Современное материаловедение и технологии перспективных материалов

Современное материаловедение: основные тенденции развития. Технологии разработки и выбора перспективных материалов промышленного назначения.

• Взаимосвязь между составом, структурой и свойствами материалов.
• Принципы разработки перспективных материалов различного назначения.

Металлические материалы.

• Принципы принятия решений при исследовании микроструктур промышленных сплавов.
• Стандарты.
• Кристаллическое строение металлов.
• Кристаллическое строение твердых тел. Атомный, нано и субмикроуровень исследований.

Конструкционные стали. Классификация, состав, структура, основные свойства, принципы маркировки, области применения, термическая, химико-термическая и термомеханическая обработка.

Сплавы на основе цветных металлов — классификация, состав, структура, свойства, маркировка, термообработка, области применения.

• Сплавы на основе алюминия.
• Специальные легкие алюминиевые и магниевые сплавы.
• Сплавы на основе меди.
• Сплавы на основе никеля и титана.
• Жаропрочные сплавы.
• Сплавы с эффектом памяти формы.

Инструментальные материалы. Стали, их классификация и маркировка.

• Структурные классы сталей, их технологические, эксплуатационные, механические и специальные свойства. Типы сталей, сплавов и их маркировка, влияние различных легирующих элементов, неметаллические включения и примеси в сталях. Инструментальные стали.
• Структура сталей в равновесном и неравновесном состоянии. Дефекты макро- и микростроения. Фазовых превращениях и структурообразовании в металлах углеродистых сталей, фазы и структурные составляющие на диаграмме Fe-C. Микро- и макроуровень исследований. Структуры сталей, дефекты, способы устранения. Особенности структуры сварных швов сталей разных структурных классов. Дефекты макроструктуры сварных швов. Особенности микроструктуры сварного соединения.
• Металлокерамические сплавы, абразивные материалы, сверхтвердые материалы.

Техническая керамика.

Электротехнические материалы.

• Проводниковые материалы (контактные материалы, материалы для нагревателей, термопары, сверхпроводники), пассивные и активные диэлектрики, полупроводники.
• Магнитные свойства материалов — общее представление и сопоставление. Материалы с особыми магнитными свойствами (диа-, пара-, ферромагнетики, специальные магнитомягкие и магнитотвердые материалы).

Материалы на основе полимеров (пластмассы, резины, композиты).

Аддитивные технологии (методы 3D-печати).

• Аддитивные технологии и аддитивное производство.
• Классификация аддитивных технологий, общие сведения об основных видах АМ-технологий, производителях АМ-машин, тенденциях развития и примеры практического использования АМ-технологий в промышленности.

Наноматериалы.

• Особые свойства наноматериалов и методы их получения.
• Перспективные способы применения нанотехнологий и наноматериалов в микроэлектронике, электротехнике, энергетике и других отраслях промышленности.

Коррозия металлов. Методы защиты от коррозии.

• Химическая и электрохимическая коррозия металлов.
• Подробная классификация коррозионных процессов, а также способы защиты металлов от коррозии.
• Влияние состава, структуры и условий эксплуатации сплавов на их коррозионную стойкость.
• Методы предотвращения коррозии за счет оптимального проектирования конструкций, воздействия на материал (легирование, нанесение защитных покрытий, электрохимическая защита) и коррозионную среду (защитные атмосферы, удаление агрессивных компонентов, ингибирование).

Специальные покрытия с повышенной твердостью, износостойкостью, коррозионной стойкостью, способы их нанесения и испытаний.

Методики проведения испытаний конструкционных материалов.

• Метод растровой электронной микроскопии (РЭМ) и энергодисперсионного микроанализа (ЭДМ) для определения локального химического состава фаз. Возможности электронной микроскопии и энергодиспеерсионного микроанализа. Принцип действия. Практическое применение в условиях производства.
• Возможности современных методов электронной микроскопии в материаловедении. Вводная лекция о современном оборудовании для методов растровой электронной микроскопии (РЭМ).
• Методы определения твёрдости металлов с помощью шкал Бринелля, Роквелла, Виккерса.
• Контроль химического состава металла в современном металлургическом производстве. Современные методы определения химического состава металлических материалов.
• Оптико-эмиссионный спектральный анализ. Рентгено-флуоресцентный спектральный анализ. Лазерно-эмиссионный спектральный анализ. Возможности, принципы работы, граничные условия и практическое применение в условиях производства.
• Практика реализации требований ТР ТС (ЕАЭС) в части промышленной безопасности машин и оборудования и госконтроля за соблюдением требований.
• Новые требования ключевых стандартов ISO 6892 (2016) ASTM E8 (2013). Испытания конструкционных материалов, затрагивающими все аспекты контроля качества: от оборудования до организации КК на предприятии.
• Методы исследования и контроля металлических материалов. Испытания металлов на растяжение — новые стандарты и новые возможности. Механические испытания сварочных соединений.
• Современное оборудование для проведения физико-механических испытаний, металлографического анализа и исследования химического состава и структуры материалов.
• Термическая и химико-термическая обработка. Вводная лекция о вариантах термической и химико-термической обработки.
• Разрушающие методы оценки качества металла. Ультразвуковая дефектоскопия. Изучение методов неразрушающего контроля, использующих для нахождения дефектов в изделиях ультразвуковые волны.
• Фрактографический анализ металлов. Визуальное изучение поверхностей разрушений (изломов) для установления места начала разрушения и характера его дальнейшего протекания. Определение степени пластичности материала и возможных структурных дефектов.
• Методы качественной и количественной металлографии.