Программа дисциплины «Физика конденсированных сред» (Содержание курса)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

ГОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет»

Кафедра физики металлов

АФАНАСЬЕВ В.К., КОЛЬБА А.В.

ФИЗИКА

КОНДЕНСИРОВАННЫХ СРЕД

(Учебное пособие)

Новокузнецк 2005

Выполнен на основе государственных требований к содержанию и уровню подготовки выпускника по специальности 070900 – Физика металлов в соответствии с государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования.

1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ:

Сформировать у студентов научное мышление в области физических основ строения и свойств конденсированных систем (твердых кристаллических и аморфных телах и жидкостях) и проходящих в них процессах; научить анализу атомно-кристаллического строения, кинетики диффузионных процессов, протекающих при фазовых переходах в твердом и жидком состояниях при нагреве конденсированных систем.

2. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСОВ ПО ВИДАМ ЗАНЯТИЙ

Всего: 360 часов

Аудиторные занятия: 188 часов

3. ФОРМА КОНТРОЛЯ: экзамен в VII и VIII семестрах.

СОДЕРЖАНИЕ КУРСА

ЧАСТЬ 1

ВВЕДЕНИЕ

Тема 1. Задачи курса «Физика конденсированных сред» и его построение – 2 часа.

Назначение курса и его роль в формировании инженера-физика. Основные разделы. Физика конденсированных сред – основная часть материаловедения. Перспективы развития науки о конденсированных системах – 2 часа.

Тема 2. Общее понятие конденсированных систем и способы их получения – 6 часов

Общая характеристика конденсированных систем. Типы конденсированных систем. Основные способы получения конденсированных систем: кристаллизация, аморфизация, получение жидких кристаллов, полиморфные и фазовые превращения в твердом состоянии – 6 часов.

Литература: 4.1. С. 91-106

Тема 3. Дефекты кристаллической решетки – 18 часов

Понятие кристаллической решетки и симметрии кристаллов. 14 трансляционных решеток Бравэ. Плотнейшие упаковки шаров. Примеры кристаллических структур. Классификация твердых тел по характеру сил связи. Ковалентные, молекулярные, ионные кристаллы и кристаллы с водородной связью – 6 часов.

Литература: 4.1. С. 6-45, 72-85;

4.3. С. 5-29;

4.4. С. 9-20, С. 28-82;

5.1. С. 4-15, С. 22-27;

5.2. С. 13-42

ТСО: плакаты, модели кристаллических решеток

Идеальный и реальный кристаллы. Классификация дефектов кристаллического строения твердых тел. Точечные дефекты. Виды точечных дефектов. Термодинамика точечных дефектов. Комплексы точечных дефектов. Поведение вакансий при закалке и отжиге – 4 часа.

Литература: 4.1. С. 107-129;

4.2. С. 9-30;

4.4. С. 84-94;

4.5. С. 392-394;

5.2. С. 102-107

Основные типы дислокаций и их движение. Краевые, винтовые и смешанные дислокации. Плотность дислокаций. Упругие свойства дислокаций. Взаимодействие дислокаций с точечными дефектами. Атмосферы Коттрелла, Сузуки и Снука. Происхождение и размножение дислокаций при пластической деформации. Методы выявления дислокаций в металлах (декорирование, метод ямок травления, просвечивающая электронная микроскопия) – 2 часа.

Литература: 4.1. С. 129-149;

4.2. С. 38-68, 68-74, 146-153, 153-156, 158-163;

4.4. С. 96-112;

4.5. С. 396-411

Тема 4. Колебания атомов кристаллической решетки – 4 часа.

Упругие колебания в монокристаллах. Колебания одноатомной линейной цепочки. Колебания одномерной решетки с базисом. Колебания атомов трехмерной решетки. Теплоемкость и теплопроводность – 4 часа.

Литература: 4.4. С. 141-163;

5.2. С. 117-146, 167-186

Тема 5. Структура металлов и сплавов – 42 часа.

Кристаллическая структура металлических элементов. Основные типы металлических структур и их характеристики. Основные свойства металлов и их связь с электронной структурой. Электропроводность, оптические свойства, механические характеристики. Зонная структура металлов – 6 часов.

Литература: 4.3. С. 5-33;

4.5. С. 248-258;

5.3. С. 23-43

Особенности взаимодействия металлов с различным кристаллическим строением. Типы твердых растворов. Растворы с ограниченной и неограниченной растворимостью. Растворы на основе полиморфных металлов – 4 часа.

Литература: 4.3. С. 33-36, 40-43;

4.5. С. 258-260;

5.3. С. 152-154

Твердые растворы замещения. Факторы, управляющие образованием твердых растворов. Периоды решетки твердых растворов. Закон Вегарда. Условия неограниченной растворимости компонентов – 4 часа.

Литература: 4.3. С. 33-48;

4.5. С. 260-265;

5.3. С. 154-157

Твердые растворы внедрения. Условия образования твердых растворов внедрения. Металлоид в растворе, как донор электронов. Упрочнение в растворах замещения и внедрения – 4 часа.

Литература: 4.3. С. 33-48;