Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
Институт физики твердого тела Российской академии наук

ENG
20.10.2017  
  


В связи с обновлением программного обеспечения сайт находится на реконструкции (некоторые страницы и сервисы могут быть недоступны)

05.16.01. Металловедение и термическая обработка дополнительная программа

Печать

I раздел.

 

1. Фазы и фазовые равновесия.

 

Типичные кристаллические решетки металлов. Кристаллографические плоскости и направления с наибольшей плотностью упаковки атомов в кубической и гексагональных решетках.

      Твердые растворы замещения, внедрения и вычитания. Электронные соединения, фазы Лавеса, фазы внедрения.

      Правило фаз. Диаграммы состояния двойных систем. Правило рычага. Диаграмма состояния железо-углерод.

      Диаграммы состояния тройных систем, политермические и изотермические разрезы.

 

2. Дефекты кристаллического строения.

 

Классификация дефектов. Вакансии, подвижность вакансий и самодиффузия.

Дислокации, взаимодействие дислокаций, поперечное скольжение и переползание.

      Дефекты упаковки. Сегрегация примесей на дислокациях и дефектах упаковки. Строение границ зерен и субзерен. Решетка узлов совпадения. Миграция границ, влияние на нее примесей и включений.

 

  1. Фазовые и структурные превращения в сплавах.

 

Возврат и рекристаллизация. Первичная собирательная и вторичная рекристаллизация. Динамическая рекристаллизация. Текстуры рекристаллизации.

      Кристаллизация расплава, гомогенное гетерогенное зарождение кристаллов.

      Кривые Таммана. Макро- и микроструктура литого металла. Модифицирование. Ликвация. Эвтектическая кристаллизация, строение эвтектик. Бездиффузионная кристаллизация.

      Зарождение при фазовых превращениях в твердом состоянии, взаимная ориентировка фаз, принцип структурного и размерного соответствия. Строение и механизм движения межфазной границы при росте кристаллов в твердом состоянии, сдвиговое и нормальное превращение. Особенности мартенситного превращения.

      Фазовые переходы I и II рода. Упорядочение.

      Фазовые превращения при нагреве, растворение частиц второй фазы, гомогенизация. Особенности превращений при быстром нагреве.

       

 

  1. Физические свойства металлов.

 

Классификация физических свойств по их структурной чувствительности.

      Тепловые свойства. Термический анализ и его применение. Термическое расширение. Дилатометрическое исследование фазовых превращений.

      Упругие свойства. Неупругость. Механизмы внутреннего трения. Применение метода внутреннего трения.

      Магнитные и электрические свойства. Применение магнитных и электрических методов для изучения фазовых равновесий, изменений микроструктуры и превращений в сплавах. 

 

 

 

 

  1. Механические свойства металлов.

 

Упругая и пластическая деформация. Коэффициенты и модули упругости. Способы определения упругих констант. Системы скольжения в кубических и гексагональных металлах. Диаграммы деформации моно- и поликристаллов.

      Механизмы пластической деформации. Теории упрочнения при деформации. Упрочнение в твердых растворах. Упрочнение второй фазы. Влияние границ зерен и субзерен на упрочнение в поликристалле. Зависимость механических свойств от состава в двойных системах.

      Разрушение. Механизмы хрупкого и вязкого разрушения и строение изломов. Переход от вязкого разрушения к хрупкому. Хладноломкость. Стандартные методы механических испытаний. Испытание на растяжение и сжатие. Истинные диаграммы деформации. Испытание на изгиб и кручение – области применения. Характеристики твердости.

      Ударная вязкость. Характеристики пластичности и вязкости разрушения. Конструктивная прочность.

      Жаропрочность. Испытание на ползучесть и релаксацию напряжений. Механизмы деформации и разрушения при ползучести. Длительная прочность. Требование к структуре сплавов с высокой жаропрочностью. Усталость, структурные механизмы. Влияние среды на процессы разрушения.

 

 

  1. Основы термической обработки.

 

Классификация видов термической обработки. Гомогенизационный отжиг. Докристаллизационный и рекристаллизационный отжиг. Отжиг для уменьшения остаточных напряжений. Закалка, строение и отпуск. Термомеханическая обработка. Химико-термическая обработка. Сущность и назначения каждого вида термической обработки, основные закономерности изменения структуры и свойств.

 

 

  1. Методы изучения микроструктуры и фазового состояния.

 

Световая и электронная микроскопия (растровая и просвечивающая). Методы локального химического анализа.

      Рентгенографический и электроннографический фазовый анализ.

 

 

Основная литература.

 

  1. Б.Г.Лившиц. Металлография. М., Металлургия, 1971.
  2. И.И.Новиков. Теория термической обработки металлов. М., Металлургия, 1978.
  3. М.Л.Бернштейн, В.А.Займовский. Структура и механические свойства металлов. М., Металлургия, 1980.
  4. В.С.Золоторевский. Механические свойства металлов. М., Металургия, 1983.
  5. Б.Г.Лившиц, В.С.Крапошин, Я.Л.Линецкий. Физические свойства металлов и сплавов. М., Металлургия, 1980.
  6. И.И.Новиков. Дефекты кристаллического строения металлов. М., Металлургия, 1983.
  7. Б.А.Колачев, В.А.Ливанов, В.И.Елагин. Металловедение, и термическая обработка металлов и сплавов. М., Металлургия, 1981.
  8. Металловедение и термическая обработка стали. Справочник. М., Металлургия, 1984, ч.1.

 

Дополнительная литература.

 

  1. Я.С.Усманский, Ю.А.Скаков. Физика металлов. М., Металлургия, 1978.
  2. А.М.Захаров. Диаграммы состояния двойных и тройных систем. М., Металлургия, 1978.

 

II раздел.

 

  1. Кристаллография.

 

Симметрия континуума. Взаимодействие элементов симметрии. Точечные группы. Кратность общего и частного положений. Дифракционная группа симметрии.

      Системы трансляционных решеток Бравэ.

      Симметрия дисконтинуума. Пространственные группы. Понятие о правильных системах точек.

      Плотнейшие упаковки, их описание. Координационные числа и радиусы. Пустоты (поры).

      Координационные многогранники (полиэдры).

      Основные структурные типы и их описание.

      Кристаллографический анализ – связи структуры кристаллов и его физических свойств.

 

  1. Методы рентгеноструктурного анализа, нейтронографии, электронографии и электронной микроскопии.

 

Рассеяние рентгеновских лучей электроном, атомом, кристаллом. Структурная амплитуда. Основные уравнения дифракции рентгеновских лучей. Обратная решетка и сфер Эвальда.

      Основные методы рентгеноструктурного анализа: метод Лауэ, вращения, метод порошка, их применение и информационные возможности. Выражение для интегральной интенсивности рентгеновских отражений в этих методах (кинематическая теория).

      Выбор излучения, вида съемки, расчет рентгенограмм, их индицирование и определение периода кристаллической решетки.

      Рентгеновская дифрактометрия.

       Количественный и качественный рентгеновский фазовый анализ.

      Анализ диаграмм состояния с помощью рентгеноструктурного метода. Анализ упорядочения структурными методами. Изучение процессов распада пересыщенных твердых растворов.

      Анализ дефектов кристаллического строения по изменениям распределения интенсивности (ширины) рентгеновских отражений.

      Особенности взаимодействия электронов и нейтронов с веществом, области применения электронографии и нейтронографии.

      Оптическая схема просвечивающего электронного микроскопа, формирование изображения. Методы исследования в просвечивающем электронном микроскопе.

      Кинематическая теория дифракционного контраста. Контраст в изображении дефектов кристаллического строения: дислокаций, дефектов упаковки, границ зерен, включений. Эффекты динамического рассеяния.

      Растровая микроскопия. Микрорентгеноспектральный анализ.

 

  1. Фазы металлических систем и фазовые превращения.

 

Структуры кристаллов металлических элементов. Полиморфизм металлов.

      Твердые растворы на основе металлических элементов, их атомная структура. Ближний порядок в твердых растворах и его параметры. Теория упорядочения.

      Металлические соединения, их классификация. Электронные соединения (фазы Юм-Розери). Фазы Лавеса, сигма фазы, фазы со структурой типа Cr3Si, типа NiAs, фазы внедрения. Условия образования, электронная и атомная структура этих фаз, их техническое значение.

      Диффузия в металлах, теория диффузии и атомные механизмы диффузии. Влияние микроструктуры. Реактивная диффузия.

      Основные закономерности кристаллизации металлов и сплавов. Механизмы зарождения и роста кристаллов при затвердевании растворов и при конденсации пара. Морфология роста кристаллов.

      Сверхбыстрое охлаждение и аморфное затвердевание металлических сплавов.

      Общие закономерности аллотропических и мартенситных превращений в металлах и сплавах. Характер изменений атомно-кристаллической структуры при аллотропических превращениях.

      Термодинамика массивного превращения в сплавах. Кристаллографическая теория мартенситных превращений. Особенности мартенситных превращений в сплавах на основе железа и на основе титана.

      Гомогенные и гетерогенный, однофазный и двухфазный типы распада пересыщенных твердых растворов. Зонный распад. Изменение свойств при старении сплавов.

      Спинодальный распад.

      Роль дислокации, дефектов упаковки и границ зерен в процессах выделения.

      Влияние пластической деформации на распад пересыщенных твердых растворов при старении.

      Изменения структуры при отпуске мартенсита углеродистой стали. Аморфные и микрокристаллические сплавы.

 

  1. Теплоемкость и теплосодержание.

 

Удельная теплоемкость. Атомная теплоемкость, ее температурная зависимость. Теплоемкость простых и переходных металлов. Теплоемкость электронного газа. Характеристическая температура. Правило Неймана и Коппа для металлических фаз и гетерогенных сплавов. Применение методов калориметрического и термического анализа в металловедении.

 

  1. Магнитные свойства.

 

Основные виды магнетизма и их признаки. Диа- и парамагнитные металлы, их положение в таблице Менделеева. Закон Кюри-Вейса. Методы измерения пара- и диавосприимчивости. Пара- и диамагнитные свойства металлических фаз и гетерогенных сплавов. Магнитные свойства ферромагнетиков. Кривая намагничивания и цикл магнитного гистерезиса. Понятие о размагничивающем факторе. Основные методы измерения ферромагнитных свойств. Спонтанная намагниченность. Природа обменного взаимодействия. Условие появления ферро- и антиферромагнетизма. Обменное взаимодействие в a- и f-металлах. Ферромагнетизм. Температурная зависимость намагниченности насыщения. Точка Кюри. Энергия магнитной кристаллографической анизотропии. Магнитоупругая энергия ферромагнетика. Доменная структура ферромагнетика. Процессы технического намагничивания. Однодоменные частицы и их намагничивание. Явление суперпарамагнетизма.

      Магнитные свойства твердых растворов, металлических фаз и гетерогенных сплавов. Применение магнитного анализа для изучения диаграмм фазового равновесия, структурных превращений при закалке и отпуске сталей, для изучения процессов упорядочения и др. Требования к фазовому состоянию и микроструктуре магнитно-мягких и магнитно-жестких сплавов.

 

  1. Электрические свойства. Теплопроводность.

 

Основные методы измерения электрических свойств. Физическая сущность электрической проводимости металлов. Зависимость электрического сопротивления чистых металлов от температуры и давления. Влияние дефектов на электрическое сопротивление металлов. Электрическое сопротивление неупорядоченных и упорядоченных твердых растворов. Концентрационная зависимость электрического сопротивления твердых растворов (правило Маттиссена-Флеменга). Неоднородные твердые растворы (К-состояние). Электрические свойства химических соединений и промежуточных фаз. Электрические свойства гетерогенных сплавов.

      Применение электрического анализа для построения диаграмм фазового равновесия, для изучения закалки, отпуска стали, старения, распада переохлажденного аустенита, упорядочения. Принципы создания сплавов для проводников и элементов сопротивления. Технические материалы с особыми электрическими свойствами.

      Принципы измерения теплопроводности. Связь теплопроводности с электрической проводимостью.

 

  1. Плотность и термическое расширение.

 

Плотность металлов, металлических фаз, гетерогенных сплавов. Методы определения плотности. Изменение плотности металлов при деформации, аллотропических превращениях и плавлении и др. взаимодействиях. Сжимаемость металлов.

      Термическое расширение металлов и сплавов. Методы определения термического расширения и объемного эффекта превращения (дилатометрия). Дилатометрические исследования превращений в сплавах. Сплавы с заданным коэффициентом расширения (инвар, ковар, платинит и др.).

 

  1. Упругие свойства.

 

Упругость металлов и металлических фаз. Изменение модуля упругости твердого раствора в зависимости от валентности и концентрации растворенного металла.

Ферромагнитная аномалия модуля упругости.

      Внутреннее трение, основные механизмы. Применение метода внутреннего трения для расширения задач металловедения.

 

  1. Термическая и термомеханическая обработка

 

Отжиг. Изометрический распад аустенита. Термокинетические диаграммы. Механизм и кинетика превращения в бейнитной области. Структура и свойства продуктов превращения.

 

Закалка. Мартенситное превращение. Термодинамика, кинетика, морфология. Влияние состава стали на температурный интервал и кинетику превращений. Стабилизация аустенита. Влияние пластической деформации на мартенситное превращение. Термоупругий мартенсит. Эффект памяти. Термические и структурные напряжения при закалке. 

 

Отпуск. Изменение дислокационной структуры при отпуске. Превращение карбидов. Влияние температуры отпуска на структуру и свойства стали. Обратимая и необратимая отпускная хрупкость. Деформационное старение.

 

Деформация. Влияние изменений в структуре при наклепе на фазовые превращения. Зависимость от температуры, степени и способа деформации. Сверхпластичность. Схемы термомеханического упорядочения.

 

Сопротивление пластической деформации металлических сплавов. Механизмы торможения дислокаций.

Сопротивление разрушению. Хрупкое и вязкое разрушение. Критерии механики разрушения. Влияние структуры и тонкого строения металлических сплавов на сопротивление пластической деформации и сопротивление разрушению.

 

Деформация металлов и сплавов. Деформационное упорядочение. Изменение структуры и тонкого строения в результате  холодной деформации металлических сплавов. Влияние нагрева на изменение структуры и свойств холоднодеформированных сплавов. Возврат. Полигонизация. Рекристаллизация. Рост зерен. Взаимодействие дислокаций с атомами примесей. Динамическое деформационное старение. Сверхпластичность. Влияние температуры на характер кривых напряжение – деформация. Динамический возврат. Динамическая полигонизация. Динамическая рекристаллизация. 

 

 

Литература.

 

  1. Шаскольская М.П. Кристаллография. М., Высшая школа, 1983.
  2. Уманский Я.С., Скаков Ю.А., Иванов А.Н., Расторгуев Л.Н. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия. М., Металлургия, 1982.
  3. Уманский Я.С., Скаков Ю.А. Физика металлов. Атомное строение металлов и сплавов. М., Атомиздат, 1987.
  4. Мирошниченко И.С. Закалка из жидкого состояния. М., Металлургия. 1980.
  5. Лившиц Б.Г., Крапошин В.С., Линецкий Я.Л. Физические свойства металлов и сплавов. М., Металлургия, 1981.
  6. Шульце Г. Металлофизика. М., Мир, 1971, 503 с илл.
  7. И.И.Новиков. Теория термической обработки металлов. М., Металлургия, 1978.
  8. И.Н.Киндин. Физические основы электротермической обработки металлов и сплавов. М., Металлургия, 1969.
  9. М.Л.Бернштейн. Структура деформированных металлов. М., Металлургия, 1977.
  10. М.Л.Бернштейн. Термомеханическая обработка металлов и сплавов. Т.т. I и II, М., Металлургия, 1968.

 

 
Контакты

Телефон: 8(496) 52 219-82
+7 906 095 4402

Факс: +7(496) 522 8160
8(496) 522 8160

Почтовый адрес:ИФТТ РАН, Черноголовка, Московская обл., ул.Академика Осипьяна д.2, 142432, Россия

E-mail:

WWW:www.issp.ac.ru


  

ОБЪЯВЛЕНИЯ