Уфимский государственный авиационный технический университет
Методические указания
для выполнения контрольных работ по курсу
«Электротехническое и конструкционное материаловедение»
для специальности Э3,5
заочная форма обучения
Кафедра МиФМ
Уфа – 2013
Введение
В курсе «Материаловедение и технология конструкционных материалов», в которой изучаются закономерности определяющие строение и свойства материалов в зависимости от их состава и условий обработки, а также методы переработки материалов в изделия является одной из основных дисциплин, определяющих подготовку инженера.
Современные технические устройства часто состоят из большого количества деталей, к которым предъявляются разнообразные требования. Так, к примеру, детали должны обладать высокой механической прочностью, иметь заданный уровень электропроводности, обладать коррозионной стойкостью и так далее. Наконец изделие в целом, а, следовательно, и отдельные детали должны быть дешевыми. Поэтому правильный выбор материала и технологии получения из него детали является серьезной задачей.
В методических указаниях подробно рассмотрены те вопросы, которые вызывают наибольшее затруднение при самостоятельном изучении дисциплины.
Учебный материал следует изучать в последовательности указанной в программе. Перед изучением каждой темы внимательно прочтите методические указания. Изучая учебный материал, обязательно ведите конспект, в котором кратко записывайте основное содержание темы, оставляя поля для возможных дополнений и комментариев.
В программе изучения курса предусмотрена контрольная работа, которая выполняется в отдельной тетради. Каждый студент получает свой вариант контрольной работы. Работа, выполненная не по своему варианту, не проверяется и возвращается студенту. Вопросы контрольной работы необходимо переписывать полностью. Ответ должен быть полным по существу и кратким по форме. На каждой странице необходимо оставлять поля 40 мм для замечаний преподавателя. Текстовую часть контрольной работы следует дополнять графиками, рисунками, диаграммами и т.п. В текстовой и графической части должна соблюдаться единая терминология и обозначения в полном соответствии с действующими стандартами и системами СИ, ЕСТД и ЕСКД. На обложке тетради указываются название предмета, вариант контрольного задания, номер группы и фамилия имя отчество студента. Получив прорецензированную контрольную работу, студент должен исправить и объяснить все ошибки. Замечания преподавателя стирать нельзя.
При составлении методических указаний были приняты во внимание требования Государственного образовательного стандарта и использован опыт организации заочного обучения других ВУЗов.
Программа курса
Программа составлена на основе государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по подготовке инженеров.
Дисциплина относится к блоку общепрофессиональных дисциплин. В стандарте (ОПД.Ф.02) отражены основные ее положения: Основы материаловедения; типы твердых тел, их свойства; атомно-кристаллическое строение, фазово-структурный состав сплавов; типовые диаграммы состояния; деформация, термическая обработка, наклеп, рекристаллизация; металлические материалы; электроматериаловедение; классификация электротехнических материалов; диэлектрики, их электропроводность, пробой газов, жидких и твердых диэлектриков; теплопроводность; радиационная стойкость материалов; жидкие диэлектрики; полимеры; неорганические электроизоляционные материалы; проводниковые и сверхпроводниковые материалы
Цель дисциплины
Целью дисциплины "Материаловедение. Технология конструкционных материалов" является обеспечение профессиональной подготовки инженеров в области технологических и эксплуатационных свойствах металлических, неметаллических и композиционных конструкционных материалов.
Основные задачи дисциплины
Основными задачами дисциплины являются::
-1. Дать знания о строении, физических, механических, электрических, магнитных, технологических и эксплуатационных свойствах металлических, неметаллических и композиционных конструкционных материалов;
- о способах направленного изменения строения и свойств материалов;
- о поведении материалов в различных условиях внешних воздействий.
2. Научить:
- выбирать способы создания необходимой структуры материалов с целью обеспечения оптимальных свойств;
- правильно использовать материалы в зависимости от условий эксплуатации.
В результате изучения данной дисциплины инженеры должны:
иметь представление:
-о физической природе формирования структуры и свойств материалов; закономерностях их изменения при внешних физико-химических воздействиях;
-об основных механических и эксплуатационных свойствах и характеристиках электротехнических материалов, применяемых в аппарато- и приборостроении.
знать и уметь использовать:
методы выбора материалов,
назначения их обработки с целью получения структуры и свойств, обеспечивающих работоспособность электрических аппаратов и машин
должен приобрести навыки:
выбора материалов и их обработки с целью получения структуры и свойств.
Курс базируется на знаниях полученных при изучении физики и химии, в свою очередь, данная дисциплина является базовой для изучения других дисциплин технологического цикла.
Расширенная программа курса
Введение. Содержание дисциплины, ее роль в подготовке инженеров. Роль материалов в обеспечении работоспособности и надежности аппаратов и систем.
Внутреннее строение и свойства материалов.
Межатомное взаимодействие, влияние энергии межатомного взаимодействия на свойства материалов.
Типы химических связей между атомами. Влияние типа связи на свойства материалов.
Строение кристаллических и аморфных тел. Ближний и дальний порядок в расположении атомов. Понятие об элементарной кристаллической ячейке. Параметры ячейки. Основные типы кристаллических решеток. Анизотропия кристаллов. Полиморфизм. Индексы кристаллических плоскостей и направлений.
Дефекты строения реальных кристаллов. Точечные дефекты. Линейные дефекты. Поверхностные дефекты. Влияние дефектов на свойства кристаллов.
Строение металлических сплавов. Понятие о сплавах, системе, компонентах и фазах. Твердые растворы, механические смеси, химические соединения.
Металлические материалы.
Кристаллизация. Физическая природа кристаллизации металлов. Механизм и кинетика кристаллизации: зарождение и рост кристаллов. Факторы, влияющие на процесс кристаллизации. Форма и размеры кристаллов. Строение слитков металлов.
Диаграммы состояния
сплавов. Диаграммы состояния системы с неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии. Диаграммы состояния сплавов с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии и эвтектикой. Диаграммы состояния сплавов с нерастворимостью компонентов в твердом состоянии и эвтектикой. Диаграммы состояния сплавов с образованием устойчивого химического соединения. Связь между структурой и свойствами сплавов.
Термическая обработка металлических материалов. Виды термообработки и их назначение, выбор режимов термообработки.
Электрические свойства проводников. Влияние структуры материала на удельное электросопротивление. Температурный коэффициент удельного электросопротивления. Контактная разница потенциалов и ее практическое использование. Материалы высокой электропроводности, физические и экономические критерии выбора материалов высокой электропроводности. Материалы высокого удельного сопротивления, критерии выбора материалов для изготовления реостатов, прецизионных резисторов и нагревательных элементов. Выбор материалов для скользящих, разрывных зажимных и цельнометаллических контактов.