«i, st i высшего профессионального образования Пермский национальный исследовательский политехнический университет Механико-технологический факультет Металловедение, термическая ...»

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

i, st i высшего профессионального образования

Пермский национальный исследовательский

политехнический университет

Механико-технологический факультет

Металловедение, термическая и лазерная обработка металлов

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе

д-р техн. наук. проф .

Н. В. Лобов

УШЩ

«Jff '/Ж 2014 г .

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ

«Основы теории дислокаций»

Основная образовательная программа подготовки бакалавров Направление 150400.62 Металлургия (специальность) (код и наименование)

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

„ _ Металловедение и технология термичеПрофиль подготовки бакалавра / zzг г т г скои обработки сталей и высокопрочных сплавов Квалификация (степень) выпу- г v J ^ бакалавр ' скника:

Специализация выпускника бакалавр-инженер „, Металловедение и термическая и лазерная Выпускающая кафедра: -Форма обучения: т «г ^ обработка металлов j очная Курс: 2, 3 Семестр: 4,5

Трудоёмкость:

Кредитов по рабочему учебному плану: 5 ЗЕ Часов по рабочему учебному плану: 180 часа

Виды контроля:

Экзамен: 4 Зачёт: 5 Курсовой проект: Курсовая работа:

Пермь Рабочая программа дисциплины «Основы теории дислокаций»

разработана на основании:

• федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования, утверждённого приказом Министер­ ством образования и науки Российской Федерации «16» декабря 2009 г. номер государственной регистрации «_734_» по направлению (подго­ товки) 150400.62 Металлургия профиль 05;

• компетентностной модели выпускника ООП по направлению подготов­ ки 150400.62 Металлургия профиль 05 «Металловедение и технология термической обработки сталей и высокопрочных сплавов», утверждён­ ной « » 20 г.;

• базового учебного плана очной формы обучения по направлению 150400.62 Металлургия, профиль 05 «Металловедение и технология тер

–  –  –

1. Общие г оложения

1.1.Цель дисциплины

- приобретение и развитие общепрофессиональных и профильноспециализированных компетенций в области теории дефектов кристал­ лического строения металлов и сплавов, их связи с механическими и фи­ зическими свойствами металлов .

В процессе изучения данной дисциплины студент расширяет и углубляет следующие компетенции:

- способность к анализу и синтезу (ПК-18)

-умение выбирать методы исследования, планировать и проводить необ­ ходимые эксперименты, интерпретировать результаты и делать выводы (ПК 19)

1.2. Задачи дисциплины:

изучение:

- дефектов кристаллической решетки,

- разновидности дислокаций, их особенности и параметры,

- механизмы движения дислокаций,

- механизмы упрочнения металлов -твердорастворный, дисперсионный, дислокационный, зернограничный формирование умения выбирать методику эксперимента для решения конкретных металловедческих задач;

формирование навыков расчета концентрации точечных дефектов и плотности дислокаций

1.3. Предметом изучения дисциплины являются следующие объекты:

- точечные дефекты

- теория образования дислокаций

- движение дислокаций как механизм пластической деформации метал­ лов

- механизмы упрочнения металлов

1.4. Место дисциплины в структуре профессиональной подготовке вы­ пускников Дисциплина Б2.ДВ.01.1 относится к вариативной части цикла МиЕН дисциплин по выбору при освоении ООП по направлению 150400.62 В результате изучения дисциплины обучающийся должен освоить части указанных в пункте 1.1 компетенций и демонстрировать следующие ре­ зультаты:

знать - типы дефектов кристаллической решетки,

- разновидности дислокаций, их особенности и параметры,

- механизмы движения дислокаций,

- механизмы упрочнения металлов -твердорастворный, дисперсионный, дислокационный, зернограничный

- уметь выбирать методику эксперимента для решения конкретных ме талловедческих задач;

- иметь навыки расчета концентрации точечных дефектов и плотности дислокаций В таблице 1.1 приведены предшествующие и последующие дисциплины, на­ правленные на формирование компетенций, заявленных в пункте 1.1 .

–  –  –

4. 2. Содержание разделов и тем учебной дисциплины МОДУЛЬ 1. Виды дефектов кристаллической решетки Раздел 1. Точечные и линейные дефекты ЛК-4час; ПЗ-4 час; СРС-12час .

Тема 1. Точечные дефекты .

Виды точечных дефектов. Энергия образования точечных дефектов. Равно­ весная концентрация точечных дефектов. Комплексы точечных дефектов .

Способы создания повышенной плотности вакансий. Методы определения концентрации вакансий, энергия их образования и миграции .

Тема 2. Основные типы дислокаций .

Краевая дислокация. Винтовая дислокация. Смешанные дислокации. Кон­ тур Бюргерса. Вектор Бюргерса. Мощность вектора Бюргерса .

Раздел 2. Свойства дислокаций .

Ж - 6 час, ПЗ-6; ЛР-час.4; СРС - 32 час .

Тема 3. Движение дислокаций .

Скольжение краевой дислокации. Переползание краевой дислокации .

Скольжение винтовой дислокации. Смешанные дислокации и их движение .

Дислокационные комплексы .

Тема 4 Упругие свойства дислокаций .

Энергия дислокации. Силы, действующие на дислокацию. Упругое взаи­ модействие краевых дислокаций. Упругое взаимодействие параллельных вин­ товых дислокаций. Формирование дислокационных стенок .

МОДУЛЬ 2. Движение дислокаций Раздел 3 .

Дислокации в типичных металлических структурах Ж - 14 час, ПЗ- 15; ЛР- час. 14; СРС - 44 час .

Тема 5. Пересечение дислокаций Пересечение краевых дислокаций .

Пересечение винтовых дислокаций .

Движение дислокаций с порогами. Пересечение растянутых дислокаций .

Тема 6. Образование дислокаций .

Происхождение дислокаций. Сетки дислокаций. Плотность дислокаций .

Размножение дислокаций при пластической деформации .

Тема 7. Взаимодействие дислокаций с точечными дефектами .

Атмосферы Коттрелла, атмосферы Снука, атмосферы Сузуки. Взаимо­ действие дислокаций с вакансиями и межузельными атомами .

Тема 8. Торможение дислокаций .

Механизмы упрочнения металлов - твердорастворный, дисперсионный, дислокационный, зернограничный .

Тема 9. Подразделение дислокаций на полные и частичные .

Энергетический критерий дислокационных реакций. Характерные единич­ ные дислокации в ГЦК, ОЦГ и ГП-решетках. Плотнейшие упаковки и дефек­ ты упаковки. Частичные дислокации Шокли, Франка. Барьеры ЛомерКоттрела .

Тема 10. Границы зёрен и субзёрен .

Малоугловые границы, их строение, способы перемещения. Взаимодейст­ вие с точечными дефектами и дислокациями. Высокоугловые границы. Их строение, энергия. Миграция границ зёрен. Проскальзывание по границам зё­ рен. Уравнение Холла-Петча .

Тема 11. Методы выявления дислокаций в металлах Метод Муара .

Метод ямок травления. Метод декорирования. Дифракцион­ ные методы выявления дислокаций .

4.3. Перечень тем практических занятий

–  –  –

4.5.1.Изучение теоретического материала Тематика вопросов, изучаемых самостоятельно Тема 1. Точечные дефекты .

Виды точечных дефектов. Энергия образования точечных дефектов. Равно­ весная концентрация точечных дефектов. Комплексы точечных дефектов .

Способы создания повышенной плотности вакансий. Методы определения концентрации вакансий, энергия их образования и миграции .

Краевая дислокация. Винтовая дислокация. Смешанные дислокации. Кон­ тур Бюргерса. Вектор Бюргерса. Мощность вектора Бюргерса .

Тема 3. Движение дислокаций .

Скольжение краевой дислокации. Переползание краевой дислокации .

Скольжение винтовой дислокации. Смешанные дислокации и их движение .

Дислокационные комплексы .

Тема 4 Упругие свойства дислокаций .

Энергия дислокации. Силы, действующие на дислокацию. Упругое взаи­ модействие краевых дислокаций. Упругое взаимодействие параллельных вин­ товых дислокаций. Формирование дислокационных стенок .

Тема 5. Пересечение дислокаций Пересечение краевых дислокаций .

Пересечение винтовых дислокаций .

Движение дислокаций с порогами. Пересечение растянутых дислокаций .

Тема 6. Образование дислокаций .

Происхождение дислокаций. Сетки дислокаций. Плотность дислокаций .

Размножение дислокаций при пластической деформации .

Тема 7. Взаимодействие дислокаций с точечными дефектами .

Атмосферы Коттрелла, атмосферы Снука, атмосферы Сузуки. Взаимо­ действие дислокаций с вакансиями и межузельными атомами .

Тема 8. Торможение дислокаций .

Твердорастворный, дисперсионный, дислокационный, зернограничный механизмы упрочнения металлов .

Тема 9. Подразделение дислокаций на полные и частичные .

Энергетический критерий дислокационных реакций. Характерные единич­ ные дислокации в ГЦК, ОЦГ и ГП-решетках. Плотнейшие упаковки и дефек­ ты упаковки. Частичные дислокации Шокли, Франка. Барьеры ЛомерКоттрела .

Тема 10. Границы зёрен и субзёрен .

Малоугловые границы, их строение, способы перемещения. Взаимодейст­ вие с точечными дефектами и дислокациями. Высокоугловые границы. Их строение, энергия. Миграция границ зёрен. Проскальзывание по границам зё­ рен. Уравнение Холла-Петча .

Тема 11. Методы выявления дислокаций в металлах Метод Муара .

Метод ямок травления. Метод декорирования. Дифракцион­ ные методы выявления дислокаций .

4.5.2 Курсовой проект (Не предусмотрен) 4.5.3 Реферат (Не предусмотрен) 4.5.4 Расчетно-графическая работа (Не предусмотрен) 4.5.5 Индивидуальное задание по темам практических занятий .

5. Образовательные технологии, используемые для формирования компетенций Проведение лекционных занятий по дисциплине основывается на активном методе обучения, при котором учащиеся не пассивные слушатели, а активные участники занятий, отвечающие на вопросы преподавателя. Вопросы препо­ давателя нацелены на активизацию процессов усвоения материала .

Практические занятия проводятся на осйове реализации метода обучения действием: определяются проблемные области; каждое практическое занятие проводится по своему алгоритму. При проведении практических занятий преследуются следующие цели: применение знаний отдельных дисциплин и креативных методов для решения проблем; отработка командных навыков взаимодействия; закрепление основ теоретических знаний с позиций систем­ ного представления бизнеса; развитие творческих навыков по управлению инновациями через разработку и реализацию проектов .

Проведение лабораторных занятий основывается на интерактивном методе обучения, при котором учащиеся взаимодействуют не только с преподавате­ лем, но и друг с другом. При этом доминирует активность учащихся в про­ цессе обучения. Место преподавателя в интерактивных занятиях сводится к направлению деятельности учащихся на достижение целей занятия .

6. Управление и контроль освоения компетенций .

6.1. Текущий контроль освоения заданных дисциплинарных частей компетенций .

Текущий контроль освоения дисциплинарных частей компетенций прово­ дится в следующих формах:

опрос, текущая контрольная работа для анализа усвоения материала преды­ дущей лекции;

оценка работы студента на лекционных и практических занятиях в рамках рейтинговой системы .

6.2. Рубежный и промежуточный контроль освоения заданных дисциплинарных частей компетенций .

Рубежный контроль освоения дисциплинарных частей компетенций прово­ дится по окончании модулей дисциплины в следующих формах:

- контрольные работы (модуль 1,2);

6.3. Итоговый контроль освоения заданных дисциплинарных частей компетенций Экзамен К экзамену допускаются студенты, сдавшие зачеты по лабора­ торным работам. Экзамен проводится по билетам, содержащим два вопроса.Вопросы по билетам выдаются студентам заранее. Экзаменационная оценка выставляется с учетом результатов промежуточного контроля. Билет содер­ жит два вопроса и задачу .

–  –  –

за, работы со справочной литературой

Примечание:

ТТ - текущее тестирование (контроль знаний по теме);

РТ - рубежное тестирование по модулю (оценка умений);

Трен. (ЛР) - выполнение тренажей и лабораторных работ с подготовкой отчета (оценка владения) .

В таблице указываются конкретные виды контроля, используемые при оценке составляющих компетенций, освоенных при изучении дисци­ плины .

–  –  –

8. Учебнометодическое и информационное обеспечение дисциплины

8.1 Карта обеспеченности дисциплины учебно-методической литературой Основы теории дислокаций Б2,ДВ.01.1