Дисциплины читамемые на кафедре:
«Материаловедение. Технология конструкционных материалов.»
Курс «Материаловедение. Технология конструкционных материалов» является
одним из основных базовых в системе подготовки инженеров-электриков по
специальности 100400 «Электроснабжение».
Цели преподавания курса – это глубокое изучение студентами физических,
механических и химических характеристик таких материалов, которые могут
быть использованы при конструировании высоковольтного и низковольтного
оборудования, приборов и аппаратов, радиоэлектронных устройств.
Основной задачей данного курса является изучение основных свойств конструкционных
и электротехнических материалов, а также процессов, протекающих в электротехнических
материалах при их нахождении в электрическом поле.
В результате изучения данной дисциплины студент должен уметь классифицировать
конструкционные и электротехнические материалы по назначению, составу и
свойствам; знать основные особенности изготовления материалов, наиболее
характерные, технически и экономически обоснованные области применения
электротехнических материалов при конструировании электроустановок, используемых
в системах электроснабжения промышленных предприятий, а также основные
характеристики, по которым оценивается пригодность материалов для их использования
в области электротехники.
Тема 1. Введение - 2 ч.
Предмет и содержание курса. Задачи дисциплины. Связь дисциплины со специальными дисциплинами. Классификация материалов в связи с их свойствами и областями применения. Роль конструкционных и электротехнических материалов в современной энергетике.
Тема 2. Материаловедение. Конструкционные материалы. - 24 ч.
Технология конструкционных материалов
Общие требования, предъявляемые к конструкционным материалам. Прочность материалов и критерии ее оценки. Методы повышения конструкционной прочности. Классификация конструкционных материалов.
Стали. Классификация конструкционных сталей. Влияние углерода и примесей на свойства сталей. Углеродистые стали. Легированные стали.
Основы материаловедения. Металлические материалы. Типы твердых тел и их свойства. Строение и свойства металлов. Атомно-кристаллическое строение материалов. Дефекты кристаллического строения металлов. Фазово-структурный состав сплавов. Процесс кристаллизации и фазовые превращения в сплавах. Диаграммы фазового равновесия. Металлические сплавы и диаграммы состояния. Типовые диаграммы состояния. Влияние химического состава на равновесную структуру сплавов. Железоуглеродистые сплавы с высокими литейными свойствами. Медные сплавы. Сплавы на основе алюминия. Сплавы на основе магния.
Термическая и химико-термическая обработка стали. Основные виды термической обработки. Химико-термическая обработка. Термическая обработка металлов и сплавов. Основные виды термической обработки стали.
Наклеп, рекристализация.
Неметаллические материалы. Общие сведения о неметаллических материалах и классификация полимеров. Особенности свойств полимерных материалов. Пластические массы. Термопластические пластмассы. Термореактивные пластмассы.
Обработка конструкционных материалов давлением. Деформация металлических материалов. Прокатка, волочение, ковка, прессование. Формирование структуры деформированных металлов и сплавов.
Тема 3. Электротехнические материалы - 30 ч.
Классификация электротехнических материалов. Общие сведения об электротехнических материалах. Элементы зонной теории.
Диэлектрические материалы.
Электрические явления в диэлектриках. Поляризация диэлектриков в электрическом поле. Основные виды поляризации. Классификация диэлектриков по виду поляризации.
Диэлектрическая проницаемость газов. Диэлектрическая проницаемость жидких диэлектриков. Диэлектрическая проницаемость твердых диэлектриков. Влияние на диэлектрическую проницаемость внешних факторов. Электропроводность диэлектриков. Электропроводимость газов. Электропроводность твердых тел. Поверхностная электропроводность. Контактные явления.
Диэлектрические потери. Виды диэлектрических потерь. Диэлектрические потери в газах, жидких и твердых диэлектриках.
Пробой диэлектриков. Пробой газов. Пробой жидких диэлектриков. Электрический, электротепловой и электрохимический пробой твердых диэлектриков. Поверхностное перекрытие диэлектриков.
Физико-механические и химические свойства диэлектриков. Влагопоглащаемость изоляционных материалов. Влажность, влагопроницаемость, тропикостойкость. Тепловые свойства диэлектриков (нагревостойкость, морозостойкость, теплопроводность, тепловое расширение, теплоемкость). Химические свойства диэлектриков. Радиационные свойства.
Электроизоляционные материалы.
Газообразные электроизоляционные материалы. Жидкие диэлектрики ( нефтяные масла, синтетические жидкие диэлектрики).
Высокомолекулярные органические вещества. Природные смолы.
Синтетические смолы: полимеризационные (полистирол, полиэтилен, поливинилхлорид, органическое стекло, фтопласт-4, капрон и др.) и поликонденсационные смолы. Пленочные материалы.
Высокообразные диэлектрики (парафин, цезерин, галовакс, и др.). Склеивающие, пропитывающие и заливочные материалы: электроизоляционные клеи, лаки, эмали, компаунды.
Волокнистые материалы: дерево, бумага, картоны, фибра. Текстильные материалы: хлопчатобумажная пряжа, ткани, ленты, натуральный и искусственный шелк, синтетическое, стеклянное и асбестовое волокно.
Лакоткани.
Пластмассы: состав, изготовление, наименование и применение.
Слоистые пластики: гетинакс, текстолит, стеклотекстолит, древеснослоистые пластики.
Электроизоляционные резины: каучук, резина, эбонит, синтетические каучуки.
Электроизоляционная среда и материалы на ее основе: миканиты, микалента, микафалий, слюдопласты.
Электрокерамические материалы, изоляционная керамика.
Неорганические стекла - состав и получение, свойства и применение.
Горные породы: асбест, мрамор, шифер, кварц, тальк.
Проводниковые и сверхпроводниковые материалы. Классификация и основные свойства. Материалы высокой проводимости: медь, алюминий, железо, их сплавы; различные материалы (свинец, олово, благородные металлы, вольфрам, никель, цинк); припой, флюсы. Сплавы высокого сопротивления: манганин, константан, хромоникелевые и хромоалюминиевые сплавы.
Электротехнический уголь - графит, антрацит, сажа, и изделия из них: щетки, порошки, непроволочные сопротивления.
Сверхпроводники I и II рода и использование их в электротехнике.
Полупроводниковые и магнитные материалы. Классификация, область применения.
Учебно-методические материалы по дисциплине
1. Основная литература:
1. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. М.: Машиностроение, 1990 - 527 с.
2. Богородицкий Н.П., Пасынков В.В., Тареев Б.М. Электротехнические материалы. Л.: Энергия, 1985 - 352 с.
2. Дополнительная литература:
1.Справочники по электротехническим материалам. Издание 2 -ое /под
ред. Ю.В. Корицкого, В.В. Пасынкова, Б.М. Тареева. В
трех томах. - М.Л.: Энергия,1984.
3. Перечень методических указаний по проведению учебных занятий
1.1 Жданов А.И. Методические указания к лабораторным работам по дисциплине "Материаловедение". - Магнитогорск: МГТУ, 2001 - 40 с.
Ведущий преподаватель: Жданов А.И.
