Правительство Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
"Национальный исследовательский университет
"Высшая школа экономики"
Московский институт электроники и математики Национального
исследовательского университета "Высшая школа экономики"
Факультет электроники и телекоммуникаций
Программа дисциплины
"Физическое материаловедение"
для специальности 222900.62 «Нанотехнологии и микросистемная техника» подготовки бакалавра
Автор программы:
Бондаренко Г.Г., д.ф.-м.н.,профессор, gbondarenko@hse.ru
Одобрена на заседании кафедры «Микросистемная техника, материаловедение и технологии» «___»____________ 2013г
Зав. кафедрой:
В.П.Кулагин
Рекомендована секцией УМС [Введите название секции УМС] «___»____________ 20 г
Председатель [Введите И.О. Фамилия]
Утверждена УС факультета [Введите название факультета] «___»_____________20 г.
Ученый секретарь [Введите И.О. Фамилия] ________________________ [подпись]
Москва, 2013
Настоящая программа не может быть использована другими подразделениями университета и другими вузами без разрешения кафедры-разработчика программы.
I. Пояснительная записка
Курс "Физическое материаловедение" читается студентам второго года обучения специальности 222900.62 «Нанотехнологии и микросистемная техника» факультета электроники и телекоммуникаций МИЭМ НИУ ВШЭ. Общая продолжительность курса составляет 28 недель. Курс проводится во 2-ом модуле осеннего семестра (ноябрь-декабрь) и 3-4 модулях весеннего семестра.
Количество лекций (часы): 46
Количество лабораторных работ (часы): 20.
Количество практических занятий (часы): 28.
Кроме того, учебным планом предусмотрено выполнение студентами домашнего задания, написание реферата и контрольной работы.
1.Цель и задачи курса
Цель курса «Физическое материаловедение» заключается в том, чтобы дать студентам углубленное представление о теоретических основах создания материалов, а также структурных фаз и систем, их строении, методах получения и обработки, свойствах, влииянии на их рабочие характеристики различных эксплуатационных факторов ( температуры, давления, механических, термических, радиационных воздействий ).
Для достижения поставленной цели реализуются следующие задачи:
- раскрываются закономерности кристаллизации и рекристаллизации, термодинамики фазового равновесия и фазовых превращений, особенности строения и свойств материалов и влияние на них различных факторов (среды, обработки, температуры, химического состава и др.);
- рассматриваются основные способы улучшения свойств материалов (целенаправленное легирование, оптимизация структуры, термическая, химико-термическая и другие виды модифицирующей обработки);
- демонстрируются разнообразные примеры использования материалов в современных устройствах и изделиях.
2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата:
Дисциплина «Физическое материаловедение» относится к базовой части профессионального цикла (Б.3.Б).
Дисциплина требует наличия у студента знаний, умений и навыков, полученных в ходе изучения дисциплин «Математика», «Физика», «Химия», «Физика кристаллов». Для изучения дисциплины студент должен обладать следующими компетенциями:
ОК-6 – способностью стремиться к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства;
ОК-10 – способностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования.
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
ПК-1 – способность представить адекватную современному уровню знаний научную картину мира на основе знания основных положений, законов и методов естественных наук и математики;
ПК-8 – способность собирать, анализировать и систематизировать отечественную и зарубежную научно-техническую информацию по тематике исследования в области нанотехнологии.
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать: механизмы кристаллизации и рекристаллизации, фазовых превращений, основы теории фазового равновесия, кристаллического строения и структурных несовершенств, термической, химико-термической и других видов модифицирующей обработки материалов;
Уметь: предсказать поведение материалов под действием различных факторов (среды, обработки, температуры, химического состава и др.), проводить анализ диаграмм состояния сплавов, выбирать оптимальные режимы термической и химико-термической обработки материалов;
Владеть: методами анализа стркутуры и выбора вида обработки реальных материалов для улучшения их эксплуатационных свойств.
4.Формы контроля
Курс «Физическое материаловедение» предполагает текущий и рубежный контроль. В качестве текущего контроля выступают контрольная работа, домашнее задание, реферат, рубежного контроля – зачет и экзамен.
Структура итоговой оценки
Кумулятивная оценка складывается из нескольких элементов:
Для 2-го модуля:
работа на практических занятиях — 15%:
результаты освоения устройства и принципов работы экспериментального оборудования, а также методик определения характеристик физико-механических свойств материалов;
активность при выполнении практических работ и обсуждении их результатов;
защита теоретической и практической частей работы.
контрольная работа — 25%:
– зачет — 60%:
устные ответы (с подготовкой) на вопросы по темам курса. полнота и содержательность ответов на вопросы.
Для 3-го и 4-го модуля:
выполнение лабораторных работ — 10%:
активность и самостоятельность при выполнении лабораторных работ;
оформление отчета и защита лабораторной работы;
работа на практических занятиях — 10%:
результаты освоения устройства и принципов работы экспериментального оборудования, а также методик определения характеристик физико-механических свойств материалов;
активность при выполнении практических работ и обсуждении их результатов;
защита теоретической и практической частей работы.
домашнее задание — 10%:
письменная домашняя работа
реферат — 10%:
полнота раскрытия темы;
оформление (электронный и бумажный вариант);
защита теоретической части реферата.
– экзамен — 60%:
устные ответы (с подготовкой) на вопросы экзаменационного билета, полнота и содержательность ответов на вопросы.
II. Тематический план учебной дисциплины
№№
|
Название темы
|
Лекции (час.)
|
Лабораторные работы (час.)
|
Практические занятия (час.)
|
Самостоятельная работа (час.)
|
1 1
|
Введение
|
2
|
|
-
|
2
|
22
|
Кристаллическое строение материалов
|
2
|
-
|
8
|
10
|
33
|
Кристаллизация
|
6
|
4
|
-
|
8
|
44
|
Строение и фазовый состав сплавов
|
6
|
6
|
6
|
14
|
55
|
Диаграммы фазового равновесия сплавов
|
10
|
4
|
4
|
28
|
66
|
Пластическая деформация и рекристаллизация, механические свойства
|
4
|
-
|
-
|
4
|
77
|
Термическая и химико-термическая обработка материалов
|
16
|
6
|
10
|
20
|
|
Всего
|
46
|
20
|
28
|
86
|
III. Содержание программы
.
Тема 1. Введение.
Физическое материаловедение как наука, его место и значение в современном научно-техническом прогрессе. Принципы выбора материалов для практического применения в различных областях техники
Тема 2. Кристаллическое строение материалов
Аморфные и кристаллические твердые тела. Типы межатомных связей в твердых телах. Понятие «кристалл». Основные свойства: однородность, анизотропия, спайность и др. Понятие об идеальном и реальном кристаллах. Типы кристаллических решеток, индексы Миллера. Основные типы дефектов в кристаллах. Методы анализа структуры материалов.
Тема 3. Кристаллизация
Энергетические условия процесса кристаллизации. Механизм процесса кристаллизации. Самопроизвольная и несамопроизвлольная кристаллизация. Форма кристаллов и строение слитка. Полиморфные превращения в твердом состоянии. Магнитные превращения. Получение монокристаллов и эпитаксиальных пленок. Получение аморфных сплавов – металлических стекол. Основные способы получения сплавов на производстве и в лабораторных условиях. Индукционная плавка, дуговая плавка с расходуемым и нерасходуемым электродом, плавка во взвешенном состоянии.
Тема 4. Строение и фазовый состав сплавов
Виды сплавов. Компонент, фаза. Механическая смесь. Твердые растворы. Виды твердых растворов: замещения, внедрения, регулярные, разбавленные, упорядоченные – с дальним и ближним порядком. Виды твердых фаз : чистые компоненты, химические соединения, промежуточные фазы (фазы Лавеса, сигма-фазы, электронные соединения – фазы Юм-Розери). Термодинамика фазовых превращений. Изменение свободной энергии при зарождении новой фазы в жидком и твердом состояниях. Критический зародыш. Строение межфазных границ и их роль при фазовом превращении и росте монокристаллических пленок. Гомогенное и гетерогенное зарождение. Метастабильные фазы.
Тема 5. Диаграммы фазового равновесия сплавов
Сущность и значение диаграмм состояния (фазового равновесия). Правило фаз. Термодинамические основы построения диаграмм состояния. Фазовые переходы первого и второго рода, примеры. Основные типы диаграмм фазового равновесия двойных сплавов. Диаграмма состояния с неограниченной растворимостью компонентов. Правило рычага, ликвация, коэффициент распределения, принцип зонной очистки. Диаграммы состояния с ограниченной растворимостью эвтектического и перитектического типов. Диаграммы состояния с химическими соединениями, промежуточными фазами, с монотектическим превращением. Диаграммы состояния с полиморфным превращением на примене системы железо-карбид железа. Диаграммы состояния систем твердых растворов на основе полиморфных модификаций компонентов на примере сплавов титана и железа. Понятие о диаграммах состояния тройных и четверных систем. Отклонения от равновесного состояния. Понятие о диаграммах состояния Р-Т и Р-Т-Х.
Связь свойств сплавов с их строением (законы Курнакова). Роль диаграмм состояния в материаловедении и технологии материалов. Понятие о методах построения диаграмм состояния – дилатометрическом, термографическом и др.
Тема 6. Пластическая деформация и рекристаллизация, механические свойства
Назначение пластической деформации, понятие о способах ее осуществления (ковка, штамповка, горячая и холодная прокатка, волочение). Основные характеристики механических свойств при упругой и пластической деформации. Пластическая деформация скольжением и двойникованием. Понятие о зрупком и вязком типах разрушения. Наклеп. Понятие о текстуре деформации.
Влияние нагрева на структуру и физико-механические свойства пластически деформированных металлов. Возврат, полигонизация, рекристаллизация обработки (первичная рекристаллизация), вторичная рекристаллизация, текстура. Влияние возврата и рекристаллизации на свойства. Холодная и горячая деформация.
Тема 7. Термическая и химико-термическая обработка материалов
Сущность термической обработки и ее назначение. Классификация процессов термической обработки. Напряжения, возникающие в детали при нагреве и охлаждении.
Среды обработки материалов - контролируемые аимосферы. Классификация контролируемых атмосфер по характеру химического взаимодействия с металлами, сплавами и полупроводниками. Закономерности взаимодействия газовых сред с металлами и восстановление окислов. Роль атмосферы водород-водяной пар, кислород-азот. Окисляемость металлов и сплавов. Термодинамика процесса окисления. Защитные атмосферы вакуума, инертных газов. Внутреннее окисление. Понятие о методах очистки газов.
Виды отжига и его назначение. Отжиг 1-го рода, отжиг 2-го рода. Рекристаллизационный отжиг : низкотемпературный, высокотемпературный, рафинирующий. Отжиг гетерогенных сплавов. Гомогенизирующий (диффузионный) отжиг. Назначение отжига пленочных материалов.
Закалка. Сущность закалки как процесса фиксации метастабильных фаз. Закалка без полиморфного преврашения (фиксация пересыщенного твердого раствора). Аустенитное диффузионное превращение. С-образнве кривые. Закалка с полиморфным мартенситным преврашением. Критическая скорость охлаждения при закалке. Определение мартенситного преврашения. Термодинамика, механизм мартенситных преврашений. Морфология мартенситных фаз, влияние деформации. Эффект памяти формы. Примеры мартенситных преврашений. Мартенситное преврашение в стали углеродистой и безуглеродистой, титановых, медных сплавах. Изменение свойств при мартенситных превращениях. Понятие о превращениях бейнитного типа.
Отпуск закаленной стали, изменение структуры и свойств. Сущность изменения структуры и свойств дисперсионно-твердеющих сплавов при старении на примере сплавов системы алюминий-медь. Зоны Гинье-Престона. Морфология частиц выделений, модулированные структуры. Старение как стабилизирующая обработка.
Понятие о химико-термической обработке, ее сущность и назначение. Примеры химико-термической обработки (цементация, азотирование сталей, борирование, диффузионная металлизация). Понятие о термомеханической обработке.
IV. Лабораторные работы
№ п/п
|
Модуль
|
№ темы
курса
|
Наименование лабораторных работ
|
Трудо-емкость
(часы)
|
1.
|
3
|
3
|
Распределение примесей в кристаллах, выращенных методами кристаллизации из жидкой фазы
|
4
|
2.
|
3
|
4
|
Изучение диффузионного роста частиц новой фазы в металлических сплавах
|
6
|
3.
|
4
|
5
|
Связь микроструктуры железоуглеродистых сплавов с диаграммой состояния
|
4
|
4.
|
4
|
7
|
Влияние термической обработки на структуру и свойства углеродистой доэвтектоидной стали
|
6
|
V. Практические занятия
№ п/п
|
Модуль
|
№ темы
курса
|
Наименование практических занятий
|
Трудо-емкость
(часы)
|
1.
|
2
|
2
|
Металлографический анализ металлов и сплавов
|
4
|
2.
|
2
|
2
|
Исследование поверхности твердого тела методом атомно-силовой микроскопии
|
2
|
3.
|
2
|
2
|
Изучение кристаллических решеток металлов и полупроводников
|
2
|
4
|
3
|
4
|
Анадиз микроморфологии твердотельных объектов методом растровой электронной микроскопии
|
2
|
5
|
3
|
4
|
Определение химического состава вещества методом микрорентгеноспектрального анализа
|
4
|
6.
|
3
|
5
|
Изучение диаграмм состояния двойных сплавов
|
4
|
7.
|
4
|
7
|
Термическая обработка дуралюмина
|
4
|
8.
|
4
|
7
|
Изучение химической и диффузионной кинетики процесса термической диссоциации соединений способом непрерывного взвешивания на вакуумных микровесах
|
4
|
9.
|
3
|
7
|
Выбор проводниковых и резистивных материалов для практических применений
|
2
|
VI. Темы рефератов
1. Кристаллизация материалов.
2. Фазовые превращения в сплавах.
3. Рекристаллизационные процессы в материалах.
4.Контролируемые атмрсферы и их роль в процессах термической обработки материалов..
5.Виды отжига – отжиг 1-го рода, отжиг 2-го рода, влияние отжига на структуру и свойства материалов.
6. Аустенитное диффузионное превращении кго втияние на структуру и физико-механические свойства эвтектоидной стали.
7. Старение алюминий-медных дисперсионно-твердеющих сплавов и его влияние на структуру и физико-механические свойства. Зоны Гинье-Престона.
8. Мартенситное превращение: механизм процесса, мартенситные фазы.
9. Фазовые превращения бейнитного типа.
10.Химико-термическая обработка и ее влияние на структуру и физико-механические свойства сплавов.
11. Термомеханическая обработка и ее влияние на структуру и физико-механические свойства сплавов.
VII. Варианты домашнего задания
Вариант 1
1.Построить диаграмму состояния с неограниченной растворимостью компонентов друг в друге. Конкретную систему из двух элементов задает преподаватель. Указать линии и лбласти диаграммы состояния. Дать определение компонента, фазы, какие фазы существуют в данной системе.
2.Построить кривую охлаждения заданного двойного сплава. Описать фазовые и структурные изменения, происходящие при охлаждении сплава. В одно- и двухфазных областях определить состав и количество фаз.
Вариант 2
1.Построить диаграмму состояния с ограниченной растворимостью компонентов друг в друге. Конкретную систему из двух элементов задает преподаватель.
2.Построить кривую охлаждения заданного двойного сплава и нарисовать схему структур: а)заэвтектического сплава, б)эвтектического сплава, в) сплава, лежащего в гомогенной области диаграммы, г) сплава, имеющего переменную растворимость компонентов в твердом состоянии. Определить состав и количество фаз в сплавах, фигуративные точки которых лежат в одно- и двухфазных областях.
Вариант 3
1.Построить диаграмму состояния с полной нерастворимостью компонентов друг в друге и ограниченной растворимостью одного из компонентов в другом Конкретную систему из двух элементов задает преподаватель.
2.Построить кривую охлаждения заданного двойного сплава. Описать фазовые и структурные изменения, происходящие при охлаждении сплава. В одно- и двухфазных областях определить состав и количество фаз. Применить правило отрезков в разных точках и областях диаграммы.
Вариант 4
1.Построить диаграмму состояния с химическим соединением и отсутствием растворимости компонентов друг в друге в твердом состоянии . Конкретную систему из двух элементов задает преподаватель.
2..Построить кривые охлаждения заданных двойных сплавов и нарисовать схему структур, которые есть в данных сплавах, например: а) доэвтектического сплава, б)заэвтектического сплава, б)эвтектического сплава, в) сплава, лежащего в гомогенной области диаграммы, г) сплава, имеющего переменную растворимость компонентов в твердом состоянии. Определить состав и количество фаз в сплавах, фигуративные точки которых лежат в одно- и двухфазных областях. Применить правило рычага в двухфазных областях диаграммы, определить состав и количество фаз в до - , за – и эвтектическом сплавах при одной и той же температуре ниже температуры эвтектики, сравнить фазовое строение этих сплавов.
Вариант 5
1.Построить диаграмму состояния с химическим соединением и ограниченной растворимостью одного из компонентов в другом. Конкретную систему из двух элементов задает преподаватель.
2.Построить кривые охлаждения заданных двойных сплавов и нарисовать схему структур, которые есть в данных сплавах, например:: а) доэвтектического сплава, б)заэвтектического сплава, б)эвтектического сплава, в) сплава, лежащего в гомогенной области диаграммы, г) сплава, имеющего переменную растворимость компонентов в твердом состоянии. Определить состав и количество фаз в сплавах, фигуративные точки которых лежат в одно- и двухфазных областях. Применить правило рычага в двухфазных областях диаграммы, определить состав и количество фаз в до - , за – и эвтектическом сплавах при одной и той же температуре ниже температуры эвтектики, сравнить фазовое строение этих сплавов.
Вариант 6
1.Построить диаграмму состояния с химическим соединением и взаимной ограниченной растворимостью компонентов друг в друге. Конкретную систему из двух элементов задает преподаватель.
2.Построить кривые охлаждения заданных двойных сплавов и нарисовать схему структур, которые есть в данных сплавах, например:: а) доэвтектического сплава, б)заэвтектического сплава, б)эвтектического сплава, в) сплава, лежащего в гомогенной области диаграммы, г) сплава, имеющего переменную растворимость компонентов в твердом состоянии. Определить состав и количество фаз в сплавах, фигуративные точки которых лежат в одно- и двухфазных областях. Применить правило рычага в двухфазных областях диаграммы, определить состав и количество фаз в до - , за – и эвтектическом сплавах при одной и той же температуре ниже температуры эвтектики, сравнить фазовое строение этих сплавов.
Вариант 7
1.Построить диаграмму состояния с химическим соединением и с взаимной ограниченной растворимостью и растворимостью компонентов в химическом соединении. Конкретную систему из двух элементов задает преподаватель.
2.Построить кривые охлаждения заданных двойных сплавов и нарисовать схему структур, которые есть в данных сплавах, например:: а) доэвтектического сплава, б)заэвтектического сплава, б)эвтектического сплава, в) сплава, лежащего в гомогенной области диаграммы, г) сплава, имеющего переменную растворимость компонентов в твердом состоянии. Определить состав и количество фаз в сплавах, фигуративные точки которых лежат в одно- и двухфазных областях. Применить правило рычага в двухфазных областях диаграммы, определить состав и количество фаз в до - , за – и эвтектическом сплавах при одной и той же температуре ниже температуры эвтектики, сравнить фазовое строение этих сплавов.
VIII. Учебно - методическое обеспечение дисциплины
а) основная рекомендуемая литература:
1.Бондаренко Г.Г., Кабанова Т.А., Рыбалко В.В. Материаловедение. Учебник для студентов вузов (под ред. Г.Г.Бондаренко). М., Высшая школа, 2007, 357 с.
2. Новиков И.И., Золоторевский В.С., Портной В.К. и др. Металловедение. Учебник. В 2-х томах. М., МИСиС, 2009; т.1,496с.; т.2.,528 с.
3. Арзамасов Б.Н., Макарова В.И., Мухин Г.Г. и др. Материаловедение. Учебник для вузов.М., изд. МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2008, 648 с.
б) дополнительная литература:
1. Анциферов В.Н., Бездудный Ф.Ф., Бондаренко Г.Г. и др. Новые материалы ( под ред. Карабасова Ю.С.). М., МИСиС, 2002, 736 с.
2. Паршин А.М., Тихонов А.Н., Бондаренко Г.Г. и др. Хрестоматия и специальные вопросы металловедения. СПб, изд-во СПбГТУ, 1998, 304 с.
3. Готтштайн Г. Физико-химические основы материаловедения («Лучший зарубежный учебник», пер. с англ.). М., Бином, Лаборатория знаний, 2009,400с.
4. Материаловедение и технология металлов. Учебник для студентов вузов (под ред. Г.П.Фетисова). 6-е изд. М.. Высшая школа, 2008, 877 с.
5. Поздняков В.А. Физическое материаловедение наноструктурных материалов. Учебное пособие. М.,МГИУ,2007,424с.
6. Солнцев Ю.П., Пирайнен В.Ю., Вологжанина С.А. Материаловедение специальных отраслей машиностроения. Учебное пособие. СПб, Химиздат, 2007, 724с.
7. Горелик С.С., Дашевский М.Я. Материаловедение полупроводников и диэлектриков. 2-е изд. М., МИСиС, 2003,480с.
8. Домбровский Ю.М. Физические свойства металлов и сплавов:Учебное пособие. – Ростов н/Д:Издательский центр ДГТУ, 2004. – 246 с.
9. Материаловедение. Технология конструкционных материалов (под ред. В.С. Чередниченко). Учебное пособие для студентов вузов. М., Омега-Л, 2006, 752 с.
в) учебно-методические материалы
1. Методические указания к лабораторной работе «Распределение примесей в кристаллах, выращенных методами кристаллизации из жидкой фазы» (сост. Хвостикова В.Д.). М., МИЭМ, 1985, 16с.
2. Методические указания к лабораторной работе «Изучение диффузионного роста частиц новой фазы в металлических сплавах» (сост. Бондаренко Г.Г., Кучерявый С.И.). М., МИЭМ, 1989, 14с.
3. Методические указания к лабораторной работе «Связь микроструктуры железоуглеродистых сплавов с диаграммой состояния» (сост. Алешина С.А..). М., МИЭМ, 1988, 24с.
4. Методические указания к лабораторной работе «Влияние термической обработки на структуру и свойства углеродистой доэвтектоидной стали» (сост. Алешина С.А.). М., МИЭМ, 1990, 22 с.
5. Методические указания к работе «Металлографический анализ металлов и сплавов» (сост. Костин К.А.). М., МИЭМ, 2010, 19с.
6. Методические указания к работе «Исследование поверхности твердого тела методом атомно-силовой микроскопии» (сост. Костин К.А.). М., МИЭМ, 2011,18с.
7. Методические указания к работе «Изучение кристаллических решеток металлов и полупроводников» (сост. Хвостикова В.Д.). М., МИЭМ, 1987, 15с.
8. Методические указания к работе «Анадиз микроморфологии твердотельных объектов методом растровой электронной микроскопии» (сост. Рыбалко В.В.). М. ,МИЭМ, 1986, 28с.
9. Методические указания к работе «Определение химического состава вещества методом микрорентгеноспектрального анализа» (сост. Смирнов И.С.). М. ,МИЭМ, 1986, 20с.
10. Методические указания к работе «Изучение диаграмм состояния двойных сплавов» (сост. Алешина С.А., Мухаметкулова Е.В.). М., МИЭМ, 1990, 23с.
11. Методические указания к работе «Термическая обработка дуралюмина» (сост. Алешина С.А.). М. ,МИЭМ, 1992, 15с.
12. Методические указания к работе «Изучение химической и диффузионной кинетики процесса термической диссоциации соединений способом непрерывного взвешивания на вакуумных микровесах» (сост. Петров В.С.). М. ,МИЭМ, 1985, 14с.
13. Методические указания по выбору проводниковых и резистивных материалов (сост. Фонарев Г.С.). М. ,МИЭМ, 1983, 35с.
г) рекомендуемая литература для самостоятельной работы
1. Акишин А.И., Бондаренко Г.Г., Быков Д.В. и др. Физика воздействия концентрированных потоков энергии на материалы. Учебник. М., УНЦ ДО МГУ, 2004, 418 с.
2. Штремель М.А. Прочность сплавов. Учебник. М., МИСИС, 1996, 382 с.
3. Уорден К. Новые интеллектуальные материалы и конструкции. Свойства и применение (пер. с англ.). М., Техносфера, 2006,224с.
4. Солнцев Ю.П., Пряхин Е.И. Нанотехнологии и специальные материалы. Учебное пособие. СПб, ХИМИЗДАТ, 2007, 176с.
5. Лившиц Б.Г., Крапошин В.С., Линецкий Я.Л. Физические свойства металлов и сплавов:Учебник. М., Металлургия, 1980, 320с.
6. Андреев В.М., Бронгулеева М.Н., Дацко С.Н., Яманова Л.В. Материалы микроэлектронной техники:Учебное пособие. М., Радио и связь, 1989, 352с.
7. Бобылев А.В. Механические и технологические свойства металлов. Справочник. М., Металлургия, 1987, 208 с.
8. Неклюдов И.М., Камышанченко Н.В. Основы физики прочности и пластичности металлов. Учебное пособие. Белгород, изд-во БелГУ, 2003, 488с.
9. Физическое материаловедение (под ред. Б.А. Калина). Учебник. В 7-ми томах. М., НИЯУ МИФИ, 2013, 4868с
10. Березин А.В., Кочкарева В.В., Костюкова Е.П. и др. Физико-механические свойства кристаллических структур. Учебное пособие. М..МГИУ, 2007, 310с.
11.Новиков И.И., Строганов Г.Б., Новиков А.И. Металловедение, термообработка и рентгенография. М., МИСиС, 1994, 480 с.
12. Гусев А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии. М., ФИЗМАТЛИТ, 2005, 416 с.
13. Андриевский Р.А., Рагуля А.В. Наноструктурные материалы. Учеб. пособие для студентов вузов. М., Издательский центр «Академия», 2005, 192 с.
14. Колбасников Н.Т., Кондратьев С.Ю. Структура. Энтропия. Фазовые превращения и свойства металлов. СПб, Наука, 2006, 363с.
IХ. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
- лаборатория изучения физико-механических свойств и структуры материалов кафедры «Материаловедение электронной техники». Перечень оборудования: установки для измерения твердости по Бринеллю, Роквеллу, Виккерсу, установка для измерения микротвердости ПМТ-3, лазерная установка ГОС-1001, прибор для измерения комплекса механических свойств материалов, микроскопы оптические; просвечивающий электронный микроскоп, эмиссионный электронный микроскоп, растровый электронный микроскоп EVO 40 “ZEISS” с рентгеновской приставкой для элементного анализа, сканирующий зондовый микроскоп СММ-2000, участок термической обработки; прибор для исследования теплопроводности материалов, проекционный телевизор с компьютерным управлением.
X. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины
Лабораторная работа должна включать изучение теоретической части, методики проведения эксперимента, освоение измерительных средств, обработку и интерпретацию экспериментальных данных. В процессе лабораторного практикума необходимо по возможности создать условия для самостоятельного выполнения студентами лабораторных работ.
При проведении лабораторного занятия преподавателю рекомендуется:
- в начале занятия провести экспресс-опрос (устно или в тестовой форме) по теоретическому материалу, необходимому для выполнения работы;
- проверить планы выполнения лабораторных работ, подготовленные студентом дома;
- оценить работу студента в лаборатории (в частности активность и самостоятоятельность) и корректность полученныих им данных;
- проверить подготовленный по результатам работы отчет и принять защиту студентом теоретической и практической частей работы (при этом можно воспользоваться перечнем контрольных вопросов, приведенных в конце методических указаний к данной лабораторной работе).
Практические занятия предусматривают освоение экспериментального оборудования, элементарных приемов работы на нем и методик определения характеристик физико-механических свойств материалов. В некоторые практические занятия целесообразно включать элементы научных исследований, которые потребуют углубленной самостоятельной проработки теоретического материала.
По результатам занятия преподаватель оценивает активность каждого студента при выполнении практического задания и проводит опрос по теоретической и практической частям работы.
Реферат выполняется студентом по теме, заданной преподавателем. При его выполнении студент освамвает работу с научно-технической литературой, библиографическими каталогами, реферативными журналами. При написании реферата студентом раскрывается сущность описываемой проблемы, ее современное состояние, оценивается влияние эксплуатационных факторов на исследуемые свойства материалов, обсуждаются различные способы их улучшения и т.д. Объем реферата – 15-20 страниц (шрифт Times New Roman; 1,5 интервала). Критерии оценки реферата – степень раскрытия заданной темы, освоение литературы, оформление работы, уровень понимания сущности и современного состояния описываемой проблемы (определяется в результате защиты реферата),
Контрольная работа — это письменная работа, выполняемая студентами в середине семестра и направленная на проверку усвоенных ими знаний и умений; выполняется по вопроснику, составленному преподавателем в соответствии с пройденным материалом. Полный вопросник раздается студентам за неделю до выполнения контрольной работы. Каждому студенту выдается по два вопроса. Работа выполняется студентами в течение 2-х часов и оценивается по десятибалльной системе.
Домашнее задание выдается каждому студенту индивидуально и заключается в выполнении работы практического характера, связанной с построением и анализом фазовых диаграмм сплавов. (см. раздел VII). При этом необходимые для выполнения задания параметры (например, исследуемую бинарную систему, конкретные составы сплавов) задаются преподавателем. Выполнение домашнего задания, включает в себя построение диаграммы состояния заданной системы, а также кривых охлаждения заданных двойных сплавов, опмсание фазовых и структурных ихменений в сплавах при охлаждении, изображение имеющихся структур, определение состава и количестао фаз в отдельных областях диаграммы и т.д.
Домашнее задание выполняется в письменной форме (шрифт Times New Roman, 1,5 интервала). Работа оценивается по десятибалльной системе.
Самостоятельная работа студентов - форма обучения, являющаяся продолжением освоения материала, изучаемого студентами в лекционных и практических занятиях.
Внеаудиторная самостоятельная работа направлена на глубокое изучение дисциплины по списку обязательной и дополнительной литературы, а также списку рекомендуемой литературы для самостоятельной работы, включает в себя глубокую проработку теоретических разделов курса, подготовку к контрольной работе, выполнению и защите лабораторных и практических работ, выполнению домашнего задания, написанию реферата.
Форма проверки самостоятельной работы – опрос студентов на лабораторных и практических занятиях, оценка преподавателем доиашнего задания, реферата и контрольной работы.
Рабочая программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки 222900 – Нанотехнологии и микросистемная техника.
Программу составил профессор кафедры «Микросистемная техника, материаловедение и технологии», доктор физико-математических наук Бондаренко Г.Г.
Настоящая программа рассмотрена на заседании кафедры «___»______ 2013 г, протокол №____ и рекомендована к применению в учебном процессе.
Заведующий кафедрой
д.т.н.,профессор В.П.Кулагин
Срок действия программы продлен на:
20__/20__ уч.год_______________________________________.
(подпись зав. кафедрой)
20__/20__ уч.год_______________________________________. (подпись зав. кафедрой)
20__/20__ уч.год_______________________________________. (подпись зав. кафедрой)
|
