Республики Беларусь «24»
Скачать 2.32 Mb.
|
| Утверждена Министерством образования Республики Беларусь « 24 » июня 2001 г. Регистрационный № ТД -135/тип I. Материаловедение Учебная программа для высших учебных заведений по специальностям 39 02 02 «Проектирование и производство радиоэлектронных средств», 36 04 01 «Электронно-оптическое аппаратостроение» Составители: В.В.Баранов – профессор кафедры электронной техники и технологий Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники, доктор технических наук; Г.М.Шахлевич - доцент кафедры электронной техники и технологий Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники, кандидат физико-математических наук. Рецензенты: Кафедра микроэлектроники Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники (протокол № 7 от 15.05.2000 г.); Кафедра конструирования и производства приборов Белорусской политехнической академии (протокол № 10 от 13.06.2000 г.); Г.И. Маковецкий - заведующий лабораторией Института физики твердого тела и полупроводников НАН Беларуси, доктор физико-математических наук, профессор; В.А. Чекан - начальник лаборатории Белорусского республиканского объединения порошковой металлургии, кандидат технических наук. Рекомендована к утверждению в качестве типовой: Кафедрой электронной техники и технологий Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники (протокол № 20 от 22.06. 2000 г.); Советом Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники (протокол № 4 от 23 ноября 2000 г.). Согласована с: Учебно-методическим объединением вузов Республики Беларусь по образованию в области электрорадиотехники и информатики; Главным управлением высшего и среднего специального образования; Центром методического обеспечения учебно-воспитательного процесса Республиканского института высшей школы БГУ. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Целью изучения дисциплины является овладение научным подходом к выбору и использованию материалов при проектировании, изготовлении и эксплуатации изделий электронно-оптического аппаратостроения с учетом требований экономичности; знание физических и физико-химических основ современного материаловедения; классификации, маркировки, функциональных, технологических и потребительских свойств материалов радиоэлектронных средств (РЭС), электронно-оптической техники и конструкционных материалов. Задачи дисциплины: - дать знания о современных материалах РЭС, электронно-оптической техники (ЭОТ) и конструкционных материалах; - овладеть физическими и физико-химическими основами материаловедения (кристаллизация и рекристаллизация напряженно-деформированного состояния, теория сплавов и фазовые диаграммы, физико-химические основы термической, химико-термической и др. видов обработки и т.д.); - изучить механические, тепловые, триботехнические, физико-химические, эксплуатационные и технологические характеристики конструкционных материалов; - познакомиться с основными группами электрорадиотехнических материалов, их физико-химическими свойствами, классификацией, назначением, принципами выбора и т.п.; - дать информацию о материалах специального назначения или имеющих особые физические или химические свойства (оптические, с заданным температурным коэффициентом линейного расширения (ТКЛР), памятью формы, криогенные, триботехнические и др.); - изучить способы управления свойствами материалов на основе целенаправленного изменения их состава и структуры, сформировать научный подход к выбору материалов для конкретного применения, овладеть принципами их классификации и маркировки. Освоение учебного материала дисциплины базируется на знании курсов физики (агрегатное состояние вещества, типы твердых тел, оптические тепловые и электрофизические свойства, природа магнетизма и др.), химии (химическая связь и строение вещества, электроны в атоме, периодическая система элементов, методы исследования состава и кристаллической структуры, химические основы коррозии и защиты от нее, полимерные материалы, химическая термодинамика и кинетика, физическая химия поверхностных явлений, адсорбция и др.), высшей математики и электротехники. Рассматриваемая дисциплина является базовой для таких курсов, как «Физические основы электронно-оптической техники», «Технология деталей РЭС», «Технология обработки материалов», «Технология электронно-оптического аппаратостроения», «Сопротивление материалов», «Технология изделий ЭОТ», «Конструирование и технология электронных систем», «Физические основы элионных технологий» и др. Программа составлена в соответствии с требованиями образовательных стандартов и рассчитана на объем 85-70 учебных часов. Примерное распределение учебных часов по видам занятий: лекций – 50-35 часов, лабораторных работ – 34-17, практических занятий – 0-17 часов. В результате освоения курса «Материаловедение» студент должен: знать: - физические и физико-химические основы современного материаловедения; - классификацию, маркировку, функциональные, технологические и потребительские свойства материалов РЭС, электронно-оптической техники и конструкционных материалов; - принципы выбора материалов для конкретного применения исходя из соответствия их свойств условиям изготовления, эксплуатации и требованиям экономичности; - способы управления свойствами материалов на основе целенаправленного изменения их состава и структуры; уметь: - охарактеризовать процессы, происходящие в материалах при внешних воздействиях (нагрузка, термообработка, электромагнитное поле); - выбрать материал для конкретного применения исходя из соответствия его свойств условиям изготовления, эксплуатации и экономичности; - выбрать технологию и режим упрочняющей обработки или метод придания материалу требуемых физико-химических свойств; приобрести навыки: - измерения основных механических и электрофизических характеристик конструкционных и электрорадиотехнических материалов; - проведения основных видов термообработки и деформационного упрочнения. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ ВВЕДЕНИЕ Предмет и содержание дисциплины. Специфические требования к материалам электронной и электронно-оптической техники, РЭС и электронно-оптического аппаратостроения. Особенности материаловедения РЭС и электронно-оптической техники. Технический прогресс в области получения и обработки материалов электронно-оптического аппаратостроения. Общие принципы выбора материалов в соответствии с назначением и технико-экономическими требованиями. 1. ОСНОВЫ ФИЗИКО- ХИМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ 1.1. Строение твердых тел Типы и природа химических связей: ионная, металлическая, ковалентная, Ван-дер-Ваальсова. Свойства элементов. Агрегатное состояние вещества. Кристаллическое строение твердых тел. Строение и свойства кристаллов. Кристаллическая решетка, ее параметры и характеристики. Индексы Миллера, типы решеток. Поли - и изоморфизм, структурные типы. 1.2. Дефекты кристаллической решетки Классификация и характеристика типов дефектов: точечные, линейные, плоскостные, объемные. Точечные дефекты: междоузельные и чужеродные атомы, вакансии, дефекты по Френкелю и Шоттки, концентрация точечных дефектов. Линейные дефекты (дислокации). Типы дислокаций, контур и вектор Бюргерса. Плотность, образование и движение дислокаций. Взаимодействие дефектов. Поверхностные и объемные дефекты: границы зерен, двойники, дефекты упаковки, поры, трещины. Строение реальных материалов (моно- и поликристаллы). Понятие микроструктуры. Методы исследования состава, кристаллического строения макро- и микроструктуры материалов. 1.3. Функциональные, технологические и потребительские свойства материалов Классификация свойств материалов РЭС, электронно-оптической техники и конструкционных материалов. Функциональные (механические, электрические, теплофизические, магнитные и др.), технологические (обрабатываемость, паяемость, свариваемость и др.) и потребительские свойства (экономические, эстетические, экологические, гигиенические и др.). Критерии выбора материалов для конкретного применения. 1.4. Механические свойства материалов Механические свойства в условиях статического, динамического и циклического нагружения. Диаграмма растяжения. Прочностные и пластические свойства материалов. Твердость по Бринелю, Роквеллу и Викерсу. Ударная вязкость. Сопротивляемость материалов циклическому нагружению. Дефекты кристаллического строения и механические свойства. Усталость металлов и сплавов. Деформация ползучести. Механические свойства при повышенных температурах. Методы определения механических характеристик. Закон единства противоположностей - прочность и вязкость. 1.5. Электрические свойства материалов Особенности электрофизических свойств, зонная структура металлов и сплавов. Механизмы рассеяния носителей заряда. Влияние внешних воздействий, состава и структуры на электрические свойства. Скин-эффект. Сверхпроводимость. Особенности электрических свойств тонких металлических слоев, размерный эффект. Электрические свойства диэлектриков (электропроводность, поляризация, диэлектрические потери, пробой). Пассивные и активные диэлектрики. 1.6. Тепловые и триботехнические свойства, коррозионная стойкость материалов Устойчивость материалов к воздействию повышенных и пониженных температур (теплостойкость, жаропрочность и др.). Теплоемкость, тепло - и температуропроводность, хладоломкость и др. Тепловое расширение. Триботехнические характеристики материалов в узлах трения (прирабатываемость, износостойкость, коэффициент трения). Коррозионная стойкость как основная химическая характеристика материалов. Виды и механизмы коррозии, защита от нее. 1.7. Магнитные свойства материалов Основные физико-химические свойства магнитных материалов. Диамагнетики, парамагнетики, ферро- и ферримагнетики. Зависимость магнитных свойств от состава, структуры и внешних воздействий. Поведение в переменных магнитных полях, петля гистерезиса, параметры ферро- и ферримагнетиков. Классификация магнитных материалов. Особенности магнитных свойств ферритов. 1.8. Кристаллизация металлов и сплавов Процесс кристаллизации, его характеристики: температура, степень переохлаждения, скорость кристаллизации. Зарождение и рост кристаллов, критический размер зародыша при гомогенной и гетерогенной кристаллизации. Структура сплава в зависимости от условий кристаллизации. Вторичная кристаллизация металлов. Полиморфные превращения. Влияние формы и размера зерен на свойства металлов и сплавов, модифицирование структуры. Дендритный рост. Перераспределение примесей при затвердевании, зональная и обратная ликвации и способы их устранения. 1.9. Строение сплавов. Диаграммы состояния Термодинамическая система и ее параметры. Типы фаз двойных сплавов: твердые растворы, химические соединения, механические смеси, переходные фазы. Основные типы диаграмм состояния двойных сплавов: с неограниченной и ограниченной растворимостью, с образованием соединений, эвтектические и перитектические, механической смеси компонентов. Фазовые превращения в сплавах и формирование структуры, правило фаз Гиббса, сопряженные фазы, правило отрезков. Диаграмма состояния систем с полиморфным превращением. Связь между строением сплава и его свойствами. Понятие о диаграммах состояния тройных систем. 2. МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ 2.1. Сплавы на основе железА Система железо-углерод: полиморфные превращения железа, формы существования углерода в сплавах, фазы, фазовые превращения и реакции в системе. Управление свойствами сплавов системы железо-углерод путем изменения их структуры и состава. Классификация и маркировка, физико-химические свойства сталей. Влияние углерода и вредных примесей (кислорода, серы, фосфора) на их строение и свойства сталей. Чугуны: серые, белые, ковкие и др. Структура, свойства, классификация, методы управления структурой и свойствами, применение. Легированные стали. Распределение легирующих элементов по фазам, влияние легирующих элементов на структуру и свойства. Классификация, маркировка, области применения легированных сталей. Конструкционные машиностроительные стали: хромистые, хромомарганцевые, хромоникелевые и др. с высокими механическими свойствами. Стали улучшаемые и подвергаемые химико-термической обработке. Структура, свойства, маркировка. Рессорные, пружинные, шарикоподшипниковые, износо- и коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные, криогенные и др. специальные стали. Инструментальные стали и твердые сплавы. 2. 2. Конструкционные материалы на основе цветных металлов Сплавы на основе алюминия, основные свойства, классификация, применение. Деформируемые алюминиевые сплавы (дуралюмины), дисперсионное твердение, методы управления структурой и свойствами. Литейные алюминиевые сплавы (силумины) и сплавы с особыми свойствами. Сплавы на основе меди, свойства, классификация, применение. Деформируемые сплавы (латуни), структура и свойства, маркировка, применение. Литейные сплавы меди (бронзы): оловянистые, алюминиевые, кремниевые и др. Сплавы титана, магния и бериллия. Методы получения, влияние легирующих элементов и термообработки на структуру и свойства, получение, маркировка, особенности применения. 2. 3. Пластическая деформация и рекристаллизация Упругая и пластическая деформация. Механизмы пластической деформации. Изменение структуры и свойств поликристаллических материалов в процессе пластической деформации. Изменение прочности и пластичности при деформации, наклеп. Роль дислокаций в процессах пластической деформации. Механизм упрочнения металлов. Влияние температуры и выдержки на строение и свойства пластически деформированных материалов. Возврат (отдых), полигонизация, рекристаллизация. Влияние примесей на процесс рекристаллизации. Разрушение металлов и сплавов. Механизмы хрупкого и вязкого разрушения. Влияние трещин на процесс разрушения. Хладоломкость. 2.4. Термическая, термомеханическая и химико-термическая обработка металлов и сплавов Сущность и назначение термической обработки (ТО). Изменение структуры и свойств при ТО сплавов: без фазовых (отжиг 1-го рода) и 6ез полиморфных превращений (система А1-Сu). Виды и режимы ТО: отжиг, закалка, отпуск, естественное и искусственное старение. ТО сплавов с полиморфными превращениями (система Fе-C). Основные фазовые превращения в сталях при ТО. Диаграмма изотермического распада аустенита. Изотермическая обработка сталей. Закалка: критические точки, превращения при непрерывном и изотермическом охлаждении, критическая скорость охлаждения. Мартенситное превращение. Полная и неполная закалка, прокаливаемость и закаливаемость стали. ТО закаленной стали: отпуск, нормализация и др. Сложные виды термической обработки. Термомеханическая обработка: сущность, назначение, изменение структуры и свойств. Виды термомеханической обработки- низкотемпературная механическая обработка (НТМО), высокотемпературная механическая обработка (ВТМО). Химико-термическая обработка (ХТО): сущность, назначение, физико-химические основы. Классификация и краткая характеристика ХТО. Цементация стали и карбидирование металлов, азотирование, борирование и диффузионная металлизация. 3. НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИОННЫЕ И ЭЛЕКТРО- РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ 3.1. Неметаллические конструкционные материалы Классификация и основные свойства неметаллических конструкционных материалов, области применения и критерии выбора. Пластмассы: классификация и основные физико-химические свойства. Термо- и реактопласты. Однокомпонентные пластмассы: неполярные (полиэтилен, фторопласт-4 и др.), полярные (лавсан, полихлорвинил, полиамиды и др.), смолы (фенол-формальдегидные, эпоксидные и др.). Многокомпонентные (композиционные) пластмассы, слоистые и анизотропные пластики, эластомеры, газонаполненные пластмассы. Влияние внешних воздействий на эксплуатационные свойства пластмасс. Неорганические конструкционные материалы: классификация, основные физико-химические свойства, области применения. Керамика: природа, состав, свойства, получение, классификация, применение. Установочная, огнеупорная, теплоизоляционная керамика, металлокерамические узлы и вакуумные вводы. Стекло и стекломатериалы. 3.2. Проводниковые и резистивные материалы Виды и классификация проводниковых материалов. Зависимость электрофизических свойств от состава, структуры и внешних воздействий. Материалы высокой проводимости и благородные металлы (медь, алюминий, серебро, золото и др.): свойства, маркировка, применение. Тугоплавкие металлы и сплавы (вольфрам, молибден, тантал и др.): получение, физико-химические свойства, марки, применение. Легкоплавкие металлы и сплавы, припои и флюсы. Резистивные материалы (константан, манганин, керметы) и сплавы для нагревательных элементов (нихром, фехраль и др.). Проводниковые и конструкционные материалы с особыми физико-химическими свойствами (постоянным температурным коэффициентом линейного расширения, эффектом памяти формы, проводящие модификации углерода и др.). 3.3. Полупроводниковые материалы Физико-химические свойства, классификация и применение полупроводников. Элементарные полупроводники (Si, Ge, Se) и структуры на их основе: свойства, методы получения, очистки, выращивания слитков, маркировка. Полупроводниковые соединения: А3В5 (GaAs, GaP, InSb и др.), А2В6 (CdS, ZnSe, CdTe и др.), А4В4 (SiC и др.) и твердые растворы на их основе. Особенности свойств, технологии получения и изготовления приборов, маркировка. Поликристаллические, аморфные и органические полупроводники. 3.4. Диэлектрические материалы Классификация диэлектрических материалов. Диэлектрические газы и жидкости, полимеры и композиционные пластмассы, компаунды и лаки, слоистые пластики, стекла и ситаллы, монокристаллические и керамические диэлектрики, материалы подложек, диэлектрических, пассивирующих и масочных слоев полупроводниковых приборов, интегральные схемы (ИС) и гигантские интегральные схемы (ГИС), сегнето- и пьезоэлектрики, материалы звукопроводов, электреты и др.: свойства, методы формирования, марки и применение. 3.5. Магнитные материалы Классификация и функциональные характеристики магнитных материалов. Магнитно-мягкие материалы (железо, электротехнические стали, пермаллои и альсефиры, магнитно-мягкие ферриты и магнитодиэлектрики). Магнитно-твердые материалы (высококоэрцитивные стали и сплавы, порошковые магниты и ферриты, интерметаллические сплавы и др.). Магнитные материалы специализированного назначения (термомагнитные, магнитострикционные, для СВЧ, магнитные пленки и носители ЦМД, аморфные магнитные сплавы, ферромагнитные жидкости и др.). ЗАКЛЮЧЕНИЕ. УНИФИКАЦИЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ Вероятностные характеристики материалов. Эталонные материалы. Стоимость материалов. Понятие об экономической эффективности применения в производстве новых материалов и способов их обработки. Методика расчета эффективности применения материалов и способов их обработки. Унификация материалов. Роль материалов в развитии наукоемких отраслей народного хозяйства. Перспективы использования новых материалов и технологий их обработки. Экологические проблемы материаловедения. ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
Примерный перечень компьютерных программ И ОБОРУДОВАНИЯ Программа расчета внутренних механических напряжений и деформаций по результатам рентгеноструктурного анализа. Программы математической обработки результатов электрофизических и магнитных исследований. Оборудование для исследования механических свойств конструкционных материалов (разрывная машина, твердомеры, маятниковый копр и др.). Оборудование для измерения электрофизических и магнитных свойств материалов (ферротестер, магнитометр, характериограф, твердотельный лазер, цифровые вольтметры, осциллографы, электронные термометры и др.). Оборудование для исследования влияния термообработки на свойства материалов (муфельные печи, металлографические микроскопы, терморегуляторы и др.). ЛИТЕРАТУРА Основная
Дополнительная
|
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Республики беларусь В целях установления единой правоприменительной практики, руководствуясь статьей 18 Закона Республики Беларусь "О хозяйственных судах... |  | Гражданский кодекс республики беларусь Законом Республики Беларусь от 18. 05. 2007 n 233-З; в ред. Законов Республики Беларусь от 20. 06. 2008 n 347-З, от 28. 12. 2009... |
| Республики беларусь и комитета по архивам и делопроизводству при... Утвердить перечень документов, образующихся в деятельности Министерства по чрезвычайным ситуациям Республики Беларусь, подчиненных... | | Выписка из положения о государственной (итоговой) аттестации выпускников Правила) разработаны на основании Закона Республики Беларусь «Об образовании» (в редакции Закона Республики Беларусь от 19 марта... |
| Введение Организационно-правовое обеспечение образовательной деятельности Правила) разработаны на основании Закона Республики Беларусь «Об образовании» (в редакции Закона Республики Беларусь от 19 марта... | | Положение о системе оценок, текущем и итоговом контроле успеваемости учащихся Правила) разработаны на основании Закона Республики Беларусь «Об образовании» (в редакции Закона Республики Беларусь от 19 марта... |
| Классный час в 3 классе Тема: «Символы Республики Беларусь» Цель: расширить представления детей о символах Беларуси, подвести к раскрытию понятия «гражданин Республики Беларусь»; воспитывать... | | Правила текущей и итоговой аттестации учащихся учреждений, обеспечивающих... Правила) разработаны на основании Закона Республики Беларусь «Об образовании» (в редакции Закона Республики Беларусь от 19 марта... |
| Вопросы темы: Внешняя политика: ее сущность, принципы, функции, цели, средства, субъекты О международных договорах Республики Беларусь: Закон Республики Беларусь от 23. 10. 1991 г. №1188 XII (В редакции Закона от 15. 11.... | | Доклад нормотворческий процесс в республике беларусь подготовлен:... «О нормативных правовых актах Республики Беларусь» нормотворческая деятельность – это научная и организационная деятельность по подготовке,... |
| «Наследование по завещанию» 4 часа Постановление Министерства юстиции Республики Беларусь 19. 02. 2002 №3: в ред постановления Министерства юстиции Республики Беларусь... | | Постановление Министерства природных ресурсов и охраны окружающей... На основании статьи 35 Закона Республики Беларусь от 20 июля 2007 года "Об обращении с отходами" Министерство природных ресурсов... |
| Министерство транспорта и коммуникаций Республики Беларусь Проект... Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов (ЭП) | | Введение глава 1 президент республики беларусь в системе органов государственной власти Основные этапы подготовки и проведения выборов президента республики беларусь |
| Актуальные проблемы создания единой автоматизированной информационной... Концептуальные основы построения еаис в таможеных органах республики беларусь 9 | | Курдюмов Н. И. – Мир вместо защиты На основании статьи 35 Закона Республики Беларусь от 20 июля 2007 года "Об обращении с отходами" Министерство природных ресурсов... |
