[BK 1.2] Фізичні основи матеріалознавства
Topic outline
-
Рівень вищої освіти
Другий (магістерський)
Галузь знань
13 Механічна інженерія
Спеціальність
132 Матеріалознавство
Освітня програма
Матеріалознавство
Статус дисципліни
вибіркова
Форма навчання
очна (денна)
Рік підготовки, семестр
2 або 3 семестр
Обсяг дисципліни
5 кредитів (150 годин)
Семестровий контроль/ контрольні заходи
диференційований залік
Розклад занять
лекція – 2 години на тиждень (30 год); лабораторні – 1 година на тиждень (15 год); самостійна робота – 105 год, диференційований залік
Мова викладання
Українська
Інформація про
керівника курсу / викладачівКафедра прикладної фізики та матеріалознавства (Інститут сцинтиляційних матеріалів НАН України).
Лектор: канд. техн. наук, Тупіцина Ірина Аркадіївна, tupitsyna@isma.kharkov.ua,
Семінарські заняття: канд. техн. наук, Тупіцина Ірина Аркадіївна, tupitsyna@isma.kharkov.ua,
Платформа для онлайн підключення
Zoom
-
Типи міжатомних зв'язків. Кристалічна структура. Кристалічні системи та просторові ґратки. Кристалічні структури металів. Кристалічна структура керамічних матеріалів. Кристалічна структура полімерів. Індекси Міллера. Відображення орієнтацій: стереографічна проекція. Експериментальні кристалографічні методи. Закон Брегга. Рентгенологічні методи. Електронна мікроскопія. Кристалографічні текстури
-
Класифікація дефектів у кристалах. Точкові, чи нульмірні, дефекти. Лінійні, або одномірні, дефекти. Геометрія дислокацій. Двомірні та тримірні дефекти. Експериментальне виявлення дефектів кристалічної ґратки
-
Термодинамічні характеристики точкових дефектів. Енергії утворення точкових дефектів. Термодинамічно рівноважні концентрації точкових дефектів. Кінетичні характеристики точкових дефектів. Дрібні кластери точкових дефектів
-
Геометричні властивості дислокацій. Переміщення дислокацій. Енергія дислокації. Взаємодія дислокацій одна з одною. Розмноження дислокацій. Дислокаційні реакції. Дислокації у багатоатомних кристалах. Дисклінації
-
Властивості двомірних дефектів. Дефекти упаковки. Межі зерен. Атомна структура меж зерен. Межі зерен під малим кутом. Висококутові межі зерен. Межі фаз. Класифікація меж фаз. Феноменологічна характеристика меж фаз. Властивості об'ємних дефектів. Порушення суцільності. Зародження тріщин і пор
-
Механізми дифузії та самодифузії. Дефекти у процесі дифузії. Рекомбінація дефектів. Взаємодія дефектів із стоками. Утворення скупчень точкових дефектів. Дисоціація комплексів точкових дефектів. Залежність концентрацій дефектів від часу. Просторові розподіли точкових дефектів. Осадження точкових дефектів на стоки. Швидкості та ефективності осадження дефектів на стоки. Дифузія меж зерен. Дифузія в неметалах: іонні провідники
-
Основні елементи пружності. Механізми пластичної деформації. Кристалографічне ковзання через рух дислокації. Механічне двійникування. Критична дозволена напруга зсуву. Закон Шміда. Пружні властивості дислокацій. Взаємодія дислокацій. Термічно активований дислокаційний рух. Деформаційне зміцнення ГЦК монокристалів. Геометрія деформації. Дислокаційні моделі деформаційного зміцнення. Міцність і деформація полікристалів. Зміцнення твердого розчину. Дисперсійне зміцнення. Деформація, що залежить від часу. Чутливість швидкості деформації. Руйнування кристалічних матеріалів. Критерії зародження та зростання тріщин. Розколюючи дислокації. Механізми зростання тріщин. Стадії відпалу
-
Енергетика рекристалізації. Деформаційна мікроструктура. Відновлення. Зародження. Міграція меж зерен. Кінетика первинної рекристалізації. Діаграма рекристалізації. Рекристалізація в однорідних сплавах. Рекристалізація в багатофазних сплавах. Нормальне зростання зерна. Переривчасте зростання зерна (вторинна рекристалізація). Динамічна рекристалізація. Текстури рекристалізації. Рекристалізація в неметалічних матеріалах
-
Склад сплавів. Фазові діаграми. Термодинаміка сплавів. Тверді розчини. Інтерметалічні сполуки. Упорядковані тверді розчини. Складні фази. Фази з високою щільністю упаковки. Електронні фази (фази Юма-Розері) Багатокомпонентні системи
-
Два типи перетворень за Гіббсом. Перетворення типу «зародження та зростання». Процеси зростання вторинних фаз при розпаді твердих розчинів. Неоднорідні нестаціонарні концентрації. Неоднорідні стаціонарні концентрації. Роль структури поверхні розділу у процесах зростання. Коалесценція. Застосування твердих розчинів у мікроелектроніці та для детектування іонізуючого випромінювання. Бінарні напівпровідники. Арсенід галію як приклад бінарного твердого розчину. Потрійні тверді розчини та гетероструктури. Ізоперіодні гетероструктури
-
Основи електронної теорії. Механічні та термічні властивості. Теплопровідність. Електричні властивості. Провідники, напівпровідники та ізолятори. Надпровідність. Магнітні властивості. Діа- та парамагнетизм. Феромагнетизм. Оптичні властивості. Колір. Поглинання. Фотопровідність. Люмінесценція . Дефекти в оптичних матеріалах
-
Випромінювання в техніці та технологіях. Загальні уявлення про радіаційні процеси. Речовини та випромінювання. Потенціали взаємодії. Перетини взаємодій. Потенціали та перетини, що використовуються в аналітичних розрахунках. Гальмівна здатність речовини. Елементи фізики проходження випромінювання через речовину. Основні поняття та визначення. Фізичні наближення. Пробіги та усунення атомів. Пробіги частинок у речовині. Зміщення атомів речовини. Первинно вибиті атоми
-
Каскади атомів, що рухаються (динамічна стадія). Атоми, що рухаються. Каскадна функція. Просторовий розподіл дефектів у каскадах. Дифузійна стадія. Сил стоків. Радіаційно-стимульоване зародження структурних дефектів. Стадія еволюції стоків. Фізичні механізми зміни макроскопічних властивостей матеріалів під опроміненням. Радіаційне розпухання. Радіаційна повзучість. Радіаційне зміцнення
-
Ударні та електронні механізми. Критерії ефективного розпаду електронних збуджень із народженням структурних дефектів у діелектриках. Три канали розпаду електронних збуджень. Загальна характеристика радіаційних процесів у твердих тілах при електронному та ударному механізмах утворення дефектів
-
Процеси зростання кристалів. Тонкі плівки. Випаровування у вакуумі. Розпилення. Епітаксія. Іонна імплантація. Модифікація поверхні. Процеси, стимульовані лазерним випромінюванням. Процеси, стимульовані електронним та іонним опроміненням. Скло і полімери. Технологічні процеси – елементна база створення сучасних приладів