
- •Лекция 1. Материаловедение
- •Развитие науки о материалах
- •Основные разделы материалогии
- •Материалы будущего
- •Приоритетные направления развития науки, технологий и техники Российской Федерации
- •ПЕРЕЧЕНЬ критических технологий РФ
- •Технологии обработки, хранения, передачи и защиты информации Технологии оценки ресурсов и прогнозирования состояния
- •Задачами современного материаловедения и металловедения являются:
- •Классификация материалов
- •новые функциональные материалы (по составу):
- •Кнаноматериалам условно относят дисперсные
- •Что считать наноматериалом
- •Причины развития наноиндустрии обусловлены
- •Toп-10 нано в материаловедении
- •Седьмое место – материалы для литиевых ионных батареек. Трудно себе представить, что еще
- •Основная задача материаловедения
- •Уровни
- •Методы исследования материалов
- •Микроструктура и фрактограмма стали ПК50Ф
- •Лекция 2-3. Систематика и дизайн материалов
- ••Долгое время считалось, что свойства материалов определяются, главным образом, частицами (атомами), из которых
- •как структура (расположение атомов в пространстве) химического соединения кардинальным образом меняет свойства материала:
- •Алмаз – самый твердый кристаллический материал
- •графитовые
- •Почему из хаоса возникают сложные, упорядоченные системы
- •как развиваются процессы на ранних стадиях эволюции Вселенной
- •Разработкой теории самоорганизации занимаются несколько научных дисциплин:
- ••Кристаллы - упорядоченные равновесные структуры
- •Особенности создания материалов на основе диссипативных структур
- •Изолированная система
- •Закрытая система
- •Консервативная самоорганизация (супрамолекулярная химия и фазовые переходы)
- •Открытая система
- •Диссипативная система (или диссипативная структура),
- •Диссипативная самоорганизация (синергетический подход)
- •Характеристики процесса:
- •Примеры диссипативной самоорганизации систем
- •Ячейки Бенара - самоорганизация в физических явлениях
- •Химическая реакция Белоусова-Жаботинского - самоорганизация в химии
- •Динамика популяций хищников и их жертв -
- •Возникновение нового качества происходит на основании усиления малых случайных движений элементов – флуктуаций.
- •катастрофа - это скачкообразное изменение, возникающее при плавном изменении внешних условий.
- •Основные принципы создания материалов
- •Принцип Кюри (принцип симметрии)
- •И в растительном, и в животном мире, и в неживой природе настойчиво пробивается
- •Соотношения Онсагера
- •соотношения взаимности Онсагера
- •При малых отклонениях системы от термодинамического равновесия потоки J могут быть представлены в

Уровни
структуры
Иерархическая
структура
керамических
материалов является своеобразной
«записью» истории получения
материала и предопределяет,
как правило, его основные
функциональные
характеристики: МАТЕРИАЛ = ФАЗА + «ДЕФЕКТЫ»
[ В. Третьяков]
Методы исследования материалов
•Металлографические – для изучения структуры – микроанализ, макроанализ, фрактография
•Структурный анализ – изучение атомно- кристаллического строения – рентгеноструктурный, электронно-графический, спектральный, ЯМР…
•Определение механических свойств – прочность на растяжение, сжатие, изгиб; ударную вязкость; твердость; длительную прочность…
•Специальные виды испытаний – электро- и теплопроводность, коррозионную стойкость, трение и износ…..

Микроструктура и фрактограмма стали ПК50Ф

Лекция 2-3. Систематика и дизайн материалов
Чем определяются свойства материалов?
состав |
|
|
Способ производства |
|
|
структура |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Свойства 1
Свойства 2, 3 ….
•Долгое время считалось, что свойства материалов определяются, главным образом, частицами (атомами), из которых состоят тела.
Но затем стало ясно, что хотя вода и лед состоят из
одних элеентов, свойства их очень различаются, и это связано с тем, как эти отдельные атомы расположены в пространстве. Было введено понятие о трех агрегатных состояниях вещества.
Но затем стало ясно, что необходимо знать и "способ приготвления" материала. Например - дамасская сталь, способ изготовления которой был утерян, или железная колонна в Дели, которая стоит уже сотни лет и не ржавеет. Современные технологии позволяют получать "металлическое стекло" (аморфную сталь), или материалы с "памятью".

как структура (расположение атомов в пространстве) химического соединения кардинальным образом меняет свойства материала: углерод
Сажа – аморфный углерод в виде порошка, электрический изолятор.
Графит
- мягкий кристаллический материал. Графит очень хороший проводник электричества

Алмаз – самый твердый кристаллический материал
Фуллерены - новый тип углерода

графитовые |
КАРБИН Линейные |
нанотрубки- новый |
образования |
тип углерода |
АТОМОВ |

Почему из хаоса возникают сложные, упорядоченные системы
•Образование упорядоченных структур, происходящие не за счет действия внешних сил (факторов), а в результате внутренней перестройки системы, называется самоорганизацией. Самоорганизация - фундаментальное понятие, указывающее на развитие в направлении от менее сложных объектов к более сложным и упорядоченным формам организации вещества. В каждом конкретном случае самоорганизация проявляется по-разному, это зависит от сложности и природы изучаемой системы.