Учебная программа для высших учебных заведений по специальностям 39 02 02 «Проектирование и производство радиоэлектронных средств», 36 04 01 «Электронно-оптическое аппаратостроение»

Утверждена

Министерством образования

Республики Беларусь

« 24 » июня 2001 г.

Регистрационный № ТД -135/тип

Материаловедение

Учебная программа для высших учебных заведений

по специальностям 39 02 02 «Проектирование

и производство радиоэлектронных средств»,

36 04 01 «Электронно-оптическое аппаратостроение»

Составители:

В.В.Баранов – профессор кафедры электронной техники и технологий Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники, доктор технических наук;

Г.М.Шахлевич - доцент кафедры электронной техники и технологий Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники, кандидат физико-математических наук.

Рецензенты:

Кафедра микроэлектроники Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники (протокол № 7 от 15.05.2000 г.);

Кафедра конструирования и производства приборов Белорусской политехнической академии (протокол № 10 от 13.06.2000 г.);

Г.И. Маковецкий - заведующий лабораторией Института физики твердого тела и полупроводников НАН Беларуси, доктор физико-математических наук, профессор;

В.А. Чекан - начальник лаборатории Белорусского республиканского объединения порошковой металлургии, кандидат технических наук.

Рекомендована к утверждению в качестве типовой:

Кафедрой электронной техники и технологий Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники (протокол № 20 от 22.06.

2000 г.);

Советом Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники (протокол № 4 от 23 ноября 2000 г.).

Согласована с:

Учебно-методическим объединением вузов Республики Беларусь по образованию в области электрорадиотехники и информатики;

Главным управлением высшего и среднего специального образования;

Центром методического обеспечения учебно-воспитательного процесса Республиканского института высшей школы БГУ.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Целью изучения дисциплины является овладение научным подходом к выбору и использованию материалов при проектировании, изготовлении и эксплуатации изделий электронно-оптического аппаратостроения с учетом требований экономичности; знание физических и физико-химических основ современного материаловедения; классификации, маркировки, функциональных, технологических и потребительских свойств материалов радиоэлектронных средств (РЭС), электронно-оптической техники и конструкционных материалов.

Задачи дисциплины:

- дать знания о современных материалах РЭС, электронно-оптической техники (ЭОТ) и конструкционных материалах;

- овладеть физическими и физико-химическими основами материаловедения (кристаллизация и рекристаллизация напряженно-деформированного состояния, теория сплавов и фазовые диаграммы, физико-химические основы термической, химико-термической и др. видов обработки и т.д.);

- изучить механические, тепловые, триботехнические, физико-химические, эксплуатационные и технологические характеристики конструкционных материалов;

- познакомиться с основными группами электрорадиотехнических материалов, их физико-химическими свойствами, классификацией, назначением, принципами выбора и т.п.;

- дать информацию о материалах специального назначения или имеющих особые физические или химические свойства (оптические, с заданным температурным коэффициентом линейного расширения (ТКЛР), памятью формы, криогенные, триботехнические и др.);

- изучить способы управления свойствами материалов на основе целенаправленного изменения их состава и структуры, сформировать научный подход к выбору материалов для конкретного применения, овладеть принципами их классификации и маркировки.

Освоение учебного материала дисциплины базируется на знании курсов физики (агрегатное состояние вещества, типы твердых тел, оптические тепловые и электрофизические свойства, природа магнетизма и др.), химии (химическая связь и строение вещества, электроны в атоме, периодическая система элементов, методы исследования состава и кристаллической структуры, химические основы коррозии и защиты от нее, полимерные материалы, химическая термодинамика и кинетика, физическая химия поверхностных явлений, адсорбция и др.), высшей математики и электротехники.

Рассматриваемая дисциплина является базовой для таких курсов, как «Физические основы электронно-оптической техники», «Технология деталей РЭС», «Технология обработки материалов», «Технология электронно-оптического аппаратостроения», «Сопротивление материалов», «Технология изделий ЭОТ», «Конструирование и технология электронных систем», «Физические основы элионных технологий» и др.

Программа составлена в соответствии с требованиями образовательных стандартов и рассчитана на объем 85-70 учебных часов. Примерное распределение учебных часов по видам занятий: лекций – 50-35 часов, лабораторных работ – 34-17, практических занятий – 0-17 часов.

В результате освоения курса «Материаловедение» студент должен:

знать:

- физические и физико-химические основы современного материаловедения;

- классификацию, маркировку, функциональные, технологические и потребительские свойства материалов РЭС, электронно-оптической техники и конструкционных материалов;

- принципы выбора материалов для конкретного применения исходя из соответствия их свойств условиям изготовления, эксплуатации и требованиям экономичности;

- способы управления свойствами материалов на основе целенаправленного изменения их состава и структуры;

уметь:

- охарактеризовать процессы, происходящие в материалах при внешних воздействиях (нагрузка, термообработка, электромагнитное поле);

- выбрать материал для конкретного применения исходя из соответствия его свойств условиям изготовления, эксплуатации и экономичности;

- выбрать технологию и режим упрочняющей обработки или метод придания материалу требуемых физико-химических свойств;

приобрести навыки:

- измерения основных механических и электрофизических характеристик конструкционных и электрорадиотехнических материалов;

- проведения основных видов термообработки и деформационного упрочнения.

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

ВВЕДЕНИЕ

Предмет и содержание дисциплины. Специфические требования к материалам электронной и электронно-оптической техники, РЭС и электронно-оптического аппаратостроения. Особенности материаловедения РЭС и электронно-оптической техники. Технический прогресс в области получения и обработки материалов электронно-оптического аппаратостроения. Общие принципы выбора материалов в соответствии с назначением и технико-экономическими требованиями.

1. ОСНОВЫ ФИЗИКО- ХИМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

1.1. Строение твердых тел

Типы и природа химических связей: ионная, металлическая, ковалентная, Ван-дер-Ваальсова. Свойства элементов. Агрегатное состояние вещества.

Кристаллическое строение твердых тел. Строение и свойства кристаллов. Кристаллическая решетка, ее параметры и характеристики. Индексы Миллера, типы решеток. Поли - и изоморфизм, структурные типы.

1.2. Дефекты кристаллической решетки

Классификация и характеристика типов дефектов: точечные, линейные, плоскостные, объемные.

Точечные дефекты: междоузельные и чужеродные атомы, вакансии, дефекты по Френкелю и Шоттки, концентрация точечных дефектов.

Линейные дефекты (дислокации). Типы дислокаций, контур и вектор Бюргерса. Плотность, образование и движение дислокаций. Взаимодействие дефектов.

Поверхностные и объемные дефекты: границы зерен, двойники, дефекты упаковки, поры, трещины. Строение реальных материалов (моно- и поликристаллы). Понятие микроструктуры.

Методы исследования состава, кристаллического строения макро- и микроструктуры материалов.

1.3. Функциональные, технологические и потребительские свойства материалов

Классификация свойств материалов РЭС, электронно-оптической техники и конструкционных материалов. Функциональные (механические, электрические, теплофизические, магнитные и др.), технологические (обрабатываемость, паяемость, свариваемость и др.) и потребительские свойства (экономические, эстетические, экологические, гигиенические и др.). Критерии выбора материалов для конкретного применения.

1.4. Механические свойства материалов

Механические свойства в условиях статического, динамического и циклического нагружения. Диаграмма растяжения. Прочностные и пластические свойства материалов. Твердость по Бринелю, Роквеллу и Викерсу. Ударная вязкость. Сопротивляемость материалов циклическому нагружению.

Дефекты кристаллического строения и механические свойства. Усталость металлов и сплавов. Деформация ползучести. Механические свойства при повышенных температурах. Методы определения механических характеристик. Закон единства противоположностей - прочность и вязкость.

1.5. Электрические свойства материалов

Особенности электрофизических свойств, зонная структура металлов и сплавов. Механизмы рассеяния носителей заряда. Влияние внешних воздействий, состава и структуры на электрические свойства. Скин-эффект. Сверхпроводимость. Особенности электрических свойств тонких металлических слоев, размерный эффект.

Электрические свойства диэлектриков (электропроводность, поляризация, диэлектрические потери, пробой). Пассивные и активные диэлектрики.

1.6. Тепловые и триботехнические свойства,

коррозионная стойкость материалов

Устойчивость материалов к воздействию повышенных и пониженных температур (теплостойкость, жаропрочность и др.). Теплоемкость, тепло - и температуропроводность, хладоломкость и др. Тепловое расширение.

Триботехнические характеристики материалов в узлах трения (прирабатываемость, износостойкость, коэффициент трения).

Коррозионная стойкость как основная химическая характеристика материалов. Виды и механизмы коррозии, защита от нее.

1.7. Магнитные свойства материалов

Основные физико-химические свойства магнитных материалов. Диамагнетики, парамагнетики, ферро- и ферримагнетики. Зависимость магнитных свойств от состава, структуры и внешних воздействий. Поведение в переменных магнитных полях, петля гистерезиса, параметры ферро- и ферримагнетиков. Классификация магнитных материалов. Особенности магнитных свойств ферритов.

1.8. Кристаллизация металлов и сплавов

Процесс кристаллизации, его характеристики: температура, степень переохлаждения, скорость кристаллизации. Зарождение и рост кристаллов, критический размер зародыша при гомогенной и гетерогенной кристаллизации. Структура сплава в зависимости от условий кристаллизации. Вторичная кристаллизация металлов. Полиморфные превращения.

Влияние формы и размера зерен на свойства металлов и сплавов, модифицирование структуры. Дендритный рост. Перераспределение примесей при затвердевании, зональная и обратная ликвации и способы их устранения.

1.9. Строение сплавов. Диаграммы состояния

Термодинамическая система и ее параметры. Типы фаз двойных сплавов: твердые растворы, химические соединения, механические смеси, переходные фазы.

Основные типы диаграмм состояния двойных сплавов: с неограниченной и ограниченной растворимостью, с образованием соединений, эвтектические и перитектические, механической смеси компонентов. Фазовые превращения в сплавах и формирование структуры, правило фаз Гиббса, сопряженные фазы, правило отрезков.

Диаграмма состояния систем с полиморфным превращением.

Связь между строением сплава и его свойствами. Понятие о диаграммах состояния тройных систем.

2. МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

2.1. Сплавы на основе железА

Система железо-углерод: полиморфные превращения железа, формы существования углерода в сплавах, фазы, фазовые превращения и реакции в системе. Управление свойствами сплавов системы железо-углерод путем изменения их структуры и состава.

Классификация и маркировка, физико-химические свойства сталей. Влияние углерода и вредных примесей (кислорода, серы, фосфора) на их строение и свойства сталей.

Чугуны: серые, белые, ковкие и др. Структура, свойства, классификация, методы управления структурой и свойствами, применение.

Легированные стали. Распределение легирующих элементов по фазам, влияние легирующих элементов на структуру и свойства. Классификация, маркировка, области применения легированных сталей.

Конструкционные машиностроительные стали: хромистые, хромомарганцевые, хромоникелевые и др. с высокими механическими свойствами. Стали улучшаемые и подвергаемые химико-термической обработке. Структура, свойства, маркировка.

Рессорные, пружинные, шарикоподшипниковые, износо- и коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные, криогенные и др. специальные стали.

Инструментальные стали и твердые сплавы.

2. 2. Конструкционные материалы на основе цветных металлов

Сплавы на основе алюминия, основные свойства, классификация, применение. Деформируемые алюминиевые сплавы (дуралюмины), дисперсионное твердение, методы управления структурой и свойствами. Литейные алюминиевые сплавы (силумины) и сплавы с особыми свойствами.

Сплавы на основе меди, свойства, классификация, применение. Деформируемые сплавы (латуни), структура и свойства, маркировка, применение. Литейные сплавы меди (бронзы): оловянистые, алюминиевые, кремниевые и др.

Сплавы титана, магния и бериллия. Методы получения, влияние легирующих элементов и термообработки на структуру и свойства, получение, маркировка, особенности применения.

2. 3. Пластическая деформация и рекристаллизация

Упругая и пластическая деформация. Механизмы пластической деформации. Изменение структуры и свойств поликристаллических материалов в процессе пластической деформации. Изменение прочности и пластичности при деформации, наклеп. Роль дислокаций в процессах пластической деформации. Механизм упрочнения металлов. Влияние температуры и выдержки на строение и свойства пластически деформированных материалов. Возврат (отдых), полигонизация, рекристаллизация. Влияние примесей на процесс рекристаллизации.

Разрушение металлов и сплавов. Механизмы хрупкого и вязкого разрушения. Влияние трещин на процесс разрушения. Хладоломкость.

  1. Учебная программа для высших учебных заведений по специальностям 39 02 02 «Проектирование и производство радиоэлектронных средств», 36 04 01 «Электронно-оптическое аппаратостроение» (1)

    Программа
    Целью изучения дисциплины является овладение научным подходом к выбору и использованию материалов при проектировании, изготовлении и эксплуатации изделий электронно-оптического аппаратостроения с учетом требований экономичности; знание
  2. План мероприятий по оптимизации структуры и приведению объемов подготовки специалистов в соответствие с потребностью народного хозяйства (1)

    Закон
    ПЛАН МЕРОПРИЯТИЙ ПО ОПТИМИЗАЦИИ СТРУКТУРЫ И ПРИВЕДЕНИЮ ОБЪЕМОВ ПОДГОТОВКИ СПЕЦИАЛИСТОВ В СООТВЕТСТВИЕ С ПОТРЕБНОСТЬЮ НАРОДНОГО ХОЗЯЙСТВА НА 2006-2008 ГОДЫ 147
  3. План мероприятий по оптимизации структуры и приведению объемов подготовки специалистов в соответствие с потребностью народного хозяйства (2)

    Закон
    Закон Республики Беларусь 21 декабря 2005 г. № 73-ЗО ГАРАНТИЯХ ПО СОЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЕ ДЕТЕЙ-СИРОТ, ДЕТЕЙ, ОСТАВШИХСЯ БЕЗ ПОПЕЧЕНИЯ РОДИТЕЛЕЙ, А ТАКЖЕ ЛИЦ ИЗ ЧИСЛА ДЕТЕЙ СИРОТ И ДЕТЕЙ,
  4. Республики Беларусь «24» (14)

    Документ
    Целью изучения дисциплины является овладение научным подходом к выбору и использованию материалов при проектировании, изготовлении и эксплуатации изделий электронно-оптического аппаратостроения с учетом требований экономичности; знание
  5. Республики Беларусь «24» (5)

    Документ
    В.В.Баранов – профессор кафедры электронной техники и технологий Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники, доктор технических наук;
  6. Республики Беларусь «24» (13)

    Документ
    Целью изучения дисциплины является овладение научным подходом к выбору и использованию материалов при проектировании, изготовлении и эксплуатации изделий электронно-оптического аппаратостроения с учетом требований экономичности; знание
  7. 2 июня 2009 г. N 36 об утверждении и введении в действие общегосударственного классификатора республики беларусь окрб 011-2009 "специальности и квалификации"

    Документ
    На основании подпункта 4.8 пункта 4 Положения о Министерстве образования Республики Беларусь, утвержденного постановлением Совета Министров Республики Беларусь от 29 октября 2001 г.
  8. Республики Беларусь «24» (6)

    Документ
    Г.М.Шахлевич - доцент кафедры электронной техники и технологий Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники, кандидат физико-математических наук.
  9. Утверждено постановлением Правительства Республики Таджикистан от «30» 06 2007 года

    Документ
    Настоящий классификатор предназначен для использования во всех сферах деятельности и на всех уровнях управления в целях проведения государственной политики в области начального, среднего и высшего профессионального образования и, регулирования

Другие похожие документы..