Раздел 1. Элементы теоретических основ материаловедения и технологии получения материалов.

1.1Строение твердого тела.

Периодический закон. Кристаллы. Дефекты строения в реальных кристаллах. Диффузия. Аморфные тела.

1.2 Основы теории фазовых равновесий

Правило фаз Гиббса. Фазовые переходы 1 и 2 рода. Фазовое равновесие в однокомпонентных системах. Фазовое равновесие в двухкомпонентных системах. Диаграммы состояния. Магнитные превращения. Фазовое равновесие в системах на основе железа. Твердые растворы замещения и внедрения.

1.3 Процессы образования новой фазы.

Теория зародышеобразования. Равновесная и неравновесная кристаллизация. Кинетика аморфизации. Особенности плавления и кристаллизации аморфных тел.

 

Раздел 2. Механические свойства твердых тел.

2.1 Упругое поведение твердых тел.

Виды деформаций и напряжений. Закон Гука. Упругий гистерезис.

2.2 Пластическое поведение твердых тел.

Пластическая деформация. Напряжение сдвига. Деформационное упрочнений. Ползучесть и длительная прочность.

       2.3 Элементы механики разрушения.

Хрупкое и вязкое разрушение. Усталостное разрушение.

       2.4. Методы определения механических свойств материалов.

Конструкционная прочность. Механические статические испытания. Динамические испытания. Испытания на твердость. Механические свойства нанокристаллических материалов. Механические свойства аморфных материалов.

 

Раздел 3. Электрические свойства твердых тел.

3.1 Электронная структура твердых тел.

Классификация твердых тел по электропроводности. Заполнение энергетических зон электронами.

3.2 Электропроводность в металлах.

Влияние температуры. Влияние твердого раствора. Влияние наклепа. Влияние химических соединений. Сверхпроводимость. Электрические свойства аморфных сплавов. Электрическое сопротивление нанокристаллических материалов.

3.3 Электропроводность в полуповодниках.

Собственная проводимость. Примесная проводимость. Зависимость проводимости от температуры.

3.4 Электрические свойства твердых диэлектриков.

Электропроводность. Поляризация диэлектриков. Диэлектрические потери. Пробой диэлектриков.

 

Раздел 4. Магнитные свойства твердых тел.

4.1 Классификация магнетиков

Магнитная проницаемость и магнитный момент. =Намагниченность и магнитная восприимчивость. Диамагнетики. Парамагнетики. Ферромагнетики. Антиферромагнетики. Ферримагнетики.

4.2 Свойства ферромагнитных материаловю

Анизотропия магнитных свойств. Ферромагнитные домены. Магнитный гистерезис. Магнитная вязкость и вихревые токи Фуко. Магнитострикция. Влияние различных факторов на магнитные свойства. Магнитные свойства аморфных сплавов.

 

Раздел 5. Технологии получения и обработки материалов.

5.1 Способы получения монокристаллов.

5.2 Способы получения аморфных структур, нанокристаллических материалов и композитов.

5.3 Элементы технологии обработки металлов давлением.

Прокатка. Прессование. Волочение. Ковка. Объемная штамповка. Порошковая металлургия.

 

Раздел 6. Технологии получения основных металлических материалов.

6.1 Получение сплавов на основе железа.

Четыре передела железа. Чугуны и стали.

6.2 Получение сплавов на основе алюминия.

Получение глинозема. Электроктролитический способ выплавки алюминия. Классификация сплавов алюминия (магналии, авиали, дюралюмины, силумины)

6.2 Получение сплавов на основе меди.

Обогащение методом флотации. Получение рафинированной меди электролизом. Электротехническая медь. Латуни. Бронзы.

 

Раздел 7. Коррозия металлов и методы борьбы с ней.

7.1Типы коррозии.

Сплошная и питтинговая коррозии. Химическая, электрохимическая, биологическая, атмосферная коррозия. Коррозия неметаллических материалов.

7.2 Методы борьбы с коррозией.

Электрохимическая защита. Антикоррозионные покрытия.

 

Заключение

 

Проблемы современного материаловедения. Перспективные направления работ в данном направлении.

Практические занятия

Темы практических занятий с указанием разделов дисциплины, к которым они относятся, приведены в таблице 3.

Таблица 3 — Распределение практических занятий по разделам дисциплины

Номер раздела дисциплины	Тема практических занятий
2	Экспрессный неразрушающий анализ элементного состава материалов с использованием спектрометра «Матэксперт» научно-образовательного центра экспертизы, сертификации и проблем качества.
2	Оптическая и электронная микроскопия твердотельных материалов (НОЦ «Нанотехнологии и наноматериалы» УрФУ).
4	Технология производства фармпрепаратов на основе искусственных короткоживущих изотопов (центр ядерной медицины УрФУ).
5	Контрольная работа или коллоквиум.
6	Наноматериалы и современные нонотехнологии (лаборатория квантовой химии и спектроскопии ИХТТ УрО РАН)
.	Знакомство с сырьевой базой промышленности Уральского региона (экскурсия в учебный музей УГГА)
6	Круглый стол по обсуждению лучших самостоятельных работ студентов по тематике изучаемого курса.

6   Учебно-методическое обеспечение дисциплины

6.1   Рекомендуемая литература

6.1.1 Основная литература

1. Материаловедение. Технология конструкционных материалов: учебное пособие для студентов вузов/ под. Ред. В.С. Чередниченко. – 2-е изд., перераб. – М.: Омега-Л, 2006г. – 752 с.

2. Ржевская С.В. Материаловедение: Учебник для вузов. Из-во: Логос, 2004. 231 с.

3. Арзамасов Б.Н. Материаловедение. М.: Из-во Экзамен, 2009г. – 352с.

4. Волков Г.М. Материаловедение: Учебник для студентов вузов./ Из-во Академия. 2008 г.- 301 с.

 

6.1.2 Дополнительная литература

1. Ржевская С.В. Материаловедение. Практикум. Из-во: Логос, 2004.

121 с.

2. Фетисов Г.П., Гарифуллин Ф.А. Материаловедение. /Из-во «Мир и образование», 2009г. – 619 с.

3. Лахтин Ю.М., Леонтьев В.П. Материаловедение./ Из-во Альянс. 2009г. – 630с.

4. Раков Э.Г. нанотрубки и фуллерены. Уч. Пособие/ Из-во Логос, 2007г. – 324с.

 

6.2 Средства обеспечения освоения дисциплины

В процессе изучения дисциплины дополнительная литература и необходимые методические материалы передаются студентам в электронном виде.

Учебные фильмы:

Кристаллическое состояние вещества.

Кристаллизация металлов.

Полиморфные превращения в металлах.

Рекристаллизация металлов и сплавов.

Пластическая деформация.

Механическое разрушение металлов.

Ползучесть металлов.

Физические основы обработки металлов давлением.

Диффузия.

Основы металловедения.

Современная металлургия.

Хром, молибден, вольфрам. Свойства и применение.

Алюминий.

Магний и титан.

7   Материально-техническое обеспечение дисциплины

Занятия по дисциплине проводятся в обычной аудитории, оснащенной классной доской. При проведении практических и семинарских занятий необходимо наличие мультимедиапроектора.

 

8   Методические рекомендации по организации изучения
дисциплины

Рекомендации для преподавателя включают в себя следующее:

1. Преподаватель

обеспечивает разработку документов, регламентирующих учебный процесс дисциплины:

– календарный план аудиторных занятий,

– план-график самостоятельной работы,

– заданий для подготовки к коллоквиумам, семинарам и практическим занятиям,

– показатели и критерии текущего и итогового контроля по дисциплине - БРСД (порядок формирование итоговой оценки),

составляет

– перечень рекомендуемой литературы,

– перечень вопросов для подготовки к контрольным работам;

– обеспечивает все виды занятий необходимыми методическими материалами и разработками.

2. Преподаватель организует процесс изучения дисциплины в соответствии с документами, регламентирующими этот процесс.

3. Преподаватель, на первом занятии по дисциплине, доводит до сведения студентов, разъясняет и передает им в печатной или электронной форме следующие регламентирующие документы:

– календарный план аудиторных занятий,

– показатели и критерии текущего и итогового контроля по дисциплине - БРСД (порядок формирования итоговой оценки).

По мере изучения соответсвующих разделов дисциплины преподаватель передает студентам

– перечень вопросов для подготовки к контрольным работам;

– задания для подготовки к коллоквиумам, семинарам и практическим занятиям.

4. Преподаватель осуществляет мониторинг результативности и эффективности учебного процесса дисциплины:

– обеспечивает выполнение календарного плана аудиторных занятий; результаты представляет в виде реализованного плана занятий по дисциплине;

– контролирует участие студентов в аудиторных занятиях, отражая процесс в виде контрольного листа участия каждого студентов в аудиторной работе;

– ведет с помощью контрольного листа учет качества и своевременности выполнения студентами контрольных заданий и самостоятельных работ;

– с использованием регламентирующих документов и данных перечисленных контрольных листов ведет работу по своевременному предупреждению отставания студентов от намеченного графика учебных работ;

– в конце процесса изучения дисциплины оформляет контрольный лист итогового контроля и доводит его данные до сведения студентов;

– после проведения итогового контроля организует анкетирование студентов с целью получения данных обратной связи о реализованном процессе изучения дисциплины.

5. По завершении процесса изучения дисциплины на основании данных мониторинга, итогового контроля и обратной связи от студентов преподаватель обязан проанализировать осуществленную деятельность и достигнутые результаты и подготовить отчет о результатах процесса изучения дисциплины, при необходимости наметить мероприятия для улучшений.

Рекомендации для студента включают в себя следующее:

Выполнение всех требований, изложенных в регламентирующих документах, переданных преподавателем, в т.ч. обязательное участие и посещение всех аудиторных занятий, осуществление самостоятельной работы по дисциплине и своевременное выполнение всех контрольных мероприятий.