Методичні вказівки по вивченню теоретичного матеріалу

НОВІ МАТЕРІАЛИ

 

Методичні вказівки

до самостійного вивчення дисципліни «Нові матеріали»

для студентів спеціальностей 7.05040104 «Обробка металів тиском», спеціалізації «Ковальсько-штампувальне виробництво»

та 8.05050203 «Обладнання та технології пластичного формування конструкцій машинобудування»

всіх форм навчання

 

Маріуполь

УДК 621.73

 

Нові матеріали: методичні вказівки до самостійного вивчення дисципліни для студентів спеціальностей 7.05040104 «Обробка металів тиском», спеціалізації «Ковальсько-штампувальне виробництво» та 8.05050203 «Обладнання та технології пластичного формування конструкцій машинобудування» всіх форм навчання / укл. О. С. Аніщенко. – Маріуполь: ДВНЗ «ПДТУ», 2014. – 14 с.

 

Надана інформація про мету і задачі вивчення дисципліни, перелік літератури, яку треба використовувати при підготовці до аудиторних занять та домашнього завдання, наведені варіанти домашнього завдання на тему розробки технологічного процесу листового штампування нового класу матеріалів – над пластичних металів та сплавів.

 

 

Укладач О. С. Аніщенко, канд. тех. наук, доцент

 

 

Рецензент В. В. Кухар, д-р техн. наук, професор

 

 

Затверджено

на засіданні кафедри ковальсько-штампувального виробництва,

протокол № 16 від 08 квітня 2014 р.

 

Затверджено

методичною комісією металургійного факультету,

протокол № 9 від 06 травня 2014 р.

 

© ДВНЗ «ПДТУ», 2014

ЗМІСТ

 

ВСТУП.. 4

1 МЕТА ТА ЗАДАЧІ ДИСЦИПЛІНИ.. 4

2 МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ПО ВИВЧЕННЮ ТЕОРЕТИЧНОГО МАТЕРІАЛУ 6

3 МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО САМОСТІЙНОГО ВИКОНАННЯ ДОМАШНІХ ЗАВДАНЬ 9

4 КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ.. 12

СПИСОК РЕКОМЕНДОВАНИХ ДЖЕРЕЛ.. 14

 

 

ВСТУП

 

Однією з найважливіших форм навчання студентів є самостійна робота по вивченню дисципліни. Лекції, що викладаються за дисципліною «Нові матеріали», не в повному обсязі надають студентам необхідний рівень знань. Вони тільки акцентують увагу студентів на головні аспекти дисципліни.

З метою більш глибокого вивчення дисципліни та формування у студентів самостійності при вирішуванні питань використання нових матеріалів в конструкціях ковальсько-штампу-вального обладнання та штампів студенти повинні самостійно вивчити кілька розділів курсу, а також виконати два домашніх завдання.

В наступній професійній діяльності самостійна робота студентів дозволить без перешкод якісно виконувати виробничі завдання, використовуючи найновітніші досягнення науки і техніки в галузі створення нових матеріалів.

Курс «Нові матеріали» потребує для вивчення 81 годину, серед яких на самостійну роботу виділяється 75 годин при заочній формі навчання і 57 годин при очній формі навчання.

МЕТА ТА ЗАДАЧІ ДИСЦИПЛІНИ

Мета проведення лекцій – надати студентам теоретичні знання, навики і уміння, необхідні для обґрунтованого вибору нових типів матеріалів, які можуть бути застосованими як для обробки тиском з метою отримання виробів з якісно новими властивостями, так і для проектування та виготовлення нових конструкцій деформуючого обладнання і устаткування, здатних обробляти тиском заготовки з найвищими показниками техніко-економічної ефективності

Задачі проведення лекцій. В результаті проведення лекцій студенти повинні знати:

v класифікацію нових матеріалів;

v основні досягнення світової науки в галузі створювання нових металів, сплавів та інших металовміщуючих матеріалів, їх властивості, можливість застосування;

v теоретичні основі виготовлення і обробки тиском нових матеріалів з метою отримання з них виробів з якісно новими властивостями.

Мета викладання дисципліни – підготовка фахівців в галузі обробки тиском, здатних прогнозувати розвиток галузі з урахуванням створення и використання якісно нових матеріалів, проектувати і втілювати на підприємствах нові технологічні процеси і устаткування, в яких використовуються вищезгадані матеріали і які в змозі обробляти тиском ці матеріали з наданням їм якісно нових властивостей.

Задача вивчення дисципліни. В результаті вивчення дисципліни студент повинен знати:

v основні типи і класи нових матеріалів, придатних для обробки тиском і використання в обладнанні та устаткуванні для обробки тиском;

v принципи вибору нових матеріалів для обробки тиском з наданням обробленим заготовкам якісно нових властивостей;

v можливості використання нових матеріалів в штампах та пресах для штамповки деталей.

Для успішного вивчення дисципліни потрібні знання фізики, хімії, вищої математики, спеціальних видів металургії, металознавства, термічної обробки металів, теорії і технології обробки металів тиском.

Окрім тих вимог, що викладені вище, самостійна робота виконується для того, щоб дати студенту можливість одержати встановлений об’єм знань шляхом вивчення спеціальної патентної літератури, для поглиблення знань у напрямі патентування створених технологій, обладнання, виробів тощо.

 

 

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ПО ВИВЧЕННЮ ТЕОРЕТИЧНОГО МАТЕРІАЛУ

 

Студенти вивчають запропоновані теми самостійно, користуючись літературою, що рекомендована.

Тема 1. Напівпроводники в мікро- і наноелектрониці. Магнітотверді та магнітом'які матеріали. Електротехнічні сталі. Класифікація нових матеріалів: нанокристалічні, для мікро- і наноелектроніки, композиційні, порошкові матеріали на основі заліза, метали і сплави зі спеціальними властивостями, надтверді матеріали, функціональні покриття, магнітні та надпровідні матеріали, полімери зі спеціальними властивостями.

Література: [1, c.409-416], [6, c. 89-101], [7, c. 6-10, 90-92, 99-125].

 

Тема 2. Надпластичні метали і сплави. Умови виникнення. Структурна надпластичність. Надпластичність при фазових перетвореннях. Надпластичність аморфних сплавів та металокерамік. Характеристики, переваги і недоліки деформування надпластичних металів і сплавів. Пластмаси: види, типи, властивості спільні риси з надпластичними металами. в обробці металів тиском: нові процеси, інтенсифікація існуючих. Надпластична формовка листових матеріалів.

Література: [8, c. 5-14], [7, c. 60-64, 83-89, 99-125].

 

Тема 3. Об’ємна ізотермічна штамповка: сутність, відзнаки від надпластичної штамповки, переваги и недоліки, обладнання, ізотермічні штампові блоки, штампи, розрахунки силових та температурно-деформаційних режимів, роль процесу в обробці тиском новітних матеріалів. Безфільєрне волочіння дроту та штампування на термопружних пресах в умовах надпластичності: конструкції пресів, матеріали для обробки, проектування техпроцесу, переваги, недоліки, галузі застосування.

Література: [7, c. 6-10, 144-177], [8, c.14-19].

 

Тема 4. Аморфні метали і сплави. Визначення, способи виготовлення: високошвидкісне іоно-плазменне, термічне розпилювання з конденсацією, хімічне та електролізне осаджування іонів металу, оплавлювання лазерним промінем, закалка з рідинного стану. Конструкційні, магнітом'які, магнітнотверді, залізо-нікелеві, залізо-кобальтові аморфні сплави. Структура, механічні, магнітні, хімічні властивості аморфних сплавів. Фізико-хімічні умови виникнення. Обробка тиском. Практичне застосування.

Література: [1, c. 399-408, 420-422], [3, c. 27-33], [8, c. 19-25].

 

Тема 5. Наноматеріали. Методи виготовлення: кристалізація, рекристалізація, фазові перетворення, високі механічні навантаження, інтенсивна пластична деформація, повна або часткова рекристалізація аморфних структур. Хімічні, фізичні, механічні методи виготовлення, властивості. Аттрітори і сімолойлери. Об’ємні нанокристалічні матеріали. Нанодрот та нановолокно. Інтенсивна пластична деформація: скрут під високим тиском, рівноканальне кутове пресування. Застосування, обробка тиском.

Література: [1, c. 8-36], [2, c. 125-142], [8, c. 25-33].

 

Тема 6. Основні визначення і класифікація композиційних матеріалів. Металічні композиційні матеріали. Вуглець-вуглецеві композиційні матеріали. Керамічні композиційні матеріали. Умови і засоби деформування композиційних матеріалів.

Література: [1, c. 186-258], [6, c. 119-128].

Виробництво залізних порошків. Порошкові сталі. Обробка тиском. Тенденції при виробництві порошкових деталей.

Література: [1, c. 260-294].

Тема 7. Матеріали з ефектом пам'яті форми. Феномен ЕПФ. Оборотна пам'ять. Умови проявлення і механізми ефекту. Фактори, що забезпечують оборотність деформації в сплавах з ЕПФ. Класифікація ефектів пам’яті форми (термомеханічне повернення, механотермічне повернення). Функціональні властивості сплавів з ефектом пам’яті форми. Методи управління властивостями нітінола: ТО, ТМО, пластичне деформування. Галузі застосування.

Література: [1, c. 371-398], [5, c. 4-32, 43-75], [8, c. 46-58].

 

Тема 8. Функціональні покриття. Багатокомпонентні структурні плівки. Трібологічні, самозмащувальні і термостійкі покриття.

Література: [1, c. 475-504].

 

Тема 9. Надтверді матеріали. Кубічний алмаз, гексагональний алмаз, кубічний та вюрцитоподібний нітрид бору. Синтез матеріалів. Полікристалічні надтверді матеріали. Баллас, карбонадо. Високоміцні алмазні полікристали для виготовлення деформуючого інструменту.

Література: [1, c. 425-474], [2, c. 569-581], [8, c. 58-61].

 

Тема 10. Жароміцні матеріали і інтерметаліди. Суперсплави: галузі застосування і умови використання, обробка тиском. Нікелеві, залізо-нікелеві і кобальтові суперсплави. Головні службові характеристики суперсплавів. Спеціалізовані нікелеві сплави для лопаток турбін. Монокристалічні сплави, евтектичні композити, проникні жароміцні матеріали. Інтерметаліди титану і заліза.

Література: [1, c. 297-329], [2, c. 402-422], [8, c. 61-71].

 

Тема 11. Поліматеріали зі спецвластивостями. Водорозчинні полімери. Термопласти. Властивості, пневмо- та вакуумне формування порожнистих виробів. Пресування та інші методи обробки тиском. Поліуретан: хімструктура, фізичні і мехвластивости, форми виготовленя, застосування в обладнанні і штампах для обробки тиском.

Література: [1, c. 608-632], [7, c. 90-125], [8, c. 71-81].