Цель обучения
Научиться анализировать формирование физических свойств материалов в наноструктурном диапазоне.
Целевая аудитория
Курс предназначен для профессиональной переподготовки инженерно-технических работников
Приобретаемые знания и умения
- основных понятий о фазовом и структурном состоянии материалов;
- закономерностей формирования физических свойств материалов в наноструктурном состоянии;
- основных методов экспериментальных исследований физических свойств;
- основных понятий в области физических свойств наноматериалов;
- методов обработки и анализа экспериментальной физической информации.
- использовать полученные знания для прогнозирования и анализа влияния изменений химического состава, температуры и давления, а также условий проведения термической обработки на физические свойства материалов;
- находить и перерабатывать информацию о физических свойствах различных материалов;
- применять методы термического, магнитного и электрического анализов для решения материаловедческих задач;
- составлять документы (протоколы испытаний и т.д.) по результатам испытаний и их статистической обработки;
- обосновывать и выбирать конкретные физические методы для решения материаловедческих задач: определения структуры, рода, типа и температуры фазовых превращений и физических процессов.
Содержание программы
|
Содержание
|
Объем,акад. час
|
|
|
Лекции
|
Семинары
|
Лаб. работы
|
Самост. раб
|
Аттеста-ция
|
|
СЕМЕСТР 1
250 ЧАСОВ
|
|
Раздел 1. Основы материаловедения
|
10
|
7
|
5
|
98
|
5
|
|
Лекции.
1.1 Структура материала. Кристаллическая структура. Дефекты решетки.
1.2 Диаграммы фазового состояния. Правило рычага. Правило противоположного отрезка.
1.3 Диаграмма состояния с нонвариантным превращением эвтектического типа.
1.4 Понятие о структурной составляющей.
1.5 Диаграмма состояния Fe-C.
1.6 Углеродистые стали.
1.7 Чугуны.
1.8 Легированные стали.
|
10
|
|
|
82
|
Экзамен
1
|
|
Семинары.
· Двойные сплавы
· Формирование структуры стали
· Формирование структуры чугунов
|
|
2
2
3
|
|
12
|
Зачет
2
|
|
Лаб. работы.
· Микроструктуры двойных сплавов
· Микроструктуры стали и чугунов
|
|
|
2
3
|
4
|
Зачет
2
|
|
Раздел 2. Тепловые свойства материалов и наноматериалов
|
14
|
2
|
4
|
102
|
3
|
|
Лекции.
2.1 Общие понятия. Энтальпия, теплоемкость, теплопроводность и термическое расширение.
2.2 Теории теплоемкости.
2.3 Некоторые особенности физических свойств наноматериалов. Термодинамические аспекты вклада поверхности.
2.4 Влияния размера дисперсных частиц на спектр колебаний решетки. Зависимость теплоемкости от параметров частиц.
2.5 Теплоемкость наноматериала с учетом ангарманизма колебаний атомов. Тепловое расширение дисперсных материалов.
2.6 Влияние на теплопроводность дефектов кристаллического строения. Влияние размерного фактора на величину теплопроводности. Решеточная теплопроводность в наноматериалах.
|
14
|
|
|
94
|
Экзамен
1
|
|
Семинар.
Тепловые свойства наноматериалов: теплоемкость ультрадисперсных материалов, изменение температуры Дебая в ультрадисперсных средах.
|
|
2
|
|
4
|
Зачет
1
|
|
Лаб. работа.
Исследование фазовых превращений в наноструктурном магнитотвердом материале дилатометрическим методом с помощью дифференциального дилатометра типа L75HD1000С
|
|
|
4
|
4
|
Зачет
1
|
|
СЕМЕСТР 2
250 ЧАСОВ
|
|
Раздел 3. Электрические свойства материалов и наноматериалов
|
12
|
3
|
–
|
70
|
2
|
|
Лекции.
3.1 Общие представления об электрической проводимости металлов с позиций классической и квантовой теорий свободных электронов.
3.2 Зонная теория электрических свойств твердых тел.
3.3 Размерность объекта и электроны проводимости. Особенности проводимости в наноразмерных структурах.
3.4 Примеры моделей проводимости в низкоразмерных структурах. Особенности температурных зависимостей проводимости объектов различной размерности.
|
12
|
|
|
68
|
Экзамен
1
|
|
Семинары.
· Влияние термической обработки стали на удельное электрическое сопротивление.
· Зависимости электрических свойств от размеров кристаллита или объекта
|
|
2
1
|
|
2
|
Зачет
1
|
|
Раздел 4. Магнитные свойства материалов и наноматериалов
|
14
|
1
|
4
|
90
|
4
|
|
Лекции.
4.1 Слабый и сильный магнетизм.
4.2 Природа ферромагнетизма.
4.3 Свободная энергия ферромагнетика. Доменная структура, ее характеристики, условие возникновения однодоменности. Механизмы намагничивания и перемагничивания.
4.4 Микромагнетизм тонких пленок и наночастиц. Магнитные свойства нанокристаллических магнетиков – экспериментальные данные.
4.5 Теория Герцера. Модель хаотической анизотропии.
4.6 Микромагнтизм нанокристаллических ферромагнетиков – теория Хофмана.
4.7 Образование микродоменных структур. Возможности наблюдения доменной структуры.
4.8 Влияние фазово-структурного состояния на механизм перемагничивания и уровень магнитных свойств массивных и нанокристаллических материалов.
|
14
|
|
|
85
|
Экзамен 1
|
|
Семинар.
Эффективная константа анизотропии, обусловленная различными видами магнитной анизотропии магнетиков.
|
|
1
|
|
1
|
Зачет
1
|
|
Лаб. работы.
· Построение основной кривой намагничивания и определение гистерезисных магнитных свойств сплава типа ФАЙНМЕТ на магнитоизмерительной установке МК-3Э.
· Исследование физических свойств наноматериалов на установке PPMS.
|
|
|
2
2
|
4
|
Зачет
2
|
|
Подготовка и защита выпускной работы
|
|
9
|
|
40
|
1
|
|
ИТОГО
|
50
|
22
|
13
|
400
|
15
|
|
ВСЕГО
|
500
|