Закреплена за кафедрой | Кафедра общей и экспериментальной физики |
---|---|
Направление подготовки | 03.04.02. Физика |
Профиль | Физика наносистем |
Форма обучения | Очная |
Общая трудоемкость | 5 ЗЕТ |
Учебный план | 03_04_02_ФН-1-2020 |
|
|
Распределение часов по семестрам
Курс (семестр) | 2 (3) | Итого | ||
---|---|---|---|---|
Недель | 11 | |||
Вид занятий | УП | РПД | УП | РПД |
Лекции | 24 | 24 | 24 | 24 |
Практические | 30 | 30 | 30 | 30 |
Сам. работа | 99 | 99 | 99 | 99 |
Часы на контроль | 27 | 27 | 27 | 27 |
Итого | 180 | 180 | 180 | 180 |
Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году
Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2020-2021 учебном году на заседании
кафедры
Кафедра общей и экспериментальной физики
Протокол от 15.06.2020 г. № 11
Заведующий кафедрой д-р физ.-мат. наук, профессор В.А. Плотников
1.1. | Формирование теоретических и практических знаний о закономерностях фазовых и структурных превращениях и наноструктур в ходе их протекания в конденсированном состоянии |
---|
Цикл (раздел) ООП: Б1.В.01 |
ОПК-6 | способностью использовать знания современных проблем и новейших достижений физики в научно-исследовательской работе |
ПК-1 | способностью самостоятельно ставить конкретные задачи научных исследований в области физики и решать их с помощью современной аппаратуры и информационных технологий с использованием новейшего российского и зарубежного опыта |
В результате освоения дисциплины обучающийся должен | |
3.1. | Знать: |
---|---|
3.1.1. | Основные методы создания материалов, основные сведения о структурно-фазовом состоянии метеллических и неметаллических систем. Основные сведения о фазовых и структурных превращениях в конденсированном состояни, формирование информационной базы данных о явлениях и процессах в конденсированных состояниях. |
3.2. | Уметь: |
3.2.1. | Использовать новейшие достижения физики о материалах для конструированния и получения материалов с особыми свойствами. Использовать информационный банк данных о физических процессах и явлениях с целью создания новых материалов с заданными свойствами. |
3.3. | Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть): |
3.3.1. | владеть основными навыками постановки задачи в научно-исследовательской деятельности. Профессиональными навыками в организации и планировании физических исследований |
Код занятия | Наименование разделов и тем | Вид занятия | Семестр | Часов | Компетенции | Литература |
---|---|---|---|---|---|---|
Раздел 1. Введение. Основы термодинамики | ||||||
1.1. | Предмет физики фазовых и структурных превращений в конденсированном состоянии. Термодинамические функции, законы термодинамики. Внутренняя энергия. Энтальпия. Энтропия. Энергия Гиббса. Условие термодинамического равновесия. Фазовое равновесие в однокомпонентной и многокомпонентной системах. | Лекции | 3 | 4 | ОПК-6 | Л1.2, Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3 |
1.2. | Предмет физики фазовых и структурных превращений в конденсированном состоянии. Термодинамические функции, законы термодинамики. Внутренняя энергия. Энтальпия. Энтропия. Энергия Гиббса. Условие термодинамического равновесия. Фазовое равновесие в однокомпонентной и многокомпонентной системах. | Практические | 3 | 6 | ОПК-6, ПК-1 | Л1.2, Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3 |
1.3. | Предмет физики фазовых и структурных превращений в конденсированном состоянии. Термодинамические функции, законы термодинамики. Внутренняя энергия. Энтальпия. Энтропия. Энергия Гиббса. Условие термодинамического равновесия. Фазовое равновесие в однокомпонентной и многокомпонентной системах. | Сам. работа | 3 | 20 | ПК-1 | Л1.2, Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3 |
Раздел 2. Диффузия в металлах и сплавах | ||||||
2.1. | Диффузия в металлах и сплавах. Формальная теория. Основные уравнения диффузии. Коэффициент диффузии. Парциальные коэффициенты диффузии. Атомный механизм диффузии. Энергия активации диффузионных процессов. Химический потенциал вакансий. | Лекции | 3 | 4 | ОПК-6 | Л1.2, Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3 |
2.2. | Диффузия в металлах и сплавах | Практические | 3 | 4 | ОПК-6, ПК-1 | Л1.2, Л3.1, Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3 |
2.3. | Диффузия в металлах и сплавах. Формальная теория. Основные уравнения диффузии. Коэффициент диффузии. Парциальные коэффициенты диффузии. Атомный механизм диффузии. Энергия активации диффузионных процессов. Химический потенциал вакансий. | Сам. работа | 3 | 20 | ПК-1 | Л1.2, Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3 |
Раздел 3. Диаграммы состояния двухкомпонентных систем | ||||||
3.1. | Диаграмма состояния для сплавов, образующих механическую смесь. Диаграмма состояния с неограниченной растворимостью компонент. Диаграмма состояния с эвтектикой. Диаграмма состояния с перитектикой. Диаграмма состояния с химическим соединением. Диаграмма состояния для сплавов, испытывающих полиморфные превращения. Практика термообработки сплавов. | Лекции | 3 | 4 | ОПК-6 | Л1.2, Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3 |
3.2. | Диаграммы состояния двухкомпонентных систем | Практические | 3 | 4 | ОПК-6, ПК-1 | Л1.2, Л3.1, Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3 |
3.3. | Диаграммы состояния двухкомпонентных систем | Сам. работа | 3 | 20 | ПК-1 | Л1.2, Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3 |
Раздел 4. Фазовые превращения в твердом состоянии. | ||||||
4.1. | Фазовые превращения. Кристаллизация. Превращения в твердом состоянии. Превращение типа зарождение-рост. Прерывистый распад твердого раствора (дисперсионное твердение). Непрерывный (спинодальный распад) твердого раствора. Практика термообработки металлов и сплавов. Кооперативные фазовые превращения. Мартенситные превращения. Термоупругие мартенситные превращения. Уравнение состояния Клапейрона – Клаузиуса. Кристаллография мартенситных превращений. Математическое описание кристаллографической теории. Практика термообработки сплавов. | Лекции | 3 | 6 | ОПК-6 | Л1.2, Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3 |
4.2. | Изучение диаграммы состояния железоуглеродистых сплавов | Практические | 3 | 4 | ОПК-6, ПК-1 | Л1.2, Л3.1, Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3 |
4.3. | Фазовые превращения. Кристаллизация. Превращения в твердом состоянии. Превращение типа зарождение-рост. Прерывистый распад твердого раствора (дисперсионное твердение). Непрерывный (спинодальный распад) твердого раствора. Практика термообработки металлов и сплавов. Кооперативные фазовые превращения. Мартенситные превращения. Термоупругие мартенситные превращения. Уравнение состояния Клапейрона – Клаузиуса. Кристаллография мартенситных превращений. Математическое описание кристаллографической теории. Практика термообработки сплавов. | Сам. работа | 3 | 20 | ПК-1 | Л1.2, Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3 |
Раздел 5. Механические свойства твердых тел. | ||||||
5.1. | Теоретическая и реальная прочность кристаллов. Хрупкая прочность твердого тела. Временная прочность твердых тел. Упругая деформация. Закон Гука. Пластическая деформация. Стадии пластического течения деформируемого кристалла. Дислокационное упрочнение кристаллов в ходе пластической деформации. Структурные параметры пластической деформации. Проблема повышения прочности твердых тел. | Лекции | 3 | 6 | ОПК-6 | Л1.2, Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3 |
5.2. | Изучение распада пересыщенного твердого раствора | Практические | 3 | 4 | ОПК-6, ПК-1 | Л1.2, Л3.1, Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3 |
5.3. | Теоретическая и реальная прочность кристаллов. Хрупкая прочность твердого тела. Временная прочность твердых тел. Упругая деформация. Закон Гука. Пластическая деформация. Стадии пластического течения деформируемого кристалла. Дислокационное упрочнение кристаллов в ходе пластической деформации. Структурные параметры пластической деформации. Проблема повышения прочности твердых тел. | Сам. работа | 3 | 19 | ПК-1 | Л1.2, Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3 |
5.4. | Термообработка стали (закалка, нормализация, отжиг). | Практические | 3 | 4 | ОПК-6, ПК-1 | Л1.2, Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3 |
5.5. | Исследование микроструктуры металлов и сплавов | Практические | 3 | 4 | ОПК-6, ПК-1 | Л1.2, Л2.1, Л1.1, Л2.2, Л2.3 |
5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины |
Предмет физики фазовых и структурных превращений в конденсированном состоянии. Термодинамические функции, законы термодинамики. Внутренняя энергия. Энтальпия. Энтропия. Энергия Гиббса. Условие термодинамического равновесия. Фазовое равновесие в однокомпонентной и многокомпонентной системах. Диффузия в металлах и сплавах. Формальная теория. Основные уравнения диффузии. Коэффициент диффузии. Парциальные коэффициенты диффузии. Атомный механизм диффузии. Энергия активации диффузионных процессов. Химический потенциал вакансий. Диаграмма состояния для сплавов, образующих механическую смесь. Диаграмма состояния с неограниченной растворимостью компонент. Диаграмма состояния с эвтектикой. Диаграмма состояния с перитектикой. Диаграмма состояния с химическим соединением. Диаграмма состояния для сплавов, испытывающих полиморфные превращения. Практика термообработки сплавов. Фазовые превращения. Кристаллизация. Превращения в твердом состоянии. Превращение типа зарождение-рост. Прерывистый распад твердого раствора (дисперсионное твердение). Непрерывный (спинодальный распад) твердого раствора. Практика термообработки металлов и сплавов. Кооперативные фазовые превращения. Мартенситные превращения. Термоупругие мартенситные превращения. Уравнение состояния Клапейрона – Клаузиуса. Кристаллография мартенситных превращений. Математическое описание кристаллографической теории. Практика термообработки сплавов. Теоретическая и реальная прочность кристаллов. Хрупкая прочность твердого тела. Временная прочность твердых тел. Упругая деформация. Закон Гука. Пластическая деформация. Стадии пластического течения деформируемого кристалла. Дислокационное упрочнение кристаллов в ходе пластической деформации. Структурные параметры пластической деформации. Проблема повышения прочности твердых тел. |
5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.) |
Основные термодинамические функции и законы. Термодинамическое равновесие. Однокомпонентные и многокомпонентные системы. Металлы и сплавы. Явление диффузии. Механизмы диффузии. Диаграмма состояния. Термообработка сплавов. Виды превращений в твердом состоянии. Применение кристаллографии для исследования фазовых превращений. Прочность кристаллов. Виды деформации. Пластическое течение деформируемого кристалла. Механизмы упрочнения кристаллов. |
5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации |
см. приложение (ФОС) |
6.1. Рекомендуемая литература | ||||
6.1.1. Основная литература | ||||
Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
Л1.1 | Епифанов И.Г. | Физика твердого тела [Электронный ресурс] : учебное пособие | СПб.:Лань, 2011 | e.lanbook.com |
Л1.2 | И. Ф. Гинзбург | Введение в физику твердого тела: учеб. пособия | СПб. : Лань, 2007 | |
6.1.2. Дополнительная литература | ||||
Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
Л2.1 | Калин Б.А. | Физическое материаловедение. Т.3. Методы исследования стркукурно-фазового состояния материалов [Электронный ресурс]: учебник для вузов : в 6-х т. | М. : МИФИ, 2008 | http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=237979 |
Л2.2 | Мазалова В.Л., Кравцова А.Н., Солдатов А.В. | Нанокластеры: рентгеноспектральные исследования и компьютерное моделирование [Электронный ресурс]: монография | М.: Физматлит, 2012 | http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=275555 |
Л2.3 | Вознесенский, Э.Ф., Шарифуллин Ф.С., Абдуллин И.Ш. | Методы структурных исследований материалов. Методы микроскопии [Электронный ресурс]: учебное пособие | Казань : Издательство КНИТУ, 2014 | biblioclub.ru |
6.1.3. Дополнительные источники | ||||
Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
Л3.1 | С.В. Макаров, В.А. Плотников | Фазовые и структурные превращения в конденсированном состоянии. Лабораторный практикум: учеб. метод. пособ. | АлтГУ, 2007 | |
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет" | ||||
Название | Эл. адрес | |||
Э1 | Фазовые и структурные превращения в конденсированном состоянии, автор Плотников В.А. | portal.edu.asu.ru | ||
6.3. Перечень программного обеспечения | ||||
Open Office MS Office, Word, Excel, PowerPoint, Access, MS Paint Adobe Photoshop WinRAR, WinZIP Far Manager, Total Commander Internet Explorer, Google Chrome Microsoft Windows AcrobatReader | ||||
6.4. Перечень информационных справочных систем | ||||
www.gpntb.ru/ Государственная публичная научно-техническая библиотека. www.nlr.ru/ Российская национальная библиотека. www.nns.ru/ Национальная электронная библиотека. www.rsl.ru/ Российская государственная библиотека. www.microinform.ru/ Учебный центр компьютерных технологий «Микроинформ». www.tests.specialist.ru/ Центр компьютерного обучения МГТУ им. Н.Э.Баумана. www.intuit.ru/ Образовательный сайт www.window.edu.ru/ Библиотека учебной и методической литературы www.osp.ru/ Журнал «Открытые системы» www.ihtika.lib.ru/ Библиотека учебной и методической литературы news.rea.ru/portal/Departments.nsf/(Index)/Lib Библиотека Российской экономической академии им. Плеханова. |
Аудитория | Назначение | Оборудование |
---|---|---|
001вК | склад экспериментальной мастерской - помещение для хранения и профилактического обслуживания учебного оборудования | Акустический прибор 01021; виброизмеритель 00032; вольтметр Q1202 Э-500; вольтметр универсальный В7-34А; камера ВФУ -1; компьютер Турбо 86М; масспектрометр МРС -1; осциллограф ЕО -213- 2 ед.; осциллограф С1-91; осциллограф С7-19; программатор С-815; самописец 02060 – 2 ед.; стабилизатор 3218; терц-октавный фильтр 01023; шкаф вытяжной; шумомер 00026; анализатор АС-817; блок 23 Г-51; блок питания "Статрон" – 2 ед.; блок питания Ф 5075; вакуумный агрегат; весы; вольтметр VM -70; вольтметр В7-15; вольтметр В7-16; вольтметр ВУ-15; генератор Г-5-6А; генератор Г4-76А; генератор Г4-79; генератор Г5-48; датчик колебаний КВ -11/01; датчик колебаний КР -45/01; делитель Ф5093; измеритель ИМП -2; измеритель параметров Л2-12; интерферометр ИТ 51-30; источник "Агат" – 3 ед.; источник питания; источник питания 3222; источник питания ЭСВ -4; лабораторная установка для настройки газовых лазеров; лазер ЛГИ -21; М-кальк-р МК-44; М-калькул-р "Электроника"; магазин сопротивления Р4075; магазин сопротивления Р4077; микроскоп МБС -9; модулятор МДЕ; монохроматор СДМС -97; мост переменного тока Р5066; набор цветных стекол; насос вакумный; насос вакуумный ВН-01; осциллограф С1-31; осциллограф С1-67; осциллограф С1-70; осциллограф С1-81; осциллоскоп ЕО -174В – 2 ед.; пентакта L-100; пирометр "Промень"; пистонфон 05001; преобразователь В9-1; прибор УЗДН -2Т; скамья оптическая СО 1м; спектограф ДФС -452; спектограф ИСП -51; стабилизатор 1202; стабилизатор 3217 – 4 ед.; стабилизатор 3218; стабилизатор 3222 – 3 ед.; станок токарный ТВ-4; усилитель мощности ЛВ -103 – 4 ед.; усилитель У5-9; центрифуга ВЛ-15; частотомер Ч3-54А; шкаф металлический; эл.двигатель; электродинамический калибратор 11032 |
002К | лаборатория физического материаловедения - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации | Учебная мебель на 10 посадочных мест; рабочее место преподавателя; доски меловые 1шт. лазер ЛТИ502; лазер ЛТН-103; лазерная установка HTS 300; микроскоп металлографический Метам РВ-23; микроскоп НЕОФОТ -32; моноблок RAMEC Gale Custom G1610/ H61M-DG3/4 Гб ОЗУ/500 Гб НЖМД; насадка для микроскопа VEC-535 цветная в/к ПЗС-матрица 1/1,8" 1700ТВ лин 1,0Iuх; ноутбук Acer TM424WXMi Cel-M(380) 1,6GHz/14,1" WXGA/512Mb/60Gb/DVD-RW/LAN/Wlan b; оптико-электронная система (сканирующий зондовый микроскоп) Солвер Некст; проектор: Epson EMP-TW10H (V11H164040); системный блок Celeron 1000/128/FDD/HDD; системный блок P IV - 1800 Celeron/ 256 Mb/60 Gb/AGP 32/CD/Net/SB/SPK; термостат; установка "Дрон-3"; блок БВЦ 97-04; блок БГА-2-97; блок БПВ2-90; блок Д3У2-91; блок питания БНН-43; блок УВЦ-2-95; вакуумный пост универсальный ВУП-5; компьютер Intel Core i3-4160 3600MHz/HDD 1Tb/DDR3 DIMM 16Gb(2x8Db); компьютер Intel Core i3-4160 3600MHz/HDD 1Tb/DDR3 DIMM 16Gb(2x8Db); компьютер Intel Pentinm G3420 3200 MHz/DDR3 DIMM 4Gb/монитор 22"LG 22MP55HQ-P; компьютер Intel Pentinm G3420 3200 MHz/DDR3 DIMM 4Gb/монитор 22"LG 22MP55HQ-P; компьютер Intel Pentium G3420 3200MHz 3Mb/DDR3 DIMM 4Gb/монитор 22"LG 22MP55HQ-P; компьютер Intel Pentium G3420 3200MHz 3Mb/DDR3 DIMM 4Gb/монитор 22"LG 22MP55HQ-P; компьютер Intel Pentium G3420 3200MHz3Mb/DDR3 DIMM 4Gb/монитор 22"LG 22MP55HQ-P; микрокомпьютер Tandy 1000HX; монитор 15" RoverScan 115GS 0.28 TCO95; монитор 15" Samsung 550 S.28; монитор 17" Philips TFT; ноутбук ASUS BU401LG 14"HD,Ci7-4500U, 8192Mb,1Tb,GT730M-2Gb,WiFi, BT, Cam, W8Pro; ноутбук Asus K50IN (2,2GHz/4Gb/320Gb/DVD-RW/Bluetooth/факс-модем/веб камера; преобразователь акустической эмиссии; прибор АМА-0,2ф1; принтер HP LJ 1150; самописец 62201; система магнетронного напыления МАГ-2000; системный блок Celeron 733 INTEL; системный блок P - IV 3000MHz/Плата ЛА-2USB/АЦП ЛА-н150-14PCI; сканер HP SJ 6300; сканер ч/б; спектрофонометр 6ф-20; усилитель напряжения сигналов преобразователей акустической эмиссии; учебные наглядные пособия: "Лабораторные работы по физическому материаловедению"; "Специальный физический практикум по сканирующей зондовой микроскопии"" "Специальный физический практикум. Акустическая эмиссия в физике конденсированного состояния" |
Помещение для самостоятельной работы | помещение для самостоятельной работы обучающихся | Компьютеры, ноутбуки с подключением к информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», доступом в электронную информационно-образовательную среду АлтГУ |
Учебная аудитория | для проведения занятий лекционного типа, занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических), групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации, курсового проектирования (выполнения курсовых работ), проведения практик | Стандартное оборудование (учебная мебель для обучающихся, рабочее место преподавателя, доска, мультимедийное оборудование стационарное или переносное) |
см. приложение (ФОС) |