Покоев Александр Владимирович, профессор, доктор физико-математических наук рабочая программа

2.3. Лекционный курс

Понятие реальной структуры кристаллов. Классификация дефектов кристаллического строения в твердых телах. Проблема разрушения материалов. Задачи физики прочности и пластичности.

2. Упругость. Напряжение и деформация. Закон Гука. Энергия упругой деформации. Влияние температуры на модуль упругости.

3. Пластичность и разрушение. Относительная и истинная деформация. Теория пластичности. Твердость. Микро- и наноиндентирование. Разрушение материалов.

4. Механические свойства твердых тел. Напряженное и деформированное состояние твердых тел. Тензор напряжений и деформаций. Упругость. Закон Гука для изотропных твердых тел. Связь между модулями Юнга, объемной деформации и сдвига. Коэффициент Пуассона. Закон Гука для анизотропных твердых тел.

5. Точечные дефекты. Виды точечных дефектов. Вакансии. Атомы внедрения. Геометрия пустот в основных решетках металлов. Искажение решетки вокруг точечных дефектов. Термодинамика точечных дефектов. Равновесная концентрация точечных дефектов. Миграция точечных дефектов. Источники и стоки точечных дефектов. Комплексы точечных дефектов. Поведение вакансий при закалке и отжиге. Методы определения концентрации вакансий, энергии их образования и миграции.

Краевая дислокация. Скольжение краевых дислокаций. Переползание краевых дислокаций. Дислокации – подход с точки зрения теории упругости. Классификация дислокаций. Вектор Бюргерса. Краевые дислокации. Движение краевых дислокаций. Винтовые дислокации. Скольжение винтовых дислокаций. Смешанные дислокации, пример их движения. Дислокационные петли. Призматические дислокационные петли, способы их образования. Свойства векторов Бюргерса. Плотность дислокаций. Дислокационные реакции. Размножение дислокаций. Упругое взаимодействие дислокаций. Характерные единичные дислокации. Частичные дислокации.

Энергия дислокаций. Силы, действующие на дислокацию. Упругое взаимодействие параллельных краевых дислокаций. Упругое взаимодействие параллельных винтовых дислокаций.

6. Дефекты упаковки. Подразделение дислокаций на полные и частичные. Энергетический критерий дислокационных реакций. Плотнейшие упаковки. Виды дефектов упаковки, способы их образования. Энергия дефекта упаковки. Характерные полные (единичные) дислокации. Частичные дислокации Шокли. Растянутые дислокации. Частичные дислокации Франка. Стандартный тетраэдр Томпсона и дислокационные реакции в г.ц.к. решетке.

7. Взаимодействие дислокаций с точечными дефектами. Взаимодействие дислокаций с примесными атомами. Атмосферы Котрелла. Атмосферы Снука. Атмосферы Сузуки. Взаимодействие дислокаций с вакансиями и межузельными атомами.

Происхождение дислокаций. Сетки дислокаций. Размножение дислокаций при пластической деформации. Источник Франка-Рида.

8. Теоретическая и реальная прочность твердых тел. Пластические свойства кристаллических твердых тел. Кристаллографическая природа пластической деформации. Закон Шмида и Боаса. Теоретическая и реальная прочность кристалла. Хрупкое разрушение. Теория Гриффитса. Временная прочность твердых тел. Пути повышения прочности твердых тел. Изготовление бездефектных кристаллов. Максимальное искажение внутренней структуры.

9. Упрочнение. Теория упрочнения металлов.

10. Ползучесть металлов и сплавов. Три стадии ползучести. Анализ кривых ползучести. Структурные изменения в процессе ползучести. Энергия активации стадии установившейся ползучести. Значение энергии активации при ползучести. Теории ползучести. Механизм Наборро-Херринга. Теория возврата. Теория ползучести Виртмана. Третья стадия ползучести – начало разрушения. Ползучесть сплавов. Способы повышения сопротивления ползучести. Сверхпластичность.

Усталость материала. Основные понятия усталостных явлений. Соотношение Гудмэна и зависимость Гербера. Напряжения при циклическом нагружении. Диаграмма усталости Велера. Малоцикловая усталость. Зависимость Мансона. Кинетика усталостных явлений. Теория зарождения усталостных трещин. Структурные изменения в процессе усталости. Полосы скольжения. Экструзия и интрузия. Микротрещины. Физические параметры усталости. S - N кривые при усталости. Распространение усталостных трещин. Усталостные процессы на практике.

11. Внутреннее трение материала. Методы измерения внутреннего трения. Связь между различными мерами.

Основные экспериментальные результаты исследований внутреннего трения. Амплитудная зависимость. Зависимость от времени. Частотная зависимость. Температурная зависимость. Макроскопическая теория внутреннего трения. Теория реологических явлений (модель Максвелла, модель Фогта, модель Зинера, модель Алфрея-Кобеко). Термодинамическая теория. Линейные колебания. Резонансные потери. Релаксационная и гистерезисная потери. Внутреннее трение, обусловленное точечными дефектами структуры. Диффузия одиночных вакансий. Эффекты, обусловленные атомами внедрения и замещения. Внутреннее трение, обусловленное протяженными дефектами. Модель колеблющейся струны. Внутреннее трение, связанное с переползанием дислокаций. Возврат внутреннего трения. Внутреннее трение при фазовых превращениях.

12. Практические вопросы прочности и пластичности. Старение металлических сплавов. Основные современные представления о процессах старения металлических сплавов. Спинодальный распад. Роль дефектов кристаллического строения в процессе старения. Некоторые основные закономерности изменения структуры и свойств при старении сплавов. Динамическое старение металлических сплавов.

Самостоятельная работа включает в себя теоретическую подготовку по рекомендованной литературе, приведенной в конце данной программы.

Выявление информационных ресурсов в научных библиотеках и сети Internet по направлениям содержания программы.

3.3.1. Поддержка самостоятельной работы:

- Список литературы и источников для обязательного прочтения.

- Список периодических журналов для подготовки аспиранта по специальности 01.04.07 «Физика конденсированного состояния», имеющихся в библиотеке и на кафедре ФТТиНС СамГУ и полнотекстовые базы данных и ресурсы, доступ к которым обеспечен из кампусной сети СамГУ (сайт научной библиотеки СамГУ, URL: http://weblib.samsu.ru/level23.html):

2. Поверхность с 1984 г.

3. Успехи физических наук (УФН) с 1922 г.

4. Журнал технической физики (ЖТФ) с 1990 г.

5. Письма в журнал технической физики (ПЖТФ) с 1982 г.

6. Журнал теоретической и экспериментальной физики (ЖЭТФ) с 1970 г.

7. Письма в журнал теоретической и экспериментальной физики (ПЖЭТФ) с 1970 г.

8. Физика и техника полупроводников с 1973 г.

9. Металлы с 1974 г.

10. Известия РАН. Серия физическая с 1936 г.

11. Физика и химия обработки материалов (ФХОМ) с 1974 г.

12. Физика твердого тела (ФТТ) с 1970 г.

13. Полнотекстовая БД диссертаций РГБ.

14. Научная электронная библиотека РФФИ (Elibrary).

15. БД издательства ELSEVIER

16. Oxford University Press

17. Университетская библиотека ONLINE

18. Университетская информационная система Россия

Программы пакета Microsoft Offiсe; ВидеоТест-Размер 5.0; DIFWIN1.

Сайт научной библиотеки СамГУ, с доступом к электронному каталогу и полнотекстовым базам данных – URL:

http://weblib.samsu.ru/level23.html

5.Активные методы обучения (деловые игры, научные проекты)

не предусмотрены.

Компьютерные классы университета, кафедры, оснащенные возможностью выхода в Интернет и в локальную сеть Самарского государственного университета, а также принтеры, сканеры и ксероксы.

1. Физика твердого тела: лабораторный практикум. В 2-х т. / под ред. проф. А.Ф. Хохлова. Том. 1. Методы получения твердых тел и исследования их структуры. – М.: Высшая школа, 2001, 364 с.

2. Павлов, П.В. Физика твердого тела: учеб. – 3-е изд., стер. / П.В. Павлов, А.Ф. Хохлов. - М.: Высшая школа, 2000. – 496 c.

3. Реслер И., Хардерс Х., Бекер М. Механическое поведение конструкционных материалов. – Долгопрудный: Издательский дом Интеллект, 2011. – 504 с.

4. Орлов, А.Н. Введению в теорию дефектов в кристаллах: учебное пособие / А.Н. Орлов. – М.: Высшая школа, 1983. – 144 с.

5. Новиков, И.И. Дефекты кристаллического строения металлов: учебное пособие для вузов / И.И. Новиков. - М.: Металлургия, 1983. – 232 с.

6. Физикохимия поверхности : [учебник-монография для ун-тов] / В.И. Ролдугин .— Долгопрудный [М.] : Интеллект, 2008 .— 568 с. : ил. — ISBN 978-5-91559-008-2 (7 экз.).

6. Фридель, Ж. Дислокации / Ж. Фридель. - М.: Мир, 1967. - 643 с.

7. Коттрелл, А.Х. Дислокации и пластическое течение в кристаллах / А.Х. Коттрелл. - М.: Металлургиздат, 1958. – 96 с.

8. Гуревич, А.Г. Физика твердого тела: Учебное пособие для вузов / А.Г. Гуревич; - ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН. – САб.: Невский Диалект; БХВ–Петербург, 2004 – 320 с.

9. Винтайкин, Б.Е. Физика твердого тела. Учебное пособие. / Б.Е. Винтайкин – М.: МГТУ, 2006. – 360 с.

10. Физика металлов. Раздел: Физические свойства металлов и сплавов. Лабораторный практикум // МИСиС. – Москва, 2000.

11. Зиненко В. И., Сорокин Б. П., Турчин П. П. Основы физики твердого тела: Учеб. пособие для вузов. - М.: Издательство Физико-математической литературы, 2001.

12. Хоникомб Р. Пластическая деформация металлов/пер. с англ. Под ред. д. ф.-м. н. Любова Б.Я. - М.: Мир, 1972.

13. Криштал М.А., Головин С.А. Внутреннее трение и структура металлов. М.: Металлургия, 1986

14. Владимиров В. И. Физическая природа разрушения металлов. М.: Металлургия, 1984.

15. Золоторевский В.С. Механические свойства металлов. М.: Металлургия, 1983.

16. Полухин П. И., Горелик С. С., Воронцов В. И. Физические основы пластической деформации. М.: Металлургия, 1982. - 584 с.

17. Фавстов Ю.К. Металловедение высокодемпфирующих сплавов/ Под ред. А.Г. Рахштадта. - М.: Металлургия, 1980.

18. Кацнельсон. А. Введение в физику твердого тела.- МГУ, 1984.

19. Лившиц Б.Г. и др. Физические свойства металлов и сплавов. Под. ред. Лившица Б.Г. – М.: Металлургия, 1980.

20. Постников В.С. Внутреннее трение в металлах. – М.: Металлургия, 1974.

21. Герцрикен Д.С., Мазанко В.Ф., Фальденко В.М. Импульсная обработка и массоперенос в металлах при низких температурах. Киев: Наукова Думка, 1991.

22. Вакс В.Г. Межатомные взаимодействия и связь в твердых телах. – М.: Физматлит, 2002

1. Косевич, А.М. Дислокации в теории упругости / А.М. Косевич. - Киев: Наукова Думка, 1978. – 220 с.

2. Лихачев, В.А. Введение в теорию дислокаций / В.А. Лихачев, Р.Ю. Хайров. - Л.: Изд-во ЛГУ, 1975. – 183 с.

3. Хоникомб, Р. Пластическая деформация металлов / Р. Хоникомб; под ред. д. ф.-м. н. Б.Я. Любова. - М.: Мир, 1972. – 408 с.

4. Хирт, ДЖ. Теория дислокаций / ДЖ. Хирт, И. Лоте; под ред. Э.М. Нагорного и Ю.А. Осипьяна. - М.: Атомиздат, 1972. – 600 с.

5. Вишняков, Я.Д. Дефекты упаковки в кристаллической структуре / Я.Д. Вишняков. - М.: Металлургия, 1970. – 215 с.

6. Васильев, Л.И. Дислокации в металлах и сплавах / Л.И. Васильев. – Л.: ЛДНТП, 1963, 100 с.

7. Ван Бюрен Дефекты в кристаллах / Ван Бюрен. – М.: ИЛ, 1962. – 584 с.

8. Судзуки, Т. Динамика дислокаций и пластичность / Т. Судзуки, Х. Есинага, С. Такеути. – М.: Мир, 1989. – 296 с.

9. Уэрт Ч., Томсон Р.. Физика твердого тела. М.: Мир, 1991.

10. Кан Р.У. Физическое металловедение. – М.: Мир, 1967.

11. Геллер Ю.А., Рахштадт А.Г. Материаловедение. М.: Металлургия, 1989.

12. Лариков Л.Н. Физические основы прочности и пластичности металлов. - М.: Металлургиздат, 1963.

13. Келли А., Гровс Г. Кристаллография и дефекты в кристаллах М.: Мир, 1967.

14. Бунин К.П., Баранов А.А. Металлография. – M.: Металлургия, 1970.

15. Уманский Я.С., Скаков Ю.А., Иванов А.Н., Расторгуев. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия. – М.: Металлургия, 1982.

16. Бернштейн М.Л. Термомеханическая обработка металлов и сплавов. – Т.1. М.: Металлургия, 1968.

17. Колачев Б.А., Ливанов В.А., Елагин В.И. Металловедение и термообработка цветных металлов и сплавов. - М.: Металлургия, 1981.

18. Рахштад А.Г., Погодин-Алексеев Г.И. и др. Металловедение: Учебное пособие для машиностроит. вузов. – 2-е перераб. изд. – М.: Оборонгиз, 1956.

19. Шульце Г. Металлофизика/Пер. с нем. Натансона А.К. под ред. Уманского Я.С. – М.: Мир, 1971.

20. Шур Я.С., Глазер А.А. Физика металлов и материаловедения, 1955.

21. Богомолова Н.А. Практическая металлография. – М.: Высшая школа, 1978.

22. Гуляев А.П. Металловедение. – М.: Металлургия, 1977.

23. Физика твердого тела: Спецпрактикум/ Ю.И. Авксентьев, З.К. Золина, В.В. Зубенко и др.; Под общ. ред. А.А. Кацнельсона и Г.С. Кринчика. - М.: МГУ, 1982.

24. Розенберг В.М. Ползучесть металлов. – М.: Металлургия, 1967.

25. Коцаньда С. Усталостное разрушение металлов. – М.: Металлургия, 1976.

1. Киселева Т.Д., Клюкач И.Л.. Залечивание трещин лазерным излучением. Самара: Изд-во «Самарский университет». 1998. 24 с., 1,5 усл. печ. л., тираж 100 экз.

2. А.В. Покоев, Ю.В. Осинская. Физические свойства кристаллов. Самара: Самарский университет, 2007.- 154 с.

ДОПОЛНЕНИЯ И ИЗМЕНЕНИЯ В РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЕ

за___________/___________учебный год