«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