Introduction to Materials Science

2022/2023

Academic Year

RUS

Instruction in Russian

4

ECTS credits

Delivered at:

Joint Department of Condensed Matter Physics with the Institute of Solid State Physics (RAS)

Course type:

Elective course

When:

4 year, 1, 2 module

Instructor

Гнесин Иван Борисович

Программа дисциплины

Аннотация

Курс «Введение в материаловедение» ставит основной целью формирование у студента представления о закономерностях связи состава, структуры и механических свойств на примере металлических материалов. В рамках курса учащиеся познакомятся с методами количественной оценки как различных параметров микроструктуры, так и механических свойств материалов, важных для их использования в различных условиях. Знакомство с основами современной теории пластической деформации, а также основными закономерностями формирования структуры при кристаллизации и термической обработке, позволит получить представления о взаимосвязи технологии получения со структурой и свойствами материала.

Цель освоения дисциплины

• Целями изучения дисциплины являются:  сформировать у студента представления о закономерностях формирования связей состав – структура – механические свойства для материалов на основе металлов;  ознакомить учащихся с характерными процессами структурообразования в поликристаллических материалах, их связью с технологией получения, а также с методами количественной оценки параметров формирующейся микроструктуры материалов;  развить представления студентов о методах оценки механических свойств материалов, важных для их использования в различных условиях.

Планируемые результаты обучения

• Применяет физические методы теоретического и экспериментального исследования, методы математического анализа и моделирования для постановки задач по развитию, внедрению и коммерциализации новых наукоемких технологий.
• Представляет результаты проведенных физико-математических и прикладных исследований в виде конкретных рекомендаций, выраженных в терминах предметной области
• Использует знания современных проблем и новейших достижений физики в научно-исследовательской работе
• Анализирует, верифицирует, оценивает полноту информации в ходе профессиональной деятельности, при необходимости восполнять и синтезировать недостающую информацию.

Содержание учебной дисциплины

• Методы оценки прочности материалов. Механические испытания на растяжение,изгиб и сжатие. Диаграммы деформации. Условные и истинные напряжения. Пластичные и хрупкие материалы.
• Способы характеризации материалов. Понятия химического и фазового состава, микроструктуры. Структурно чувствительные и структурно нечувствительные свойства материалов.
• Твердость материалов. Измерения твердости по Виккерсу, Бринеллю, Роквеллу. Микротвердость. Связь твердости и прочности.
• Структура поликристаллического материала. Методы исследования микроструктуры, подготовка образцов для исследования микроструктуры. Следы реальных элементов структуры на плоскости шлифа. Первое и второе основные стереометрические соотношения.
• Порошковый и литейные варианты технологии получения материалов. Технологические стадии, достоинства и недостатки. Структура материала после кристаллизации / спекания. Зоны различной структуры и причины их возникновения. Зональная и дендритная ликвации.
• Деформация кристаллических материалов. Скольжение дислокаций. Изменение концентрации дислокаций при деформации. Влияние деформации на микроструктуру и механические свойства материала.
• Возврат и рекристаллизация. Влияние рекристаллизации на структуру и свойства материала. Горячая пластическая деформация (ГПД). Изменение структуры и свойств материала после ГПД. Области применения ГПД.
• Сплавы системы железо-углерод. Эвтектическое и эвтектоидное превращение в системе Fe-C. Реализующиеся структуры. Классификация сталей и чугунов.
• Распад аустенита. С - образные кривые для углеродистых сталей. Зависимость структуры сплава от температуры изотермического отжига и скорости охлаждения. Мартенсит. Механизм и необходимые условия мартенситного превращения.
• Основы термической обработки материалов. Отжиг, закалка, отпуск, старение. Основные фазовые и структурные превращения при термообработке, изменение структуры и свойств материала в результате термообработки.
• Легированные стали. Классификация легирующих элементов по типу влияния на полиморфные превращения в сплавах на основе железа.
• Медь и сплавы на ее основе. Латуни, бронзы. Деформируемые и литейные медные сплавы. Особенности фазового состава сплавов меди и их влияние на структуру и свойства сплава.

Элементы контроля

• Контрольная работа
• Экзамен

Промежуточная аттестация

• 2022/2023 учебный год 2 модуль
  0.4 * Контрольная работа + 0.6 * Экзамен

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

• Материаловедение : учебник, Арзамасов, Б. Н., 1986

Рекомендуемая дополнительная литература

• Механические свойства металлов : учебник, Золоторевский, В. С., 1983