Материаловедение и технологии материалов.

Рассмотрена методика проектирования и моделирования конструкции стального слитка с использованием специализированных лицензионных программ «Компас 3D» и «LVMFlow_CV». Методические указания посвящены подробному изучению последовательности построения кузнечных слитков, изложницы и прибыльной надставки в САD-программе. Уделено внимание моделированию влияния параметров геометрии стального слитка, определяющих качество металлопродукции.

Пособие представляет лабораторный практикум, составленный в соответствии с требованиями собственного образовательного стандарта высшего профессионального образования. В нем содержатся задания для работы на занятии, теоретическое обоснование, указания по порядку выполнения лабораторных работ, указания по технике безопасности по темам лабораторных работ, контрольные вопросы и литература.

Изложены методы определения прочности бетона механическими и физическими методами неразрушающего контроля согласно российским стандартам и европейским нормам. Предоставлен сравнительный анализ методов испытаний. Раскрыто содержание основных терминов. Приведен перечень основных нормативных документов, используемых специалистами в РФ и ЕС при неразрушающем контроле прочности бетона.

Лабораторный практикум является дополнением к курсу «Механика разрушения», помогает выработать навыки при решении практических задач и при обработке полученных результатов по определению механических свойств металлов (часть 1), широко использующихся во всех отраслях промышленности, и требующих, кроме традиционных расчетов на прочность, дополнительных расчетов на трещиностойкость. В данной части представлены лабораторные работы по определению механических характеристик и влияния опасных дефектов на безопасную дальнейшую эксплуатацию деталей, узлов, конструкций, сооружений и механизмов, изготовленных из композиционных материалов.

Учебное издание содержит теоретический материал и указания для выполнения 17 лабораторных работ по дисциплине «Материаловедение и технология конструкционных материалов». Приводятся сведения о составе, структуре и свойствах, а также методах и способах термической, «горячей» и «холодной» обработки конструкционных материалов

Лабораторный практикум составлен в соответствии с требованиями собственного образовательного стандарта высшего профессионального образования, содержит задания для работы на занятии, теоретическое обоснование, указания по порядку выполнения лабораторных работ, указания по технике безопасности по темам лабораторных работ, контрольные вопросы, список литературы.

Лабораторный практикум является дополнением к курсу «Механика разрушения», помогает выработать навыки при решении практических задач и при обработке полученных результатов по определению механических свойств металлов, широко использующихся во всех отраслях промышленности, и требующих, кроме традиционных расчетов на прочность, дополнительных расчетов на трещиностойкость.

В соответствии с рабочей программой дисциплины «Материаловедение. Технология конструкционных материалов» по разделу «Материаловедение» предусмотрено выполнение 8 лабораторных работ. По каждой работе приведены вопросы и ответы, тестовые материалы для подготовки к выполнению лабораторных работ, их защите, а также к промежуточной аттестации по дисциплине.

В соответствии с рабочей программой дисциплины «Материаловедение. Технология конструкционных материалов» по разделу «Горячая обработка металлов» предусмотрено выполнение восьми лабораторных работ. В каждой работе приведены вопросы и ответы, а также тестовые материалы для подготовки к выполнению лабораторных работ, их защите, а также к промежуточной аттестации по дисциплине

Представлен разработанный метод контроля состояния трансмиссионных и моторных масел, позволяющий получить дополнительную информацию при их окислении. Предложены показатели, благодаря которым осуществляется контроль за состоянием товарных и работающих масел, находящихся на кратковременном и длительном хранении, а также в период эксплуатации.

Рассмотрены основные методы компактирования и консолидации порошковых наноматериалов для получения из них изделий. В большей части внимание уделено объемным наноструктурным материалам и изготовленным на их основе керамическим изделиям конструкционного и функционального назначения. Подробно изложены метод УЗ-компактирования порошков, коллекторный метод прессования, приведены конструкции коллекторных пресс-форм для производства порошковых изделий различной геометрической формы. Проанализированы характеристики напряженно-деформированного состояния и реологические свойства уплотняемого порошкового материала, определяющие качество изделий.

Рассмотрены основные методы исследования структуры материалов, параметры микроструктуры и способы ее визуализации. Особое внимание уделено методам микроскопии, применяемым в материаловедении, таким как оптическая, электронная и зондовая. Приведены сведения о дополнительных и специальных микроскопических методах.

Рассмотрены основные разделы материаловедения и технологии конструкционных материалов: диаграммы состояния, термическая и химико-термическая обработка металлов и сплавов, свойства и назначение металлов и сплавов; разрушение металлов и сплавов в результате коррозии, методы измерения коррозии, механизмы и способы защиты.

Кратко изложены основные разделы курса материаловедения и технологии конструкционных материалов, обязательные для выполнения контрольных работ, приведены вопросы для самопроверки по каждому разделу изучаемого курса.

В учебном пособии систематизированы методы определения текстуры с точки зрения целесообразности их применения к конкретным задачам исследования, описаны современные математические методы описания текстуры, произведено их сравнение.

Представлены общие сведения о материалах, используемых в современной электронике, и физике явлений, происходящих в проводниковых, полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалах. Рассмотрены электрические и магнитные свойства материалов. Показаны технологии производства важнейших материалов и их применение. Изложены физические принципы, положенные в основу материалов и технологий наноэлектроники.

В соответствии с рабочей программой по дисциплине «Материаловедение и технология конструкционных материалов» предусмотрено выполнение 7 лабораторных работ. В рабочей тетради к каждой работе дается домашнее задание, что позволяет студенту лучше подготовиться к выполнению работы. Приводятся схематические изображения отдельных инструментов, приборов и т. п., которые требуют определенной доработки, что позволит лучше освоить материал.

Дано описание современных конструкционных материалов, применяемых в поршневых двигателях внутреннего сгорания для изготовления поршней, поршневых колец, клапанов, коленчатых валов, подшипников скольжения, деталей выпускного коллектора, деталей двигателей с турбонаддувом (сплавы на основе железа, алюминия, олова, свинца; композиционные материалы, керамика и металлокерамика).

Приведены сведения о процессах модификации свойств основных материалов, применяемых для изготовления деталей и узлов приборов ориентации, стабилизации и навигации (ОСиН), а также о физико-химических процессах, происходящих в материалах при нагреве в ходе термической обработки, и о связанных с этим изменениях физико-химических характеристик материалов. В таблице приложения представлены данные о режимах процессов термической обработки материалов и сплавов, наиболее часто используемых для изготовления деталей приборов ОСиН.

Рассмотрены положения науки о трении, износе и смазке машин, новые направления и проблемы износостойкости конструкционных материалов. Описаны характеристики экспериментальной базы для оценки трибологических свойств конструкционных и смазочных материалов. Представлены методы контроля микрогеометрии поверхности, оценки механических свойств поверхностных слоев, методология исследования структурного состояния зоны поверхностной пластической деформации при трении. Проанализированы критерии оценки триботехнических свойств. Дан пример экспериментального подхода к оценке макро- и микроскопических характеристик качества антифрикционных покрытий, полученных методом триботехнологии.

Изложены основы метода асимптотического осреднения (метода Бахвалова — Победри) для задач теории упругости, а также основы метода конечных элементов для решения локальных задач теории упругости на «ячейке периодичности» и расчета эффективных упругих характеристик композитов. Даны вариационные формулировки задач теории упругости и задач на «ячейке периодичности». Представлены оригинальные результаты относительно метода решения локальных задач. Приведены примеры численного решения локальных задач и результаты моделирования полей микронапряжений для различных типов композиционных материалов: однонаправленно-армированных, 3D ортогонально-армированных, армированных по диагоналям куба и тканевых. Представлены результаты численного расчета полей концентрации микронапряжений в компонентах композитов.

В пособии изложены вопросы формирования структуры и свойств материалов, используемых в машиностроении. Большое внимание уделено фундаментальным основам прочности металлических материалов. Рассмотрены неметаллические материалы: полимеры, керамики и композиционные материалы с волокнистым упрочнителем.

В учебном пособии в краткой форме даны основные понятия электротехнического материаловедения, приведены определения тепловых, электрических и механических параметров материалов.

Рассмотрено строение и свойства материалов на основе железа, диаграмма железо- углерод, основные классы сталей и чугунов, их свойства и применение. Большое внимание уделено теории и технологии термической, химико-термической и термомеханической обработки.

Рассмотрены особенности поведения полимерных материалов под действием механических напряжений, устройство и характеристики машин для статических и ударных испытаний. Приведены методики определения (в соответствие с действующими ГОСТами) основных механических свойств пластмасс (деформационно–прочностных характеристик при различных видах нагружения, долговременной прочности и твердости). Изложены методики подготовки образцов к испытаниям, описания приборов, порядка проведения работ, обработки и представления результатов испытаний.

В учебном пособии даны сведения по основам материаловедения и технологии конструкционных материалов. Предложен краткий курс лекций и лабораторных работ. Приводятся примеры оформления лабораторных работ.

В учебное пособие включены сведения о методах получения моно- кристаллов, их кристаллографического описания и исследования реаль- ной структуры, приведены результаты испытаний механических и маг- нитных свойств некоторых металлических монокристаллов, а также об- суждаются примеры необычных монокристаллов, возникающих в ре- зультате жизнедеятельности живых систем или создаваемых искус- ственно для применения в разных отраслях техники. Для студентов старших курсов и аспирантов, заинтересованных в получении дополнительных знаний в области прикладной физики, хи- мии, металлургии, материаловедения, нано- и биотехнологий, а также в смежных с ними областях.

В учебном пособии в краткой форме даны основные понятия электротехнического материаловедения, приведены определения тепловых, электрических и механических параметров материалов, дается оценка основных классов материалов, применяемых в электроэнергетике и электротехнике. В пособии также приводятся числовые характеристики различных материалов, рассматриваются вопросы их долговечности. Форма изложения позволяет продуктивно готовиться к зачету по курсу и вспомнить основные понятия, изученные ранее в курсах физики и химии.

Данное издание разработано в соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования и является частью учебно-методического комплекса дисциплины «Материаловедение». В учебнике рассмотрены классификация материалов, кристаллическое строение металлов и кристаллизация, процессы пластической деформации и рекристаллизации, свойства металлов. Описаны фазы, образующиеся в сплавах, и диаграммы состояния. Рассмотрены основы термической обработки и других видов упрочнения. Представлены различные классы сталей и чугунов, цветных металлов, порошковых материалов и неметаллических соединений. В пособии предложены задачи для самостоятельного решения, выполнение которых способствует повышению качества подготовки и общего уровня знаний студентов. Книга предназначена для студентов, обучающихся по направлению подготовки 100100.62 «Сервис», может использоваться студентами других специальностей и направлений подготовки.