• ВСТУП

    Навчальна дисципліна «Теорія фазових переходів кристалічних структур» є складовою освітньо-професійної програми підготовки фахівців за освітньо-кваліфіка­ційним рівнем «маґістр» галузі знань «10 Природничі науки» з напряму підготовки 6.040204 – Прикладна фізика, спеціяльности 105 Прикладна фізика та наноматеріали. Дана дисципліна є нормативною за спеціяльністю 105 Прикладна фізика та наноматеріали (фізико-математичні та технологічні проблеми дослідження нанорозмірних систем).

    Мета дисципліни — поглиблене ознайомлення маґістрантів із сучасними уявленнями про зміни структури та механічних, теплових, електричних, магнетних і оптичних властивостей матеріялів функціонального призначення через фазові перетворення; ґрунтовне освоєння маґістрантом сучасних теоретичних (і деяких експериментальних) метод дослідження фазових переходів (зокрема, фізичних механізмів, за якими вони відбуваються) та метод реґулювання цих процесів у функціональних матеріялах задля сучасних технологій; набуття маґістрантами навичок у творчому розв’язуванні відповідних фізичних задач (з використанням ПК); сприяння розвитку логічного й аналітичного мислення маґістрантів — майбутніх фізиків-науковців і викладачів.

    Завдання — формування фізичного мислення у маґістрантів в межах матеріялу, що вивчається. Дисципліна готує маґістрантів до сприймання матеріялу спецкурсів, передбачених програмою спеціялізації.

    Структура курсу

    Програма навчальної дисципліни складається з таких змістових модулів:

    1. Матеріялознавче підґрунтя і феноменологічні засади теорії фазових перетворень

    2. Молекулярно-статистичні та кінетичні основи теорії фазових перетворень

    Згідно з вимогами освітньо-професійної програми в результаті вивчення навчальної дисципліни маґістрант/маґістрантка повинен/повинна

    знати: сучасні уявлення про атомарно-електронну будову функціональних матеріялів, квантові та статистичні причини закономірностей їхніх рівноважних і нерівноважних властивостей, статистичну термодинаміку та фізичну кінетику фазових перетворень, сучасні адекватні теоретичні моделі та методи дослідження явищ (структурних, механічних, теплових, електричних, магнетних, оптичних), що відбуваються при фазових переходах у матеріялах функціонального призначення;

    вміти: вибирати моделі опису, розробляти основи нових і розширювати межі застосовности наявних метод кількісного дослідження станів функціональних матеріялів для з’ясування особливостей їхніх структурних, механічних, теплових, електричних, магнетних, оптичних властивостей в умовах фазових переходів, використовувати їх для характеризації (з урахуванням розвитку експериментальної бази та новітніх потреб застосувань) матеріялів, що створюються, самостійно вивчати і творчо використовувати наукову літературу з даної дисципліни.

    Місце дисципліни (в структурно-логічній схемі підготовки фахівців напряму). Дисципліна «Теорія фазових переходів кристалічних структур» є складовою частиною циклу професійної підготовки фахівців за освітньо-кваліфікаційним рівнем маґістра і є спеціяльною дисципліною для вивчання фізико-математичних наук.

◄Тема 3. СТАТИСТИЧНА ТЕРМОДИНАМІКА ФАЗОВИХ ПЕРЕТВОРЕНЬ

Тема 4. ФІЗИЧНА КІНЕТИКА ФАЗОВИХ ПЕРЕТВОРЕНЬ

  • Тема 4. ФІЗИЧНА КІНЕТИКА ФАЗОВИХ ПЕРЕТВОРЕНЬ

    Релаксація порядку в околі фазового переходу другого роду ([4], §§ 143, 146; [7], с. 173, 174; [11], с. 516–519; [12], с. 526–529; [16]; [18], с. 49, 50). Дифузійна кінетика релаксації (впорядкування–розупорядкування, спинодального розшарування) ([5], с. 71–79, 360, 366–368; [7], с. 123–131, 308; [12], с. 532–535; [19а], с. 350–363).

    Завдання для самостійної роботи

    1. Вивчення матеріалу лекції.

    2. Опрацювання матеріалу, що винесений на самостійне вивчення:

    Дифузійна кінетика спинодального розшарування ([5], с. 71–79, 360, 366–368; [7], с. 123–131, 308; [12], с. 532–535; [19а], с. 350–363).

    Особливості кінетики утворення нової фази при фазових переходах першого роду (розпаду): зародкування ([3], с. 48–55, 617–624, 670–726, 728–758; [4], § 162; [7], с. 119–125, 135–146; [11], с. 503–509; [16]; [19а], с. 299–310, 317–330).

    Завдання для самостійної роботи

    1. Вивчення матеріалу лекції.

    Особливості кінетики утворення нової фази при фазових переходах першого роду (розпаду): коалесценція ([3], с. 48–55, 617–624, 670–726, 728–758; [7], с. 119–125, 135–146; [11], с. 509–516; [16]; [19а], с. 330–337, 343–345). Закономірності кінетики мартенситних перетворень ([21], с. 141–164, 326–335, 338–349).

    Завдання для самостійної роботи

    1. Вивчення матеріалу лекції.

    2. Опрацювання матеріалу, що винесений на самостійне вивчення:

    Кінетика утворення нової фази при фазових переходах першого роду на стадії коалесценції ([3], с. 48–55, 617–624, 670–726, 728–758; [7], с. 119–125, 135–146; [11], с. 509–516; [16]; [19а], с. 330–337, 343–345). Закономірності кінетики мартенситних перетворень ([21], с. 141–164, 326–335, 338–349).

    Динаміка критичних флуктуацій ([7], с. 173–179, 186–188; [11], с. 519–521; [18], с. 49, 50). Нерівноважні фазові переходи; загальні особливості фізичної кінетики утворення дисипативних структур. ([12], с. 330–333, 541, 553; [20], с. 65–71, 98–101).

    Завдання для самостійної роботи

    1. Вивчення матеріалу лекції.

    2. Опрацювання матеріалу, що винесений на самостійне вивчення:

    Динамічні флуктуації параметра порядку у критичній області ([7], с. 173–179, 186–188; [11], с. 519–521; [18], с. 49, 50). Фазове перетворення як катастрофа ([18, 20]).

    Рекомендована література [3], с. 48–55, 617–624, 670–726, 728–758; [5], с. 71–79, 360, 366–368; [7], с. 119–131, 135–146, 173–179, 186–188, 308; [11], с. 509–516, 519–521; [12], с. 532–535; [16]; [18], с. 49, 50; [19а], с. 330–337, 343–345, 350–363; [21], с. 141–164, 326–335, 338–349.

    Основна:

    1. В.К. Семенченко, Избранные главы теоретической физики (Москва: Просвещение: 1966).

    2. А.А. Смирнов, Молекулярно-кинетическая теория металлов (Москва: Наука: 1966).

    3. Дж. Кристиан, Теория превращений в металлах и сплавах (Москва: Мир: 1978).

    4. Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц, Статистическая физика, ч. 1 (т. V) (Москва: Наука: 1976).

    5. А.Г. Хачатурян, Теория фазовых превращений и структура твердых растворов (Москва: Наука: 1974).

    6. В.Н. Бугаев, В.А. Татаренко, Взаимодействие и распределение атомов в сплавах внедрения на основе плотноупакованных металлов (Киев: Наукова думка: 1989).

    7. А.А. Кацнельсон, А.И. Олемской, Микроскопическая теория неоднородных структур (Москва: Изд-во МГУ: 1987).

    8. Л. Жирифалько, Статистическая физика твердого тела (Москва: Мир: 1975).

    9. Р. Браут, Фазовые переходы (Москва: Мир: 1967).

    10. Е.М. Лифшиц, Л.П. Питаевский, Статистическая физика, ч. 2 (т. IX) (Москва: Наука: 1978).

    11. Е.М. Лифшиц, Л.П. Питаевский, Физическая кинетика (т. X) (Москва: Наука: 1979).

    12. Ю.Л. Климонтович, Статистическая физика (Москва: Наука: 1982).

      Додаткова:

    13. http://www.ndt-ed.org/EducationResources/CommunityCollege/Materials/Introduction/classifications.htm

    14. Encyclopedia of Materials: Science and Technology (Eds. K.H.J. Buschow, R.W. Cahn, M.C. Flemings, B. Ilschner, E.J. Kramer, and S. Mahajan) (Oxford–Amsterdam: Pergamon: 2001).

    15. CRC Materials Science and Engineering Handbook: 3rd Edition (Eds. J.F. Shackelford and W. Alexander) (Boca Raton, Florida–London: CRC Press: 2001).

    16. Физика твердого тела: Энциклопедический словарь, тт. 1, 2 (Ред. В.Г. Барьяхтар и др.) (Киев: Наукова думка: 1996, 1998).

    17. Л.А. Булавін, Д.А. Гаврюшенко, В.М. Сисоєв, Критичні явища в неоднорідних системах (Київ: Видавничий центр «Київський університет»: 1999).

    18. М. Гиттерман, В.(Х.) Хэлперн, Фазовые превращения. Краткое изложение и современные приложения (Москва–Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», Институт компьютерных исследований: 2006).

    19. Физическое металловедение: В 3-х т. (Ред. Р.У. Кан, П. Хаазен). Т. 2 (Москва: Металлургия: 1987) (а); Физическое металловедение: В 3-х т. (Ред. Р.У. Кан, П. Хаазен). Т. 3 (Москва: Металлургия: 1987) (б); Физическое металловедение: В 3-х т. (Ред. Р.У. Кан, П. Хаазен). Т. 1 (Москва: Металлургия: 1987) (в).

    20. В.К. Воронов, А.В. Подоплелов, Современная физика (Москва: КомКнига: 2005).

    21. В.А. Лободюк, Э.И. Эстрин, Мартенситные превращения (Москва: ФИЗМАТЛИТ: 2009).

    Контрольні запитання до теми 4

    1. Релаксація порядку в околі фазового переходу другого роду.

    2. Дифузійна кінетика релаксації при впорядкуванні (розупорядкуванні).

    3. Дифузійна кінетика релаксації при спинодальному розшаруванні.

    4. Особливості кінетики утворення нової фази при фазових переходах першого роду (типу розпаду): стадія зародкування.

    5. Особливості кінетики утворення нової фази при фазових переходах першого роду (типу розпаду): стадія коалесценції.

    6. Динаміка критичних флуктуацій.

    7. Нерівноважні фазові переходи.

    8. Основні поняття й загальні особливості фізичної кінетики утворення дисипативних структур.

    9. Фазове перетворення як катастрофа.



    ◄Тема 3. СТАТИСТИЧНА ТЕРМОДИНАМІКА ФАЗОВИХ ПЕРЕТВОРЕНЬ