Бакалавриат
2022/2023
Введение в материаловедение
Статус:
Курс по выбору (Физика)
Направление:
03.03.02. Физика
Где читается:
Факультет физики
Когда читается:
4-й курс, 1, 2 модуль
Формат изучения:
без онлайн-курса
Охват аудитории:
для своего кампуса
Преподаватели:
Гнесин Иван Борисович
Язык:
русский
Кредиты:
4
Контактные часы:
40
Программа дисциплины
Аннотация
Курс «Введение в материаловедение» ставит основной целью формирование у студента представления о закономерностях связи состава, структуры и механических свойств на примере металлических материалов. В рамках курса учащиеся познакомятся с методами количественной оценки как различных параметров микроструктуры, так и механических свойств материалов, важных для их использования в различных условиях. Знакомство с основами современной теории пластической деформации, а также основными закономерностями формирования структуры при кристаллизации и термической обработке, позволит получить представления о взаимосвязи технологии получения со структурой и свойствами материала.
Цель освоения дисциплины
- Целями изучения дисциплины являются: сформировать у студента представления о закономерностях формирования связей состав – структура – механические свойства для материалов на основе металлов; ознакомить учащихся с характерными процессами структурообразования в поликристаллических материалах, их связью с технологией получения, а также с методами количественной оценки параметров формирующейся микроструктуры материалов; развить представления студентов о методах оценки механических свойств материалов, важных для их использования в различных условиях.
Планируемые результаты обучения
- Применяет физические методы теоретического и экспериментального исследования, методы математического анализа и моделирования для постановки задач по развитию, внедрению и коммерциализации новых наукоемких технологий.
- Представляет результаты проведенных физико-математических и прикладных исследований в виде конкретных рекомендаций, выраженных в терминах предметной области
- Использует знания современных проблем и новейших достижений физики в научно-исследовательской работе
- Анализирует, верифицирует, оценивает полноту информации в ходе профессиональной деятельности, при необходимости восполнять и синтезировать недостающую информацию.
Содержание учебной дисциплины
- Методы оценки прочности материалов. Механические испытания на растяжение,изгиб и сжатие. Диаграммы деформации. Условные и истинные напряжения. Пластичные и хрупкие материалы.
- Способы характеризации материалов. Понятия химического и фазового состава, микроструктуры. Структурно чувствительные и структурно нечувствительные свойства материалов.
- Твердость материалов. Измерения твердости по Виккерсу, Бринеллю, Роквеллу. Микротвердость. Связь твердости и прочности.
- Структура поликристаллического материала. Методы исследования микроструктуры, подготовка образцов для исследования микроструктуры. Следы реальных элементов структуры на плоскости шлифа. Первое и второе основные стереометрические соотношения.
- Порошковый и литейные варианты технологии получения материалов. Технологические стадии, достоинства и недостатки. Структура материала после кристаллизации / спекания. Зоны различной структуры и причины их возникновения. Зональная и дендритная ликвации.
- Деформация кристаллических материалов. Скольжение дислокаций. Изменение концентрации дислокаций при деформации. Влияние деформации на микроструктуру и механические свойства материала.
- Возврат и рекристаллизация. Влияние рекристаллизации на структуру и свойства материала. Горячая пластическая деформация (ГПД). Изменение структуры и свойств материала после ГПД. Области применения ГПД.
- Сплавы системы железо-углерод. Эвтектическое и эвтектоидное превращение в системе Fe-C. Реализующиеся структуры. Классификация сталей и чугунов.
- Распад аустенита. С - образные кривые для углеродистых сталей. Зависимость структуры сплава от температуры изотермического отжига и скорости охлаждения. Мартенсит. Механизм и необходимые условия мартенситного превращения.
- Основы термической обработки материалов. Отжиг, закалка, отпуск, старение. Основные фазовые и структурные превращения при термообработке, изменение структуры и свойств материала в результате термообработки.
- Легированные стали. Классификация легирующих элементов по типу влияния на полиморфные превращения в сплавах на основе железа.
- Медь и сплавы на ее основе. Латуни, бронзы. Деформируемые и литейные медные сплавы. Особенности фазового состава сплавов меди и их влияние на структуру и свойства сплава.
