Материалы. Материаловедение. Наноматериалы (Нанотехнологии - см.621.3.049.76)

Рассмотрены определение, классификация, теории упрочнения неорганических композиционных материалов и методы их испытаний. Изложены точки зрения различных авторов на механизм упрочнения композиционных материалов.

Изложены основные методы получения наноматериалов, нанопокрытий и тонких пленок, области их применения в машиностроении, атомной энергетике, наноэлектронике. Исследования в области наноматериалов позволили реализовать высокий уровень физико-химических и механических свойств материалов в наносостоянии.

Лабораторный практикум составлен в соответствии с требованиями собственного образовательного стандарта высшего профессионального образования, содержит задания для работы на занятии, теоретическое обоснование, указания по порядку выполнения лабораторных работ, указания по технике безопасности по темам лабораторных работ, контрольные вопросы, список литературы.

Рассмотрены вопросы теории и технологии получения различных по природе материалов и покрытий, факторы, влияющие на их структуру, физико-механические и эксплуатационные характеристики. Изложены физические основы пластичности, прочности и разрушения кристаллических материалов при их деформировании. Приведены широко используемые методы упрочнения материалов и покрытий, а также основные методы измерения и контроля традиционных и наноразмерных пленочных покрытий.

Изложены теоретические основы кристаллофизики и кристаллохимии. Рассмотрены физические явления и процессы, происходящие в диэлектриках при воздействии на них электрического поля: поляризация, электропроводность, диэлектрические потери и пробой.

Представлены рекомендации для выполнения выпускной квалификационной работы (ВКР) магистра по направлению 22.04.01 «Материаловедение и технологии материалов». Обоснована важность способности студента к самостоятельной работе. Показана роль научного руководителя ВКР, заключающаяся в формировании у магистранта способностей самостоятельно вести научный поиск, ставить и решать профессиональные задачи, профессионально излагать специальную информацию, научно аргументировать и защищать свою точку зрения, опираясь на сформированные компетенции.

Ежеквартальный научно-технический и производственный журнал «Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты)» публикует: материалы о прогрессивном оборудовании и инструментах для металло- и деревообработки, слесарно-монтажных, строительных и малярных работах, о достижениях в области их разработки и авангардных технологиях производства, а также о проблемах экономики и организации производства, подготовки специалистов и повышения их квалификации; результаты научных исследований докторов и кандидатов наук, аспирантов, магистров техники и технологии по следующим научным направлениям: 05.02.07 – Технология и оборудование механической и физико-технической обработки, 05.02.08 – Технология машиностроения, 05.16.01 – Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов, 05.16.09 – Материаловедение (машиностроение). Научно-технический и производственный журнал «Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты)» вошел в индекс цитирования Emerging Sources Citation Index (ESCI) базы Web of Science.

Рассмотрены свойства сверхкритических флюидов и применение их в качестве растворителей. Представлены теоретическое описание методов и лабораторные работы по диспергированию с применением сверхкритических флюидов. Предложено математическое описание процессов зародышеобразования и роста частиц в RESS-процессе. Проанализированы процессы истечения жидкостей и газов, даны задачи для решения.

В предлагаемом учебном пособии излагаются результаты исследования физико-механических свойств керамик, изготовленных из нанопорошков соответствующих составов методом сухого одноосного прессования при одновременном воздействии ультразвука, приведены результаты исследований распределения зерен и пор по размерам, плотности, микротвердости, трещиностойкости и других характеристик полученных керамик.

В учебном пособии представлены основы обработки резанием полимерных композиционных материалов (ПКМ). Оно содержит сведения о составе и конструкционных свойствах композиционных материалов (КМ), технологических методах получения заготовок изделий из КМ, физических основах обработки ПКМ резанием, технологиях обработки и реновации изделий из ПКМ, инновационных технологиях обработки КМ, а также справочные материалы, необходимые при выборе режимов резания. Особое внимание уделено новым и перспективным методам обработки. Учебное пособие разработано в полном соответствии с программой дисциплины «Перспективные технологии реновации».

В учебно-методическом пособии рассмотрены основные математические модели динамики наносистем. Представлены методы математического описания динамики взаимодействующих частиц. Описаны модели кластерных систем. Обсуждаются модели транспортно-диффузионного переноса.

Ежеквартальный научно-технический и производственный журнал «Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты)» публикует: материалы о прогрессивном оборудовании и инструментах для металло- и деревообработки, слесарно-монтажных, строительных и малярных работах, о достижениях в области их разработки и авангардных технологиях производства, а также о проблемах экономики и организации производства, подготовки специалистов и повышения их квалификации; результаты научных исследований докторов и кандидатов наук, аспирантов, магистров техники и технологии по следующим научным направлениям: 05.02.07 – Технология и оборудование механической и физико-технической обработки, 05.02.08 – Технология машиностроения, 05.16.01 – Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов, 05.16.09 – Материаловедение (машиностроение). Научно-технический и производственный журнал «Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты)» вошел в индекс цитирования Emerging Sources Citation Index (ESCI) базы Web of Science.

Ежеквартальный научно-технический и производственный журнал «Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты)» публикует: материалы о прогрессивном оборудовании и инструментах для металло- и деревообработки, слесарно-монтажных, строительных и малярных работах, о достижениях в области их разработки и авангардных технологиях производства, а также о проблемах экономики и организации производства, подготовки специалистов и повышения их квалификации; результаты научных исследований докторов и кандидатов наук, аспирантов, магистров техники и технологии по следующим научным направлениям: 05.02.07 – Технология и оборудование механической и физико-технической обработки, 05.02.08 – Технология машиностроения, 05.16.01 – Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов, 05.16.09 – Материаловедение (машиностроение). Научно-технический и производственный журнал «Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты)» вошел в индекс цитирования Emerging Sources Citation Index (ESCI) базы Web of Science.

Изложены закономерности формирования строения материалов в процессе кристаллизации, пластического деформирования, термической обработки и сварки. Приведены технологические способы управления строением и свойствами сплавов, основные свойства конструкционных и инструментальных материалов. Рассмотрены физико-химические процессы, протекающие при изготовлении изделий в парогазовой, жидкой, твердожидкой и твердой фазах, принципы выбора оптимальной марки материала и метода получения проектируемых изделий. Даны примеры изготовления деталей машин обработкой давлением и резанием, литьем и сваркой. Второе издание (1-е изд. — 2014 г.) дополнено сведениями по аддитивным технологиям, формированию фасонных изделий из твердожидких заготовок, а также о новом технологическом процессе — сварке трением с перемешиванием.

Второй том трехтомного словаря-справочника включает около 3500 понятий и терминов, связанных с аналитическими методами и теоретическими подходами к исследованию сверхпроводников и сверхпроводимости, а также содержит множество данных о свойствах конденсированных сред. Большое внимание уделено соответствующим математическим и физическим методам, используемым для их оценки. Широко представлены химические и физические основы сверхпроводимости, а также результаты моделирования структурно-чувствительных свойств сверхпроводников и родственных материалов. Все представленные в словаре термины расположены по алфавиту. Каждому термину посвящена отдельная статья, раскрывающая его смысловое научно-техническое и/или математическое содержание, область применения и связь с другими терминами, при этом все термины снабжены английскими эквивалентами. Кроме того, целый ряд статей посвящен родственным для сверхпроводимости вопросам из смежных тематик.

The main research methods for study and characterization of smart materials (as objects of interest for modern advanced research activities) are discussed in this tutorial. Various characterization methods are considered, such as dynamic light scattering, nuclear magnetic resonance, atomic force microscopy, X-ray diffraction, electron microscopy, and etc.

Рассмотрены анализ оптимальных перекрестно армированных структур композитных стержней и выбор оптимальных параметров структуры исходя из требований к свойствам конструкции. Изложены теоретические основы решения задачи оптимального проектирования, методика выполнения домашнего задания и примеры его выполнения.

В учебном пособии излагаются физические и технологические основы наноэлектроники, в том числе принципы функционирования и характеристики наноэлектронных устройств на базе квантово-размерных структур: резонансно-туннельных, одноэлектронных и спинтронных приборов. Рассматриваются особенности квантовых компьютеров, электронных устройств на сверхпроводниках, а также приборов нанобиоэлектроники. Каждая глава снабжена контрольными вопросами и заданиями для самоподготовки.

Рассмотрены основные методы исследования структуры материалов, параметры микроструктуры и способы ее визуализации. Особое внимание уделено методам микроскопии, применяемым в материаловедении, таким как оптическая, электронная и зондовая. Приведены сведения о дополнительных и специальных микроскопических методах.

Представлены лабораторные работы по изучению структурных компонентов сплавов и металлов. Приведены примеры расчетов свойств сталей и чугунов.

Рассматриваются материалы, используемые для производства медицинских инструментов, их номенклатура и классификация. Предназначено для обучающихся по направлению 12.03.04 «Биотехнические системы и технологии», профиль «Инженерное дело в медико-биологической практике» и направления 12.04.04 «Биотехнические системы и технологии», программа «Медико-биологические аппараты, системы и комплексы».

Монография посвящена изучению упругих свойств композиционных материалов (КМ). Сформулированы методологические принципы изучения физико-механических свойств твердых тел со сложной внутренней структурой. Представлена классификация КМ, в основу которой положен принцип иерархии системы «твердое тело». С единых позиций систематизированы упругие свойства КМ, принадлежащих разным структурным уровням системы «твердое тело». Приводится сводка данных об упругих свойствах КМ. Предложен принцип предельных значений физико-механических характеристик КМ. Установлена иерархия структурной чувствительности физико-механических характеристик КМ. Проведен анализ существующих методов расчета упругих характеристик изотропных и анизотропных КМ. Большое внимание уделено анализу точности определения упругих характеристик КМ.

Представлены теоретические основы методов растровой электронной микроскопии и энергодисперсионного анализа, а также аспекты их применения к исследованию размеров, формы, состава, структуры и других физико-химических свойств наноматериалов.

Пособие соответствует авторскому курсу по дисциплинам «Проектирование технологических процессов и производство изделий из композиционных материалов» и «Конструкционные и функциональные волокнистые композиты» для подготовки специалистов по специальности 150502 «Конструирование и производство изделий из композиционных материалов», а также бакалавров по направлению 150600 «Материаловедение и технология новых материалов». Приведены классификация и основные сведения по основным свойствам волокнистых и тканых армирующих наполнителей композиционных материалов, а также способам определения ряда характеристик. Сформулированы основные принципы выбора волокнистых наполнителей и схем армирования. Подготовлено на кафедре химии и технологии гетерогенных систем.

Изложены краткие сведения о материалах с особыми магнитными и электрическими свойствами, которые применяют в современных конструкциях приборов и устройств. Приведена классификация пермаллоев, а также магнитотвердых материалов. Показано влияние химического состава и технологических факторов на свойства порошковых магнитомягких ферритов. Приведена методика экспериментального определения магнитных и электрических свойств материалов. Выполнение конкретных заданий на лабораторных занятиях направлено на установление закономерных связей, раскрывающих влияние химического состава и условий обработки на структурное состояние и свойства магнитомягких и магнитотвердых материалов, а также проводников электрического тока.

В методических указаниях изложен подход к выбору требуемого варианта метода получения заготовки с учетом технических условий, особенностей конструкции деталей и характера производства, а также методика проектирования технологических процессов механической обработки основных поверхностей детали. Представлена методика выполнения каждого этапа индивидуального задания.

В мультимедийный образовательный модуль входят следующие блоки: 1. Учебное пособие, содержащее курс лекций по дисциплине «Технология ракетных и аэрокосмических конструкций из композиционных материалов» и вопросы по разделам. 2. Перечень лабораторно-практических занятий по дисциплине. 3. Контрольные вопросы (экзаменационные и для промежуточного контроля). Подробно рассмотрены технологические процессы производства формообразования изделий из полимерных композитов, процессы производства металлических композиционных материалов и конструкций из углерод-углеродных материалов. Представлены основные особенности технологических процессов механической обработки полимерных композиционных материалов. Отражены основные требования к оборудованию и режущему инструменту при обработке полимерных композитов. Приведены технологические процессы изготовления конструкций из композиционных материалов для ракетно-космической техники. Мультимедийный образовательный модуль размещен на сайте факультета ЛА (http://fla.ssau.ru/).

Учебное пособие предназначено для студентов высшего образования, обучающихся по направлению 35.03.06 «Агроинженерия».

В основе учебного пособия лежит идея взаимосвязанного и одновременного развития группы речевых навыков (чтения, говорения, аудирования), необходимых в профессиональном общении будущих специалистов в области наноинженерии. Центральной темой текстового материала пособия является наноинженерия – технологии разработки наноматериалов, их свойства и применение. Использовано множество заданий творческого и дискуссионного характера, а также задания, направленные на анализ конкретных ситуаций будущими специалистами, что создает интерес и мотивированность при изучении иностранного языка. Профессиональный и языковой компоненты учебного пособия органически взаимосвязаны, а новый учебный материал детально прорабатывается в предтекстовых и послетекстовых упражнениях и закрепляется в творческих заданиях, ориентированных на решение профессиональных задач. Цель учебного пособия – подготовить студентов к чтению оригинальной литературы по специальности и ведению беседы на темы, предусмотренные программой языковой подготовки бакалавров по направлению «Наноинженерия». При подготовке учебного пособия были использованы материалы по нанотехнологии, представленные в открытом доступе в Интернете. Большинство материалов были переработаны и адаптированы авторами учебника. На их основе составлены поурочные словари и глоссарий.

Представлена вторая часть дисциплины «Материаловедение», посвященная изучению основных механических и физико-химических свойств материалов. Составлены и приведены варианты заданий для выполнения контрольной работы. Представлены общий алгоритм решения задач и методические указания к выполнению контрольной работы. Данное учебно-методическое пособие рекомендуется для самостоятельной работы студентов всех форм обучения.

Ежеквартальный научно-технический и производственный журнал «Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты)» публикует: материалы о прогрессивном оборудовании и инструментах для металло- и деревообработки, слесарно-монтажных, строительных и малярных работах, о достижениях в области их разработки и авангардных технологиях производства, а также о проблемах экономики и организации производства, подготовки специалистов и повышения их квалификации; результаты научных исследований докторов и кандидатов наук, аспирантов, магистров техники и технологии по следующим научным направлениям: 05.02.07 – Технология и оборудование механической и физико-технической обработки, 05.02.08 – Технология машиностроения, 05.16.01 – Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов, 05.16.09 – Материаловедение (машиностроение). Научно-технический и производственный журнал «Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты)» вошел в индекс цитирования Emerging Sources Citation Index (ESCI) базы Web of Science.

Составлено в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по подготовке специалистов механического профиля. Представлена третья часть дисциплины «Материаловедение», в которой изучается основа термической обработки и поверхностного упрочнения деталей. Составлены и приведены варианты заданий для выполнения контрольной работы. Представлены общий алгоритм решения задач и методические указания к выполнению контрольной работы.

Составлено в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по подготовке специалистов механического профиля. Представлена первая часть дисциплины «Материаловедение», посвященная изучению строения различных материалов. Составлены и приведены варианты заданий для выполнения контрольной работы. Представлены общий алгоритм решения задач и методические указания к выполнению контрольной работы. Данное учебно-методическое пособие рекомендуется для самостоятельной работы студентов всех форм обучения.

Представлены общие сведения о материалах, используемых в современной электронике, и физике явлений, происходящих в проводниковых, полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалах. Рассмотрены электрические и магнитные свойства материалов. Показаны технологии производства важнейших материалов и их применение. Изложены физические принципы, положенные в основу материалов и технологий наноэлектроники.

Рассмотрены положения науки о трении, износе и смазке машин, новые направления и проблемы износостойкости конструкционных материалов. Описаны характеристики экспериментальной базы для оценки трибологических свойств конструкционных и смазочных материалов. Представлены методы контроля микрогеометрии поверхности, оценки механических свойств поверхностных слоев, методология исследования структурного состояния зоны поверхностной пластической деформации при трении. Проанализированы критерии оценки триботехнических свойств. Дан пример экспериментального подхода к оценке макро- и микроскопических характеристик качества антифрикционных покрытий, полученных методом триботехнологии.

Учебное пособие посвящено описанию основ традиционных и современных методов рентгеноструктурного анализа в материаловедении. Приведены задачи по рентгеноструктурному анализу и даны типичные примеры их решения.

Рассмотрены основные принципы электронно-микроскопических и рентгено-спектральных методов анализа; подходы к исследованию морфологии, структуры и химического состава гетерогенных катализаторов и углеродных наноматериалов с применением электронно-микроскопических методов. Представлены примеры изучения различных каталитических систем с использованием данных методов, а также контрольные вопросы и тестовые задания для самостоятельной работы студентов.

Практикум состоит из двух частей. Во второй части приведены лабораторные работы по изучению инструментов для подготовки и проведения инженерного анализа объектов с контролируемой микроструктурой композитных конструкционных материалов.

Содержит описание минералов, кристаллических образований, наноструктур, классификацию и краткие основы методов исследования базовых наноструктурированных систем, которые позволяют проводить исследования структурных, электронных и магнитных свойств нанообъектов и поверхности.

Технология металлов и основы металлургического производства. Используемые программы: Adobe Acrobat. Труды сотрудников СГАУ (электрон. версия)

This tutorial discusses some aspects of synthesis and practical application of smart materials - the objects of cutting edge fundamental and applied research. Various types of smart materials are discussed, such as polymer composites, liquid crystal systems, target drug delivery systems, and etc. This tutorial is originally composed in English.

Рассмотрена физикохимия процессов формирования аморфных и нанокристаллических материалов при плазменном напылении. Описаны теплофизические особенности высокоскоростной закалки расплава при формировании материалов с неравновесной структурой. Предложена критериальная оценка структурного состояния напыляемых слоев. Особое внимание уделено комплексным исследованиям структурного состояния и физико-химических свойств широкого спектра соединений металлов (Fe–B, Co–Fe–Ni–B–Si, Al–Fe–Cu) и керамик (ферритов и композиций на их основе, высокотемпературных сверхпроводников). Приведены примеры практического применения напыленных аморфных и нанокристаллических материалов.

Содержит тексты и задания для углубленного изучения профессионально-ориентированного английского языка в междисциплинарной области «умных материалов», которая охватывает такие направления, как химические технологии, нанотехнологии, материаловедение.

В пособие включены разделы, посвященные получению заготовок методами литья (отливок), обработки давлением (поковок, штамповок) и комбинированных заготовок (сварно-литых, штампо-сварных), а также получению из этих заготовок деталей машин методом механической обработки. Приведены примеры выполнения домашних заданий и вопросы по дисциплине «Технология конструкционных материалов».

Приведены результаты получения объемных наноструктурных материалов методом равноканального углового прессования и их последующего исследования. Представлена конструкция штампа для равноканального углового прессования, позволяющая выполнять ремонт рабочих поверхностей штампа без изменения размеров каналов штампа. Для ряда материалов разработана технология нанесения гальванической меди, позволившая уменьшить при равноканальном угловом прессовании эффективный коэффициент трения до значения 0,02. Получены экспериментальные результаты по влиянию равноканального прессования на механические свойства ряда металлов и сплавов. Сделана оценка качества полученных характеристик, определен температурно-скоростной диапазон использования наноструктурных материалов.

В курсе лекций приведены основные положения теории оптимального проектирования конструкций, рассмотрены методы проектных расчетов композитных материалов и простейших элементов конструкций, а также несущих композитных оболочек различных конструктивных схем и размеростабильных композитных космических конструкций. Представлены алгоритмы расчета типовых композитных элементов конструкций, которые могут быть самостоятельно использованы студентами при выполнении курсовых и дипломных проектов.

Графен называют новым технологическим прорывом, который можно применить везде. Графен тоньше и прочнее алмаза, он может проводить электричество гораздо лучше меди и кремния. Открытие графена называют одним из самых удивительных событий в физике XXI века. Двое ученых, выходцев из России, создали чудо-материал буквально на коленке и получили за его открытие Нобелевскую премию по физике в 2010 году. С этого времени графен предопределяет развитие многих инновационных сфер научной и промышленной деятельности: это решение проблем чистой воды, загрязнения окружающей среды и изменения климата; перспектива создания полноценных конечностей, органов и даже нервов; экологичные источники энергии; гибкие дисплеи смартфонов и сверхтонкая одежда, выдерживающая низкие температуры; быстрые компьютеры и легкие прозрачные самолеты...

В учебном пособии даны сведения по основам материаловедения и технологии конструкционных материалов. Предложен краткий курс лекций и лабораторных работ. Приводятся примеры оформления лабораторных работ.

Применен системный анализ физико-механических свойств твердых сплавов на основе системы карбид вольфрама – кобальт. Представлены расчеты влияния состава и структуры на динамические упругие постоянные твердых сплавов. Выполнено сравнение теории с экспериментом. Обоснован экспериментальный метод контроля качества твердых сплавов.

Рассматривается моноатомная наноуглеродная структура — графен, который предопределяет развитие многих инновационных сфер научной и промышленной деятельности. Техника графена составляет базис индустрии будущего — Шестого технологического уклада: плазмоники, фотоники, спинтроники, биоинформатики, терагерцевой наноэлектроники. Книга является первым систематизированным изложением графеновой нанотехники и содержит информацию, адаптированную для изучения текстов, касающихся графена.