных типов. Диаграмма состояния двойных сплавов при отсутст­вии взаимной растворимости, при неограниченной и ограниченной растворимости в твердом состоянии, с образованием химических соеди­нений. Связь диаграммы состояния c физико-механическими свойствами.

Модуль 3. Металлические сплавы и их свойства

Железоуглеродистые сплавы. Железо и его свойства. Взаимодействие железа с углеродом. Диаграм­ма состояния железо-цементит. Компоненты, фазы, структурные составляющие сталей и чугунов, их характеристики, условия образования и свойства. Углеродистые и легиро­ванные стали. Влияние углерода и постоянных примесей на свойства стали. Влияние легирующих элементов на свойства стали. Классификация и маркировка легированных сталей. Чугун. Структура и свойства чугуна. Влияние примесей. Серый, белый и ковкий чугун. Марки серых и высокопрочных чугунов. Цветные металлы и их сплавы (медь, алюминий, цинк, олово). Сплавы драгоценных металлов (золото, серебро, платина, палладий, родий).

Модуль 4. Неметаллические материалы

Общая характеристика неметаллических материалов, применяемых в ювелирной технике. Классификация неметаллических материа­лов: силикатные и полимерные материалы. Общая характеристика силикатных материалов и особенности их применения. Зависимость химической стой­кости силикатных материалов от химического и минералогического сос­тава, пористости, структуры, характера агрессивной среды, других факторов. Общая характеристика и классификация полимер­ных материалов. Взаимодействие полимерных материалов с физи­чески и химически активными средами. Стеклопластики. Материалы на основе каучуков. Композиционные материалы с различными типами матриц и наполнителей.

Модуль 5. Термическая и химико-термическая обработка сплавов

Классификация видов термической обработки. Отжиг, нормализация, закалка, отпуск (старение) металлов, термомеханическая обработка. Назначение термической обработки. Температура и продолжительность термической обработки. Способы закалки и закалочные среды. Влияние термической обработки на свойства сплавов. Химико-термическая обработка. Цементация, азотирование, цианирование, алитирование, хромирование, силицирование.

Формируемые компетенции

  • готовность использовать знания о современной физической картине мира, пространственно-временных закономерностях, строении вещества для понимания окружающего мира и явлений природы (ОПК-2);
  • готовность использовать знания о строении вещества, в природе химической связи в различных классах химических соединений для понимания свойств материалов и механизма химических процессов, протекающих в окружающем мире (ОПК-3);
  • готовность проводить стандартные и сертификационные испытания материалов, изделий и технологических процессов (ПК-17).

Образовательные результаты

 

Знания: основные классы и стандарты составов материалов и комплекса их свойств; об основных положениях о внешнем и внутреннем строении, а также природе химической связи кристаллических образований; о взаимосвязи физических, физико-химических и химических свойств твердых тел; о закономерностях, связывающих состав и структуру материалов с их технологическими и эксплуатационными характеристиками; о характере их изменения при механических, физико-химических, тепловых и других видах воздействия; системный подход как методическую основу для выбора материала, способов получения, методов обработки;

Умения: применять полученные знания при теоретическом анализе, компьютерном моделировании и экспериментальном исследовании строения кристаллических образований, находить взаимосвязь между природой твердых тел и процессами, которые могут в них протекать при тепловых, механических, физико-химических и других видах воздействия; правильно формулировать задачу при постановке исследования  и разрабатывать пути ее решения; выбирать материал, обладающий необходимым комплексом служебных и эстетических, свойств;

Владение: методами исследования строения твердого тела и анализа результатов определения физических, физико-химических и механических характеристик твердых тел; техникой электрохимических измерений; отечественной и зарубежной информацией об областях применения и перспективах развития дисциплины.

 

Взаимосвязь дисциплины с профессиональной деятельностью выпускника

Освоение дисциплины обеспечивает решение выпускником задач будущей профессиональной деятельности (научно-исследовательской, производственно-технологической, педагогической), связанной с проектированием и изготовлением художественных изделий с использованием процессов нанесения покрытий

Ответственная кафедра

Кафедра технологии электрохимических производств

Составители

Подписи

к.т.н., доцент Румянцева К.Е.

 

Заведующий кафедрой, к.т.н., доцент Шеханов Р.Ф.

 

Дата

 

 

Декан факультета ____________________________

(подпись)

М.П.