Бакалавриат по направлению 22.03.01 – «Материаловедение и технологии материалов»

Область профессиональной деятельности выпускника

Область профессиональной деятельности магистров  включает:

  • разработку, исследование, модификацию и использование (обработку, эксплуатацию и утилизацию) материалов неорганической и органической природы различного назначения; процессы их формирования, формо- и структурообразования; превращения на стадиях получения, обработки и эксплуатации;
  • процессы получения материалов, заготовок, полуфабрикатов, деталей и изделий, а также управление их качеством для различных областей техники и технологии (машиностроения и приборостроения, авиационной и ракетно-космической техники, атомной энергетики, твердотельной электроники, наноиндустрии, медицинской техники, спортивной и бытовой техники и др.)

 

Объекты профессиональной деятельности выпускника
  • основные типы современных конструкционных и функциональных неорганических (металлических и неметаллических) и органических (полимерных и углеродных) материалов; композитов и гибридных материалов; сверхтвердых материалов; интеллектуальных и наноматериалов, пленок и покрытий;
  • методы и средства испытаний и диагностики, исследования и контроля качества материалов, пленок и покрытий, полуфабрикатов, заготовок, деталей и изделий, все виды исследовательского, контрольного и испытательного оборудования, аналитической аппаратуры, компьютерное программное обеспечение для обработки результатов и анализа полученных данных, моделирования поведения материалов, оценки и прогнозирования их эксплуатационных характеристик;
  • технологические процессы производства, обработки и модификации материалов и покрытий, деталей и изделий; оборудование, технологическая оснастка и приспособления; системы управления технологическими процессами;
  • нормативно-техническая документация и системы сертификации материалов и изделий, технологических процессов их получения и обработки; отчетная документация, записи и протоколы хода и результатов экспериментов, документация по технике безопасности и безопасности жизнедеятельности.

 

Задачи профессиональной деятельности выпускника
  • сбор и сравнительный анализ данных о существующих типах и марках материалов, их структуре и свойствах, способах разработки новых материалов с заданными технологическими и функциональными свойствами применительно к решению поставленных задач с использованием баз данных и литературных источников;
  • участие в организации и проведении проектов, исследований и разработок новых материалов и композиций, научных и прикладных экспериментов по созданию новых процессов получения и обработки материалов, а также изделий;
  • разработка программ, рабочих планов и методик, организация и проведение  экспериментов, исследований и испытаний материалов, обработка и анализ их результатов  с целью выработки технологических рекомендаций при внедрении процессов в производство,  подготовка отдельных заданий для исполнителей;
  • подготовка научно-технических отчетов, обзоров, публикаций по результатам выполненных исследований на основе анализа и систематизации научно-технической и патентной информации по теме исследования, а также отзывов и заключений на проекты, в т.ч. стандартов;
  • моделирование материалов и процессов, исследование и экспериментальная проверка теоретических данных при разработке новых технологических процессов производства и обработки материалов;
  • анализ, обоснование и выполнение технических проектов в части рационального выбора материалов в соответствии с заданными условиями при конструировании изделий, проектировании технологических процессов производства, обработки и переработки материалов, нетиповых средств для испытаний материалов, полуфабрикатов и изделий;

 

Читаемые дисциплины

 

«Основы физики металлов»

Атомно-кристаллическое строение различных фаз, характер сил межатомной связи, атомный механизм и кинетика диффузионных процессов для прогнозирования свойств материалов при легировании, фазовых переходах, нагреве, наклепе, воздействии высоких давлений;  природа физических свойств для решения технологических и исследовательских задач, взаимосвязь атомно-кристаллического строения материалов с физическими свойствами и процессами, влияющими на служебные свойства материалов, возможности использования физических методов для решения исследовательских и производственных задач при создании новых композиционных материалов.

 

 «Теория строения материалов»

Особенности  кристаллического строения металлов и сплавов, основные кристаллографические соотношения и формулы структурной кристаллографии, элементы симметрии кристаллических структур, пространственные группы симметрии, экспериментальные методы определения структуры кристаллов; оценка поведения материалов при воздействии на них различных факторов, приводящих к изменению кристаллической структуры; механизмы фазовых и структурных превращений, диаграммы состояния сплавов для определения фазового состава и структурного состояния машиностроительных сплавов; строение неметаллических материалов: полимеров, ситаллов, керамических материалов.

 

 «Физические основы прочности»

Физическая сущность явлений, происходящих в материалах при воздействии на них различных факторов в процессе получения и эксплуатации. Теоретическая и реальная прочность кристаллов. Влияние дефектов строения реальных кристаллических тел на процессы их упрочнения, разупрочнения и разрушения.

 

«Физико-механика полимеров»

Химическая и физическая структура полимеров, взаимосвязь между структурным состоянием, механическими свойствами и температурно-временными параметрами; влияние условий нагружения на вязко-упругое поведение; возможности управления свойствами полимерных связующих при создании композитов с необходимыми служебными свойствами.

 

«Методы исследования материалов и процессов»

 Взаимосвязь физических явлений и методов исследования; контроль качества материалов и изделий; методы проведения механических испытаний материалов; принципиальные основы макро- и микроанализов, методы структурного анализа - электронной микроскопии, рентгеноструктурного, рентгеноспектрального, микрорентгеноспектрального, акустического и др.;  электрические и магнитные методы исследования материалов и покрытий; техника статистической обработки результатов.

 

«Физико-химия композиционных материалов»

Изучение физических явлений и закономерностей в процессах получения композиционных материалов; прогнозирование и анализ влияния технологических параметров процессов получения на свойства композиционных материалов на основе современных физических представлений о строении твердого тела, процессов диффузии, растворимости и образования фаз, свойствах поверхности и взаимодействия с жидкой фазой;  приборы и оборудование для проведения экспериментов.

 

 «Физические основы создания порошковых материалов»

Физические, химические и технологические свойства порошковых материалов. Способы получения порошков. Особенности формования изделий из порошков. Адгезия и смачиваемость. Физико-химические взаимодействия порошковых материалов при спекании. Способы создания высокоплотных заготовок.

 

 «Физические методы контроля»

Принципиальные основы физических методов контроля; оборудование и методики, используемые для неразрушающего метода контроля композиционных материалов и их составляющих.

 

 «Структурный анализ»

 Взаимосвязь физических процессов, происходящих при взаимодействии электронов и рентгеновских лучей с кристаллическими материалами, методики рентгеноструктурного и электронографического анализов для определения симметрии и параметров кристаллической структуры, фазового состава,  твердых растворов, структурных несовершенств, возникающих в результате различных видов обработок.

 

 «Современные методы исследования»

Физические принципы современных методов исследования: сканирующей растровой электронной микроскопии, ядерно-магнитного резонанса, инфракрасной спектроскопии, ядерного гамма-резонанса и др.; использование этих методов для анализа наноматериалов и композиционных материалов.

 

«Наноструктурные материалы»

Классификация наноструктурных материалов, их структура и свойства, особенности получения; взаимодействие наноматериалов с окружающей средой, электромагнитным излучением и потоками частиц; методы диагностики и моделирования свойств; использование наноматериалов в технике.

 

«Организация эксперимента»

Классификация, типы и задачи эксперимента. Методология эксперимента и разработка плана программы его проведения. Вычислительный эксперимент. Элементы теории планирования эксперимента. Основы теории случайных ошибок и методов оценки случайных погрешностей в измерениях. Методы графической обработки результатов измерений. Методы подбора эмпирических формул. Моделирование нано- и композиционных материалов.

 

«Материаловедение»

Роль материала и его характеристик в обеспечении эксплуатации изделий; общая классификация материалов по природе, назначению и областям применения; взаимосвязь структурных и фазовых состояний с характеристиками материалов и изделий; диффузионные и бездиффузионные превращения; основные типы черных металлов, их классификацияи основные структурные, механические, физические и эксплуатационные характеристики; основные типы цветных металлов и сплавов: алюминиевые, титановые, медные, магниевые, никелевые, другие специальные сплавы, их структурные особенности и характеристики.

 

«Конструкционные и функциональные композиты»

 Состав, строение и характерные свойства полимеров и их композитов, принципах и способах создания полимерных композиционных материалов многофункционального назначения; тенденции развития науки о полимерах, возможности их применения в качестве связующих композиций, волокон, пленок, покрытий; перспективы развития полимерных КМ; оптимизация составов КМ в соответствии с условиями эксплуатации изделий; определение характерных свойств полимерных КМ различных видов, обеспечивающих работоспособность изделий при различных видах нагружения и условиях работы, снижение энерго- и материалоемкости; способы получения изделий с заданными структурой и сочетанием технологических и эксплуатационных свойств.

 

«Технология получения металлических композиционных материалов»

 Перспективные технологические процессы получения металлических композиционных материалов (МКМ) и эффективное их промышленное применение в различных отраслях машиностроения;  физические основы «схватывания» (соединения) металлов в твердой фазе и особенности практической реализации этого процесса; основные преимущества и недостатки существующих методов получения МКМ, принципы оптимизации технологических схем и методики расчета параметров применяемых операций, основы рационального конструкторско-технического проектирования состава и структуры композиционных материалов;  выбор исходных материалов и расчет проектируемой композиции, теоретическое определение  основных параметров применяемых операций и экспериментальное уточнение их на основе постановки дополнительных исследований, обоснование назначаемой последовательности операций, прогнозирование поведения МКМ при технологических переделах.

 

« Основы технологии получения композиционных материалов»

Физическая сущность явлений, протекающих в процессе изготовления и последующей эксплуатации металлических, полимерных и порошковых композиционных материалов; обоснование оптимального выбора вида КМ и способа его получения; перспективные направления развития работ в области совершенствования основных видов композиционных материалов, технологических процессов и технологического оборудования для их изготовления.

 

«Технология получения порошковых композиционных материалов»

Способы производства порошков:  механические, распылением жидких металлов, сплавов и соединений; восстановлением водородом, углеродом, металлами, электрохимические, термической диссоциацией летучих соединений и др.; методы контроля свойств порошков;  процессы подготовки и смешивания порошков, технологию формования заготовок и изделий из порошков; сущность и технологические задачи спекания; технологические особенности высокоскоростного формования заготовок и изделий из порошков.

Б3.ДВ1.2.«Механические свойства металлов»

Особенности поведения композиционных материалов при различных видах нагружения: растяжения, сжатия, изгиба, кручения. Приготовление образцов из композиционных материалов различных типов: слоистых, волокнистых, дисперсно-упрочненных для механических испытаний. Специальные виды механических испытаний композиционных материалов.

 

«Основы компьютерной технологии»

Углубленное рассмотрение актуальны компьютерных технологий: представление информации в компьютерных системах, системы кодирования, основы технологии получения полупроводников и полупроводниковых приборов, устройство процессоров и его функциональных блоков, системы хранения информации, интерфейсы и периферийные устройства. Применение компьютерных систем в исследовании структуры и свойств композиционных материалов.

 

«Термическая обработка цветных сплавов»

Принципы легирования цветных металлов. Общая характеристика видов термической обработки цветных сплавов. Раскрытие физической сущности явлений, происходящих в цветных сплавах при воздействии на них различных факторов в процессе получения и эксплуатации. Практика термической обработки сплавов на основе алюминия, магния, титана, меди, никеля, хрома, вольфрама, молибдена и ниобия.

 

 «Теория термической обработки металлов»

Структурные и фазовые превращения при термической обработке; превращения при отжиге, закалке, отпуске, старении; отпускная хрупкость стали;термические напряжения в деталях; термическая обработка конструкционных и инструментальных сталей; принципы и выборы режимов нагрева и охлаждения при закалке и отпуске; химико-термическая обработка; термомеханическая обработка; восстановительная термическая обработка сталей и сплавов.

 

«Композиционные материалы»

Классификация композиционных материалов; дисперсно-упрочненнные композиты; упрочненные частицами; волокнистые композиты; слоистые композиты; эвтектического типа; основные закономерности и принципы построения композиционные материалов, составляющие КМ; структура и свойства КМ; методы испытаний для определения механических свойств и прочности сцепления составляющих композитов.

 

«Свойства полимерных материалов»

 Важнейшие области применения полимерных КМ на основе неорганических и органических полимеров; особенности взаимодействия компонентов в слоистых, волокнистых и порошковых полимерных КМ, межфазные явления в полимерных КМ; классификация методов исследования структуры, физическая сущность рентгеноструктурного анализа и электронографии; методики проведения качественного и количественного рентгеноструктурного фазового анализа, анализируются нарушения кристаллической структуры, степень кристалличности полимерных материалов; стойкость полимерных КМ по отношению к воздействию неблагоприятных факторов, усталость, горючесть, хемостойкость полимерных КМ; прочностные и термоизолирующие характеристики газонаполненных полимерных КМ; сущность теории прочности, основные понятия и особенности механики разрушения композитов.