2 - Факультет повышения квалификации

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Новосибирский государственный технический университет»
Факультет повышения квалификации преподавателей
УТВЕРЖДАЮ
__________________ А.А. Батаев
Подпись
«____»__________2015 г.
м.п.
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ
СОВРЕМЕННОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ
Разработчики программы повышения квалификации:
Батаев А.А., д.т.н., профессор кафедры материаловедения в машиностроении
Ложкина Е.А., к.т.н, доцент кафедры материаловедения в машиностроении
Составители учебно-тематического плана программы повышения квалификации:
Ложкина Е.А., к.т.н, доцент кафедры материаловедения в машиностроении
УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН КУРСА
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ
СОВРЕМЕННОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ
Цель. Обучающиеся должны получить актуальные сведения о возможных
проблемах современного материаловедения, о поиске путей их решения и о внедрении новых идей в производство для решения научных, прикладных и производственных задач.
Настоящая цель предполагает решение следующих задач повышения квалификации специалиста.
1. Формирование системных представлений о проблемах, возникающих в
различных отраслях современной мировой и отечественной промышленности.
2. Совершенствование знаний о способах повышения комплекса механических свойств материалов.
3. Формирование процедурных знаний по поиску решений научных, прикладных и производственных задач.
4. Дополнение учебных курсов сведениями, полученными в ходе прохождения курсов повышения квалификации.
Категория слушателей. Курс адресован кафедрам механикотехнологического факультета. Особенно актуальна программа для научнопедагогических работников кафедры материаловедения в машиностроении.
Результаты обучения. Выпускник настоящей программы повышения квалификации в соответствии с целью и задачами своей профессиональной деятельности, а также в соответствии с требованиями профессионального стандарта преподавателя должен обладать следующими профессиональными компетенциями (ПК):
• иметь представление о проблемах, возникающих в различных отраслях современной промышленности в России и за рубежом (ПК1);
• иметь представление о современных прогрессивных технологических процессах и особенностях использования различных технологических устройств (ПК2);
• знать физические основы, устройство и принцип работы основного современного производственного и исследовательского оборудования (ПК3);
• знать номенклатуру и особенности использования различных методов электрофизической и электрохимической обработки материалов (ПК4);
• знать современное состояние области знаний и (или) профессиональной деятельности, соответствующей преподаваемым курсам, дисциплинам (модулям) (ПК5);
• знать возможности и ограничения различных средств, форм и видов контроля и оценивания образовательных результатов, технологию их применения и
обработки результатов (ПК6);
• знать тенденции развития соответствующей научной области и области
профессиональной деятельности (ПК7);
• знать методы и организацию изучения тенденций развития соответствующей области научного знания, требований рынка труда, образовательных потребностей обучающихся с целью определения содержания и требований к результа2
там учебной, исследовательской, проектной и иной деятельности обучающихся по
программам ВО и ДПО (ПК8);
• знать основные базы данных, электронные библиотеки и другие электронные ресурсы, необходимые для реализации курируемых учебных предметов, курсов, дисциплин (модулей), организации исследовательской, проектной и иной деятельности обучающихся по программам ВО и ДПО (ПК9);
• знать особенности проведения конкурсов российскими и международными
научными фондами, требования к оформлению конкурсной документации (ПК10);
• уметь преобразовывать новую научную (научно-техническую) информацию, информацию о новшествах в осваиваемой обучающимися области профессиональной деятельности, использовать результаты собственных научных исследований
для совершенствования качества научно-методического обеспечения (ПК11);
• иметь навыки работы с информационными системами для эффективного
осуществления профессионально-педагогической деятельности (ПК12);
• владеть методикой поиска информации по современным технологическим
процессам, методикой рационального выбора прогрессивных процессов и оборудования (ПК13);
• владеть технологиями исследовательской и проектной деятельности (ПК14).
Срок обучения. Нормативный срок освоения программы – 72 часа, в том
числе 42 часов аудиторной работы, 30 часов самостоятельной работы.
Форма обучения. Без отрыва от работы.
Режим занятий. 14 дней по 3 академических часа учебной работы в формате научного и научно-методического семинаров.
Наименование дидактических единиц и тем
В том числе:
Наименование
дидактических единиц
и тем
Дидактическая единица 1.
Износостойкие материалы
1.1. Тема 1. Структура и
свойства
поверхностных
слоев, сформированных методом электронно-лучевой
наплавки порошковой смеси,
содержащих карбид бора
1.2. Тема 2. Вневакуумная
электронно-лучевая наплавка
на конструкционную сталь
карбидообразующих смесей,
содержащих титан, тантал,
ванадий, молибден, графит
лек
ции
практические, лабораторные, семинарские
занятия
самостоятельнаяработа
32
12
6
14
5
2
1
2
5
2
1
2
Всего,
час.
Форма
контроля
Подготовка раздела итоговой
аттестационной
работы.
3
В том числе:
Наименование
дидактических единиц
и тем
1.3. Тема 3. Поверхностное
упрочнение титана путем
наплавки порошковой смеси
«Ti-Nb» электронным лучом,
выведенным в атмосферу
1.4. Тема 4. Наплавка самофлюсующихся смесей на
конструкционную сталь
1.5. Тема 5. Структура и механические свойства серого
чугуна, легированного медью
1.6. Тема 6. Влияние содержания меди на структуру и
свойства железо-углеродистых сплавов с высоким содержанием углерода
1.7. Тема 7. Эволюция
структуры
поверхностных
слоев и износостойкость
трансформационноупрочненных керамических
и металлокерамических композитов в условиях трения
скольжения
1.8. Тема 8. Технологическое
обеспечение получения многослойных пленок на основе
Ti-Al-N для повышения эффективного срока эксплуатации режущего инструмента и
фрикционных пар в условиях
коррозионного и абразивного
износа
Дидактическая единица 2.
Коррозионностойкие материалы
2.1. Тема 1. Структурные
исследования покрытий системы «Ti-Ta-Zr», сформированных электронно-лучевой
наплавкой на поверхности
чистого титана
2.2. Тема 2. Формирование
коррозионно-стойких композиций «Ti-Nb-Ta» с исполь-
лек
ции
практические, лабораторные, семинарские
занятия
самостоятельнаяработа
5
2
1
2
5
2
1
2
6
2
1
3
6
2
1
3
10
4
2
4
Всего,
час.
5
2
1
2
5
2
1
2
Форма
контроля
Подготовка раздела итоговой
аттестационной
работы.
4
В том числе:
Наименование
дидактических единиц
и тем
зованием вневакуумной электронно-лучевой обработки
Дидактическая единица 3.
Высокопрочные материалы
3.1. Тема 1. Способы слоистых металл-интерметаллидных композиционных материалов на основе титана и
алюминия, и влияние технологии производства на их
структуру и свойства
3.2. Тема 2. Структура и механические свойства материалов на основе никеля и
алюминия, полученных по
технологии искрового плазменного спекания порошковых смесей
Дидактическая единица 4.
Биосовместимые материалы
4.1. Тема 1. Структура и
свойства сплавов титана для
применения в медицине
4.2. Тема 2. Керамические
материалы для применения в
медицине
4.3. Тема 3. Технология
производства нанопорошков
4.4. Тема 4. Приготовление
керамической суспензии
4.5. Тема 5. Прессование и
спекание керамических заготовок
4.6. Тема 6. Механическая
обработка спеченных керамических материалов
Всего,
час.
8
лек
ции
практические, лабораторные, семинарские
занятия
самостоятельнаяработа
2
2
4
6
2
1
3
21
8
4
9
5
2
1
2
5
2
1
2
6
2
1
3
5
2
1
2
Итоговая аттестация
3
0
3
0
Итого
72
26
16
30
Форма
контроля
Подготовка раздела итоговой
аттестационной
работы.
Подготовка раздела итоговой
аттестационной
работы.
Презентация
итоговой аттестационной работы и подведение итогов программы
5
Организационно-педагогические условия
Организационно-педагогические условия на ФПКП НГТУ создаются в соответствии с инновационными принципами обучения:
 сознательности и активности: используются традиционные методы обучения, способствующие как осмыслению имеющихся знаний, умений и навыков,
так и их совершенствованию;
 наглядности: используется современное мультимедийное оборудование;
 систематичности и последовательности: модули и темы курса систематически выстроены в соответствии с логикой последовательного усвоения слушателями предлагаемого материала, закрепления теории и практики;
 связи теории с практикой: обеспечивается путем закрепления полученных
теоретических знаний на практике путем поиска необходимой информации;
 научности: предлагаемый к изучению материал соответствует основным
тенденциям развития и оценивания современной науки в мире;
 доступности: содержание и методы обучения в рамках программы адаптированы в соответствии с потребностями целевой группы – педагогические и
научные работники.
Основой технологии организации образовательного процесса в программе
повышения квалификации являются сочетание индивидуальной, коллективной
деятельности, диалоговый характер обучения, обучение в сотрудничестве.
Ресурсное обеспечение программы
Занятия будут проходить в 249 аудитории 5 учебного корпуса Новосибирского государственного технического университета. Аудитория оснащена проекционным и мультимедийным оборудованием, включает 40 посадочных мест.
Оценочные материалы
Для эффективной организации образовательного процесса слушатели активно участвуют дискуссиях на рассматриваемые темы, высказывают свое мнение, сложившееся в ходе самостоятельной подготовки к занятиям путем изучения
литературы по проблематике программы повышения квалификации, а также при
прослушивании лекций.
Итоговая аттестационная работа представляет собой презентацию исследовательского или научно-методического проекта, разработанного в ходе выполнения слушателями собственных исследований, а также в ходе лекционных и семинарских занятий настоящей программы повышения квалификации.
Список литературы
1. Новые материалы и технологии. Теория и практика упрочнения материалов в
экстремальных условиях [Текст] / А.Н. Попырин, Н.П. Болтина, А.А. Боль,
Л.И. Тушинский, А. В. Плохов и др. – Новосибирск : Наука. Сиб. отд-ние, 1992. – 200 с.
2. Структура и конструктивная прочность композиции основной металл – покрытие [Текст] / Л.И. Тушинский, А.В. Плохов, А.В. Столбов, В.И. Синдеев. – Новосибирск : Наука. Сиб. отд-ние, 1996. – 294 с.
6
3. Методы исследования материалов. Структура, свойства и процессы нанесения
неорганических покрытий [Текст] / Л.И. Тушинский, А.В. Плохов, А.О. Токарев,
В.И. Синдеев. – Москва : Мир, 2004. – 384 с.
4. Голковский, М. Г. Закалка и наплавка релятивистским электронным пучком вне
вакуума. Технологические возможности метода [Текст] / М.Г. Голковский. –
[Германия] : LAP LAMBERT Academic Publishing, 2013. – 318
5. Kalpakjian, S. Manufacturing Engineering & Technology Pearson Education [Text] /
S. Kalpakjian, S. R. Schmid. – New York : Upper Saddle River, 2001. – 815 p.
6. Czerwinski, F. Heat treatment conventional and novel applications [Text] / F. Czerwinski. – Croatia : InTech, 2012. – 418 p.
7. Белашова, И. С. Поверхностное упрочнение инструментальных сталей /
И.С. Белашова, Д.П. Шашков. – Москва : Технополиграфцентр, 2004. – 296 с.
8. Mattox, D. M. Handbook of physical vapor deposition (PVD) processing: film formation, adhesion, surface preparation and contamination control [Text] / D. M. Mattox.
– Westwood : Noyes publ., 1998. – 944 р.
9. Parrish, G. The influence of microstructure on the properties of case-carburized components [Text] / G. Parrish. – USA : American Society for Metals, 1980. – 247 p.
10. Vecchio, K.S., Synthetic multifunctional metallic-intermetallic laminate composites.
JOM, 2005. 57(3): p. 25-31.
11. Price, R.D., et al., Effects of ductile phase volume fraction on the mechanical properties of Ti-Al3Ti metal-intermetallic laminate (MIL) composites. Materials Science
and Engineering A, 2011. 528(7-8): p. 3134-3146.
12. Rawers, J.C. and D.E. Alman, Fracture characteristics of metal/intermetallic laminar
composites produced by reaction sintering and hot pressing. Composites Science and
Technology, 1995. 54(4): p. 379-384.
13. Adharapurapu, R.R., et al., Effects of ductile laminate thickness, volume fraction,
and orientation on fatigue-crack propagation in Ti-Al3Ti metal-intermetallic laminate
composites. Metallurgical and Materials Transactions A: Physical Metallurgy and Materials Science, 2005. 36(devil): p. 1595-1608.
14. Harach, D.J. and K.S. Vecchio, Microstructure evolution in metal-intermetallic laminate (MIL) composites synthesized by reactive foil sintering in air. Metallurgical and
Materials Transactions A: Physical Metallurgy and Materials Science, 2001. 32(devil):
p. 1493-1505.
15. Rohatgi, A., et al., Resistance-curve and fracture behavior of Ti-Al3Ti metallicintermetallic laminate (MIL) composites. Acta Materialia, 2003. 51(10): p. 2933-2957.
16. Peng, L.M., et al., Synthesis and microstructural characterization of Ti-Al3Ti metalintermetallic laminate (MIL) composites. Scripta Materialia, 2005. 52(3): p. 243-248.
17. Peng, L.M., H. Li, and J.H. Wang, Processing and mechanical behavior of laminated
titanium-titanium tri-aluminide (Ti-Al3Ti) composites. Materials Science and Engineering A, 2005. 406(1-2): p. 309-318.
7
18. Oh, J., et al., Fabrication of multilayered titanium aluminide sheets by selfpropagating high-temperature synthesis reaction using hot rolling and heat treatment.
Journal of Materials Science, 2003. 38(17): p. 3647-3651.
19. Rawers, J.C., et al., Formation of sheet metal-intermetallic composites by selfpropagating high-temperature reactions. Journal of Materials Science Letters, 1994.
13(18): p. 1357-1360.
20. Alman, D.E., J.C. Rawers, and J.A. Hawk, Microstructural and failure characteristics of metal-lntermetallic layered sheet composites. Metallurgical and Materials Transactions A, 1995. 26(3): p. 589-599.
21. Alman, D.E., et al., Processing, structure and properties of metal-intermetallic layered composites. Materials Science and Engineering A, 1995. 192-193(PART 2): p. 624-632.
22. Li, T., et al., Modeling the elastic properties and damage evolution in Ti-Al3Ti metal-intermetallic laminate (MIL) composites. Materials Science and Engineering A,
2004. 374(1-2): p. 10-26.
23. Mizuuchi, K., et al., Properties of Ti-Aluminides-Reinforced Ti-Matrix Laminate
Fabricated by Pulsed-Current Hot Pressing (PCHP). Materials Transactions, 2004.
45(2): p. 249-256.
24. Sun, Y., et al., Fabrication of multilayered Ti-Al intermetallics by spark plasma sintering. Journal of Alloys and Compounds, 2014. 585: p. 734-740.
25. Bataev, I.A., et al., Structural and mechanical properties of metallic-intermetallic
laminate composites produced by explosive welding and annealing. Materials and Design, 2012. 35: p. 225-234.
26. Bataev, I.A., et al., Nucleation and growth of titanium aluminide in an explosion-welded
laminate composite. Physics of Metals and Metallography, 2012. 113(10): p. 947-956.
27. A. I. Mardare, A. Savan, A. Ludwig, A.D. Wieck, A.W. Hassel, Corros. Sci. 51
(2009) p. 1519–1527.
28. K .A. deSouza, A. Robin, Mater. Chem. Phys. 103 (2007) p. 351–360.
29. M. Stern, H. Wissenberg, J. Electrochem. Soc. 106 (1959) p. 759.
30. Y. Okazaki, K. Kyo, Y. Ito, T. Tateishi, Mater. Trans. Jim 38 (1997) p. 344–352.
31. Y. L. Zhou, M. Niinomi, T. Akahori, H. Fukui, H. Toda, Mater. Sci. Eng. A —
Struct. 398 (2005) p. 28–36.
32. Y.-S.Sun, J.-H. Chang, H.-H.Huang, Thin Solid Films 528 (2013) p. 130–135.
33. R. Mythili, S. Saroja, M. Vijayalakshmi, Mater. Charact.61 (2010) p. 1326–1334.
34. K. A. deSouza, A. Robin, Mater. Lett. 57 (2003) p. 3010–3016.
35. B. Raj, U. K. Mudali, Prog. Nucl .Energy 48 (2006) p. 283–313.
36. T. Karthikeyan, A. Dasgupta, S. Saroja, M. Vijayalakshmi, V. S. Raghunathan, J.
Nucl. Matter. 335 (2004) p. 299-301.
37. Колачёв, Б.А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и
сплавов : учеб. для вузов / А.Б. Колачёв, В.И. Елагин, В.А. Ливанов. – Москва :
МИСиС, 2005. - 432 с.
8
38. Итин, В. И. Высокотемпературный синтез интерметаллических соединений /
В.И. Итин, Ю.С. Найбороденко ; под ред. А.Д. Коротаева. – Томск. – Изд-во Том.
ун-та, 1989. – 214 с.
39. Синельникова, В.С. Алюминиды / В.С. Синельникова, В.А. Подергин,
В.Н. Речкин. – Киев : Наукова думка, 1965. – 242 с.
40. Гринберг, Б. А. Интерметаллиды Ni3Al и TiAl : микроструктура, деформационное поведение / Б.А. Гринберг, М.А. Иванов. – Екатеринбург : УрО РАН, 2002.
– 358 с.
41. Deevi, S. C. Nickel and iron aluminides: an over vie won properties, processing, and
applications / S. C. Deevi, V. K. Sikka // Intermetallics. – 1996. – Vol. 4, iss. 5. – P. 357-375.
42. Stoloff, N.S. Emerging applications of intermetallics / N.S. Stoloff, C.T. Liu, S.C.
Deevi // Intermetallics. – 2000. – Vol. 8. – P. 1313–1320.
43. Каблов, Е. Н. Литейные конструкционные сплавы на основе алюминида никеля / Е.Н. Каблов, О.Г. Оспенникова, О.А. Базылева // Двигатель. – 2010. – № 4
(70). – С. 22–26.
44. Morsi, K. Review reaction synthesis processing of Ni-Al intermetallic materials //
Mater Sci. Eng. A. – 2001. – Vol. 299. – Р. 1-15.
45. Банных, О. А. Интерметаллиды – новый класс лёгких жаропрочных и жаростойких материалов / О.А. Банных, К.Б. Поварова // Технология лёгких сплавов. –
1992 г. - № 5. – С. 26-32.
46. Westbrook, J. H. Intermetallic Compounds – Principles / J.H. Westbrook,
R.L. Fleischer // J. Wiley & Sons . – 1994. - Vol. 1. - P. 3-18.
47. Мержанов, А.Г. Концепция развития СВС как области научно-технического
прогресса / А.Г. Мержанов. - Черноголовка: Территория, 2003. - 368 с.
48. Суперсплавы: II Жаропрочные материал для аэрокосмических и промышленных энергоустановок / под ред. Симса Ч.Т., Столоффа Н.С., Хагеля У.К.: Пер с
англ. В 2-х книгах Кн. 1 / под ред. Шалина Р.Е. – М.: Металлургия, 1995, 384 с.
49. Корчагин М.А., Ляхов Н.З. Самораспространяющийся высокотемпературный
синтез в механически активированных составах // Химическая физика. 2008, т. 27,
№ 1, с. 73-78.
50. Шевцова Л.И., Батаев И.А., Мали В.И., Анисимов А.Г., Лазуренко Д.В., Самейщева Т.С. Влияние температуры нагрева на структуру и механические свойства материала, полученного искровым плазменным спеканием порошка
ПН85Ю15 // Обработка металлов: технология, оборудование, инструменты. –
2013. – № 4 (61) – С. 35-42.
51. Шевцова Л.И. Структура и механические свойства интерметаллида Ni3Al, полученного по технологии искрового плазменного спекания механически активированной порошковой смеси «Ni - Al» // Обработка металлов: технология, оборудование, инструменты. – 2014. - № 3 (64) – С. 21-27.
52. L.I. Shevtsova, T.S. Sameyshcheva, D.D. Munkueva, Spark plasma sintering of mechanically activated Ni and Al nanopowders, Applied Mechanics and Materials, Vol.
682 (2014) 188-191.
9
53. Об износе абразивных материалов при микрорезании плазменного покрытия
на никелевой основе / Н.С. Алексеев, Е.А. Бойко, С.В. Иванов, В.А. Капорин, Д.С.
Кривеженко, И.Ю. Резанов // Автомобильная промышленность, №11, 2011, С. 30-33.
54. Структура и свойства боросодержащих покрытий, наплавленных электронным
лучом, выведенным в воздушную атмосферу / Е.А. Дробяз, Д.С. Кривеженко,
И.А. Поляков, С.Ю. Нагавкин, В.В. Иванцивский // Обработка металлов: технология, оборудование, инструменты. - Обработка металлов: Технология.
Оборудование. Инструменты. – 2012. – № 4 (57). – С. 83–85.
55. Структура и свойства электроэрозионностойких покрытий, формируемых методом электровзрывного напыления / Д.А. Романов, О.В. Олесюк, Е.А. Будовских,
В.Е. Громов, Д.С. Кривеженко // Обработка металлов: технология, оборудование,
инструменты. - 2013. – № 1. – С. 53–57.
56. Structure of surface layers produced by non-vacuum electron beam boriding /
I.A. Bataev, A.A. Bataev, M.G. Golkovski, D.S. Krivizhenko, A.A. Losinskaya,
O.G. Lenivtseva // Applied Surface Science. - 2013. - Vol. 284. - P. 472–481.
57. Structure and properties of coatings produced by non-vacuum electron beam cladding of tantalum-reach powder on mild steel / D.S. Krivezhenko, D.O. Mul,
V.A. Bataev, M. G. Golkovskii // Proceedings of IFOST-2013. The 8th International forum on strategic technology 2013 (IFOST 2013), Mongolia, Ulaanbaatar, 28 June - 1
July 2013. - [Mongolia] : MUST, 2013. V. – 1, Pp. - P. 147-149.
58. Structure and properties of coatings obtained by electron-beam cladding of Ti+C
and Ti+B4C powder mixtures on steel specimens at air atmosphere / D.O. Mul,
D.S. Krivezhenko, D.V. Lazurenko, O.G. Lenivtseva, A.A. Chevakinskaya // Advanced
Materials Research. - 2014. – Vol. 1040 : High technology: research and applications. –
P. 778-783
59. Электронно-лучевая наплавка титан- и танталсодержащих порошковых смесей
на образцы из стали 40Х / Д.О. Муль, Н.С. Белоусова, Д.С. Кривеженко,
Л.И. Шевцова, А.А. Лосинская // Обработка металлов: технология, оборудование,
инструменты. - 2014. - № 2 (63). - С. 117-126
60. Влияние многослойных углеродных нанотрубок на механические свойства и
фазовые превращения сверхвысокомолекулярного полиэтилена при вытяжке
Hernández J.J., Розенталь М., Батаев В.А., Смирнов А.И., Базаркина В.В., Кривеженко Д.С., Петрина Д.А., Огнев А.Ю., Иванов Д.А. Российские нанотехнологии.
2014. Т. 9. № 5-6. С. 38-41
61. Исследование морфологии алифатических сегментированных блоксополимеров с контролируемой толщиной кристаллов Одарченко Я.И., Анохин
Д.В., Пирязев А.А., Антипов Е.М., Герасин В.А., Менделеев Д.И., Базаркина В.В.,
Смирнов А.И., Кривеженко Д.С., Чумаченко А.Ю., Иванов Д.А. Российские нанотехнологии. 2014. Т. 9. № 3-4. С. 61-66.
10