• A
  • A
  • A
  • АБB
  • АБB
  • АБB
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта
Бакалавриат 2020/2021

Фазовые диаграммы многокомпонентных систем

Статус: Курс обязательный (Физика)
Направление: 03.03.02. Физика
Когда читается: 4-й курс, 3 модуль
Формат изучения: без онлайн-курса
Охват аудитории: для своего кампуса
Язык: русский
Кредиты: 3

Программа дисциплины

Аннотация

Диаграммы фазовых равновесий широко используются в науках о материалах, геофизике, физике высоких давлений и многих других дисциплинах, являясь основой для изучения и понимания изменений фазового состава гетерогенных систем при изменении температуры и давления. Курс лекций посвящен диаграммам систем, в которых фазовое равновесие достигается за счет диффузионного перераспределения компонентов – атомов или молекул. Такие системы (например, система железо-углерод) предоставляют возможность наиболее глубокого и систематического анализа фазовых диаграмм, для которых обязан выполняться ряд правил геометрической термодинамики (правило фаз Гиббса, правило соприкосновения фазовых пространств Палатника-Ландау, теорема Райнза, правило тройных стыков граничных линий и др.). В рамках курса дается вывод этих правил и на большом количестве конкретных примеров подробно рассматриваются возможные типы фазовых равновесий в одно-, двух- и трехкомпонентных системах, и подходы к их анализу, обеспечивающие наиболее полное извлечение информации, содержащейся в диаграмме. Курс предназначен для подготовки специалистов, способных понимать и использовать фазовые диаграммы для решения различных материаловедческих задач, совершенствования существующих и создания новых материалов
Цель освоения дисциплины

Цель освоения дисциплины

  • использованию законов физики металлов, химии и термодинамики для анализа фазовых равновесий в гетерогенных системах
  • определению путей кристаллизации расплавов металлов и других веществ
  • расчету изменений фазового состава различных систем при термобарической обработке
Планируемые результаты обучения

Планируемые результаты обучения

  • Знать фундаментальные разделы физики, необходимые для решения научно-исследовательских задач в области изучения и целенаправленного формирования фазового состава многокомпонентных сплавов
  • Знать фундаментальные разделы физики, необходимые для решения научно-исследовательских задач в области изучения и целенаправленного формирования соединений с оптимальными служебными характеристиками.
  • Уметь использовать знания современных проблем физики и новейших достижений физики (в том числе, теорем и правил геометрической термодинамики) в своей научно-исследовательской деятельности.
  • Владеть расчетными методами решения задач при создании новых функциональных материалов.
  • Владеть навыками поиска данных в открытых источниках (в том числе, в информационных базах данных) и применению их при решении практических задач при создании новых функциональных материалов.
Содержание учебной дисциплины

Содержание учебной дисциплины

  • Основные понятия и подходы, используемые при изучении фазовых равновесий
    фазы, независимые компоненты, стабильные и метастабильные равновесия, правило фаз Гиббса, теоремы Палатника и Райнза, правило креста
  • Диаграммы однокомпонентных систем
    основные типы T-P и T-V диаграмм, температурные и барические зависимости энергии Гиббса, ограничения на расположение линий стабильного равновесия из наличия метастабильных равновесий, критические явления
  • Диаграммы двухкомпонентных систем
    основные типы T-c диаграмм и их анализ исходя из взаимного расположения кривых свободной энергии фаз, фазовые границы вблизи чистого вещества, анализ вырожденных равновесий, выявление ошибок на фазовых диаграммах, основы термической обработки сталей
  • Диаграммы трехкомпонентных систем
    концентрационный треугольник Гиббса и его особые сечения; системы без твердых растворов: теорема Алкемаде, правило касательной к граничной линии, правила Свенсона; системы с твердыми растворами: изотермические сечения и пути кристаллизации, ограничения на расположение фазовых границ фазовых вблизи четверных точек
  • Диаграммы четырехкомпонентных систем
    изотермические тетраэдры и их особые сечения, геометрические образы равновесий различного числа фаз, пути кристаллизации для системы с неограниченной растворимостью компонентов в жидком и твердом состоянии
Элементы контроля

Элементы контроля

  • неблокирующий Контрольные работы
    По курсу «Фазовые диаграммы многокомпонентных систем» студент должен выполнить 3 контрольных работы в течение семестра (соответственно, по одно-, двух- и трехкомпонентным системам).
  • неблокирующий Экзамен
    устный экзамен в формате беседы по программе курса.
Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация

  • Промежуточная аттестация (3 модуль)
    0.6 * Контрольные работы + 0.4 * Экзамен
Список литературы

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

  • Диаграммы состояний четверных систем, Захаров, А. М., 1964
  • Диаграммы состояния двойных и тройных систем : учебное пособие, Захаров, А. М., 1978
  • Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. - Курс теоретической физики. Статистическая физика - Издательство "Физматлит" - 2001 - 616с. - ISBN: 978-5-9221-0054-0 - Текст электронный // ЭБС ЛАНЬ - URL: https://e.lanbook.com/book/2230

Рекомендуемая дополнительная литература

  • Теоретическая физика. Т. 5: Статистическая физика: Ч. 1, Ландау, Л. Д., Лифшиц, Е. М., 2013