Методичка для самроботи - Фізметоди

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України Сумський державний університет

3013 МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ З ДИСЦИПЛІНИ

«ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ І МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ МАТЕРІАЛІВ»

для студентів спеціальності 6.050403 «Інженерне матеріалознавство» усіх форм навчання

Суми Сумський державний університет

2011

Методичні вказівки до самостійної роботи з дисципліни «Фізичні властивості і методи дослідження матеріалів»/ укладачі: Т.П. Говорун, В.О. Пчелінцев.– Суми: Сумський державний університет, 2011. – 16 с.

Кафедра «Прикладне матеріалознавство і ТКМ»

2

	Зміст
		С.
Вступ………………………………………………		4
1.	Мета та завдання дисципліни, її місце у
навчальному процесі та роль у підготовці
фахівця..…………………………………...……..…...		6
2.	Зміст дисципліни………………………..….	7
3.	Перелік лабораторних робіт, що проводяться у
рамках вивчення дисципліни………………………..		9
4.	Список питань для самостійного опрацювання…	10
5.	Теми індивідуальних домашніх завдань…….…	11
6.	Тестовий контроль з дисципліни…......…………..	12
6.1. Питання, що виносяться на тестування…......…		12
6.2 Приклад тесту…………………………………....		14
Список літератури…...……………………...…..……		15

3

ВСТУП Самостійна робота – це робота студентів, що

планується та виконується за завданням і при методичному керівництві викладача, але без його безпосередньої участі. Самостійна робота студентів необхідна не тільки для оволодіння певною дисципліною, але й для формування навичок самостійної роботи взагалі, у навчальній, науковій, професійній діяльності, здатності брати на себе відповідальність, самостійно вирішувати проблему і знаходити конструктивні рішення.

Незалежно від спеціалізації і характеру роботи будь-який спеціаліст-початківець повинен мати фундаментальні знання, професійні вміння і навички для свого профілю, досвід творчої і дослідної діяльності щодо вирішення нових проблем, досвід у соціально-оціночної діяльності. Дві останні складові освіти формуються саме в процесі самостійної роботи студентів. Вища школа відрізняється від середньої спеціалізацією, але головним чином – методологією навчальної роботи і ступенем самостійності навчання. Викладач лише організовує пізнавальну діяльність студентів. Студент сам здійснює пізнання. Самостійна робота вирішує задачі всіх видів навчальної роботи. Ніякі знання, якщо вони не підкріплені самостійною діяльністю, не можуть стати справжнім надбанням людини. Крім того, самостійна робота має виховне значення: вона формує самостійність не тільки як сукупність вмінь та навичок, але й як рису характеру, яка відіграє суттєву роль у структурі особистості сучасного інженера як спеціаліста вищої кваліфікації. Самостійна робота студентів повинна систематично контролюватися викладачем. Основою для самостійної роботи є науково-теоретичний курс, комплекс отриманих студентами знань. При розподілі завдань

4

студенти отримують інструкції з їх виконання, методичні вказівки, посібники, перелік необхідної літератури.

Пiд ефективною самостійною роботою розуміється вмiння без систематичного контролю, допомоги та стимуляцiї з боку викладача самостiйно працювати на заняттях, вдома, в бiблiотецi, вмiння органiзувати окремi форми роботи i всю навчальну дiяльнiсть уцiлому.

Свідома і сумлінна самостійна робота студента є запорукою отримання гарних знань, умінь і практичних навичок з дисципліни «Фізичні властивості і методи дослідження матеріалів».

Самостійна робота студента вміщує такі види діяльності:

-роботу з літературою та підготовку до проміжного контролю;

-виконання письмових робіт в аудиторії як одну з форм звітності про підсумки самостійної роботи;

-підготовку реферату на задану тему;

-виконання завдань на базах виробничої практики;

-підготовку до іспиту;

-консультації;

-іспит.

Якщо студент працюватиме над засвоєнням програми навчальної дисципліни з першого дня семестру планомірно, ритмічно, вчасно виконуватиме всі завдання, то на іспит він з’явиться підготовленим і отримає високу підсумкову оцінку. А головне – знання будуть міцними, що й потрібно професіоналу високого рівня.

5

1. Мета та завдання дисципліни, її місце у навчальному процесі та роль у підготовці фахівця

Мета і завдання викладання дисципліни

Дисципліна «Фізичні властивості і методи дослідження матеріалів» вивчає фізичні властивості і закономірності їх зміни від складу і структури металів і сплавів; аналізуються методи і обладнання для дослідження різних фізичних властивостей.

Розроблення нових матеріалів і необхідність знань про взаємозв'язок між властивостями і структурою при дії зовнішніх факторів неможливе без застосування експериментальних методів дослідження.

Мета дисципліни – дати майбутнім фахівцям знання про сутність і особливості фізичних властивостей матеріалів; основу теоретичних положень про взаємозв’язок фізичних властивостей металів і сплавів з їх структурою; ознайомити студентів з науковими приладами і обладнанням, яке використовується для дослідження матеріалів.

Завдання вивчення дисципліни, формування знань і умінь

У результаті вивчення дисципліни студент повинен

знати:

-фізичну сутність властивостей матеріалів;

-уявляти вплив структури на рівень фізичних властивостей сталі;

-експериментальні методи визначення теплових характеристик матеріалів;

-методи вимірювання електроопору, залежність від температури і тиску;

-сутність феромагнітних властивостей, залежність

6

від діючих механічно-теплових факторів; уміти призначати і використовувати прилади і

обладнання при аналізі різних фізичних властивостей металів і сплавів.

Місце дисципліни у навчальному процесі

Дисципліна «Фізичні властивості і методи дослідження матеріалів» є складовою підготовки фахівців зі спеціальності «Прикладне матеріалознавство» і безпосередньо пов’язана з нормативними дисциплінами професійної підготовки «Матеріалознавство», «Термічна обробка матеріалів», «Обладнання термічних цехів і дільниць», «Фізика і механіка тертя та зношування». Вивченням дисципліни «Фізичні властивості і методи дослідження матеріалів» забезпечується виконання комплексного курсового проекту, випускної роботи та дипломного проекту.

2. Зміст дисципліни

Вступ

Задачі і значення дисципліни. Література [1, с.2-9; 2, с. 9-17].

Тема 1. Металеві елементи і сполуки

Основи електронної будови. Типи зв'язків у матеріалах. Класифікація металевих фаз у сплавах.

Література [1, с. 12-19; 3, с.19-36].

Тема 2. Фізичні властивості твердих тіл

Класифікація і загальна характеристика. Література [2, с. 18-32].

Тема 3. Теплові властивості матеріалів

7

Теплоємність і тепловміст (ентальпія). Експериментальні методи визначення теплових характеристик. Сутність дилатометричного методу, використовуване обладнання. Застосування теплових методів дослідження для аналізу перетворень у металах і сплавах.

Література [1, с. 21-46, 242-254; 2, с.36-69; 4, с.29-51].

Тема 4. Електричні властивості матеріалів і методи їх дослідження

Електропровідність металів. Ефект Холла. Діелектричні властивості матеріалів. П'єзоелектрика. Методи вимірювання електроопору. Залежність провідності від температури і тиску.

Література [1, с. 170-240; 3, с.224-280; 2, с.163-167].

Тема 5. Магнітні властивості матеріалів і методи дослідження

Основні визначення і розмірності. Феромагнітні властивості. Крива намагніченості і петля гістерезису. Сутність намагнічування і розмагнічування. Доменна структура. Дослідження фазових і структурних перетворень у сплавах магнітними методами.

Література [1, с. 60-132; 4, с.80-120; 3, с.291-302].

Тема 6. Пружні властивості кристалів

Релаксаційні процеси у твердих тілах. Внутрішнє тертя металів. Методи вимірювання внутрішнього тертя і прилади. Приклади застосування методу внутрішнього тертя і розв’язання задач металознавства.

Література [1, с. 321-327, 335-350; 3, с.167-185].

Тема 7. Спектральний аналіз

Якісний і кількісний аналіз хімічного складу. Прилади і установки. Принципи фотоелектронної спектроскопії. Підготовка зразків і апаратура для отримання спектрів від поверхні. Рентгеноспектральний мікроаналіз якісний і кількісний. Оже-електронна спектроскопія.

8

Експериментальна техніка. Застосування методу при вивченні матеріалів. Месбауєрівська спектроскопія. Основні положення. Застосування методу для аналізу дифузійних процесів і фазових перетворень.

Література [1, с. 180-187; 2, з. 249-259, 299-324, 327-345, 353-380].

Тема 8. Просвічувальна та растрова електронна мікроскопія

Загальні положення. Будова мікроскопа і підготовка зразків. Використання електронного зображення. Література [2, с. 195-244].

3. Перелік лабораторних робіт, що проводяться у рамках вивчення дисципліни

При вивченні дисципліни планується проведення таких лабораторних робіт [5].

1.Визначення коефіцієнта теплопровідності металів і сплавів.

2.Вимірювання кількості теплоти з використанням металевого стрижня з різного матеріалу (віртуальна лабораторна робота).

3.Визначення щільності металів і сплавів при деформуванні.

4.Дилатометричний метод дослідження властивостей металів (віртуальна лабораторна робота).

5.Дослідження дислокаційних структур у кристалах методом травлення.

6.Вивчення спектральних методів аналізу для контролю складу металів і сплавів.

7. Вивчення структури матеріалів і будови поверхні методом реплік.

9

4. Список питань для самостійного опрацювання

У процесі самостійного вивчення матеріалу студенти повинні вміти дати відповіді на питання, що викладені нижче.

1.Модель будови атома Бора.

2.Електронні сполуки і їхні приклади. Електронна концентрація.

3.Деформація і її види. Закон Гука. Діаграма розтяганнястиску.

4.Приклади магнітом’яких і магнітотвердих матеріалів.

5.Теплоємність сплавів і сполук.

6.Схема установки для вимірювання теплопровідності при низьких температурах.

7.Схема дилатометра Кантора.

8.Схема дротового малоінерційного дилатометра.

9.П’єзоелектричний ефект, п’єзоелектрики і їхнє застосування.

10.Контроль чистоти металу за величиною відносного залишкового електроопору.

11.Установка для визначення магнітної сприйнятливості металів і сплавів.

12.Установка для вивчення процесу відпуску.

13.Термомагнітні сплави.

14.Сплави для постійних магнітів.

15.Залежність модуля пружності від тиску.

16.Модуль об'ємної пружності та баричний коефіцієнт модуля пружності.

16.Визначення коефіцієнта дифузії методом внутрішнього тертя.

17.Підготовка зразків для електронної спектроскопії хімічного аналізу.

18.Спектрометр хвильової дисперсії.

19.Типи енергоаналізаторів оже-електронів.

10