«Физические основы нанотехнологий»
| Вар. | Задания |
| 1. Атомно-кристаллическое строение металлов и сплавов. Типы химических связей. Особенности химических связей в металлах. 2. Методы получения дисперсно-упрочненных композиционных материалов: механическое легирование и реакционное механическое легирование (на примере ДУКМ на основе меди или алюминия). | |
| 1. Понятие кристаллическая решетка, элементарная ячейка. Типы и параметры кристаллических решеток. Решетки Бравэ. 2. Аморфные сплавы и методы их получения. Методы получения нанокристаллического состояния в аморфных сплавах. Свойства и применение. | |
| 1. Кристаллографические символы. Индексы Миллера. Анизотропия. 2. Получение объемных наноструктурных материалов методами интенсивной пластической деформации. Метод кручения под высоким давлением. Метод равноканального углового прессования. | |
| 1.Точечные дефекты. Равновесные и неравновесные точечные дефекты. Механизмы образования вакансий и межузельных атомов. Роль точечных дефектов. 2. Структура, свойства и применение дисперсно-упрочненных композиционных материалов на основе алюминия, на основе меди. | |
| 1. Виды дислокаций. Скольжение и переползание дислокаций. Вектор Бюргерса. Силы действующие на дислокации. Упругое взаимодействие дислокаций. 2. Нанесение наноструктурных покрытий методом катодного распыления. Преимущества, недостатки и применение. | |
| 1. Поверхностные дефекты. Дефекты упаковки. Структура поликристаллов. Большеугловые и малоугловые границы зерен. 2. Осаждение наноструктурных покрытий с использованием магнетронного распыления. Преимущества, недостатки и применение. | |
| 1. Явление диффузии. Законы диффузии. Зависимость коэффициента диффузии от температуры. 2. Нанесения пленочных наноструктурных покрытий. Физическое осаждение из паровой фазы (PVD-технологии) методом термического испарения. Преимущества, недостатки и применение. | |
| 1. Механизмы диффузии в металлах и сплавах. Влияние дислокаций на диффузию. Диффузия по границам зерен. Эффект Киркендала. 2. Методы нанесения наноструктурных покрытий для упрочнения инструментов из твердого сплава и из быстрорежущих сталей. Перспективные материалы покрытия для упрочнения инструментов. | |
| 1. Пластическая деформация. Механизмы пластической деформации: двойникование и скольжение. Полосы скольжения. 2. Нанесения пленочных наноструктурных покрытий. Химическое осаждение из паровой фазы (CVD- технологии). Классификация по давлению. Преимущества, недостатки и применение. | |
| 1. Кривые деформационного упрочнения кристаллов. Стадии деформационного упрочнения. Структура металла после холодной деформации. 2. Вакуумно-дуговое нанесение покрытий (катодно-дуговое осаждение). Преимущества, недостатки и применение. | |
| 1. Влияние нагрева на структуру и свойства пластически деформированных металлов и сплавов. Явление возврата: отдых и полигонизация. 2. Свойства и применение нанокристаллических керамических и металлокерамических материалов, получаемых методами порошковой металлургии. | |
| 1. Явление рекристаллизации. Температура рекристаллизации. Первичная и собирательная рекристаллизация. Холодная и горячая обработка металлов давлением. 2. Дифракция рентгеновских лучей на поликристаллах. Дифрактограммы поликристаллов. Основы рентгенофазового анализа. | |
| 1. Движущая сила и механизм процесса кристаллизации. Гомогенное и гетерогенное зарождение центров кристаллизации. 2. Получение объемных наноматериалов методами порошковой металлургии. Спекание. Спекание под давлением. Получение наноматериалов экструзией. | |
| 1. Кинетика роста кристаллов. Условия формирования аморфных состояний. 2. Классификация наноматериалов по геметрическим размерностям. Классификация объемных наноматериалов. | |
| 1. Особенности фазовых превращений в твердом состоянии. Мартенситные превращения. Превращения при отпуске закаленных сталей. 2. Получение объемных наноматериалов методами порошковой металлургии: Методы формования изделий из нанопорошков; Способы формовки нанопорошков для получения беспористых материалов. | |
| 1. Фазовые превращения при термообработке без полиморфного превращения (Закалка и старение). 2. Атомно-силовая микроскопия. Контактный и бесконтактный методы АСМ. | |
| 1. Нанотехнологии и наноматериалы. Основные причины стремительного развития нанотехнологий на современном этапе. Классификация наноматериалов по размерности. 2. Методы сканирующей зондовой микроскопии. Сканирующая туннельная микроскопия. | |
| 1. Полиморфизм углерода: графит и алмаз. Фуллерен С60 и его аналоги. Виды производных фуллеренов. 2. Сканирующие зондовые микроскопы. Сканирующие элементы (сканеры) зондовых микроскопов. Устройства для прецизионных перемещений зонда и образца. | |
| 1. Размерные эффекты в наноматериалах. Влияние размера зерна на механические свойства. Закон Холла–Петча. Экстремальная зависимость характеристик прочности нанокристаллических материалов от размера зерна. 2. Устройство и принцип работы растрового электронного микроскопа (РЭМ). | |
| 1. Размерные эффекты в наноматериалах. Термодинамические свойства. Изменение предела растворимости и температуры фазовых превращений. 2. Методы получения нанопорошков осаждением из паровой фазы.. Термическое испарение. Взрывное испарение. | |
| 1. Размерные эффекты в наноматериалах. Влияние размера кристаллитов на электрические и магнитные свойства. 2. Методы получения нанопорошков. Распыление расплава. Механическое измельчение. | |
| 1. Оптическая схема микроскопа. Разрешающая способность оптического микроскопа. Конструкция металлографического светового микроскопа. 2. Методы получения нанопорошков химическим осаждением из паровой фазы. Технологии высокоэнергетического синтеза: детонационный синтез; плазмохимический синтез. | |
| 1. Оптическая микроскопия. Контраст в светлом и темном поле. Фазовый контраст. Дифференциально-интерференционный контраст. 2. Методы получения нанопорошков. Распыление расплава. Механическое измельчение. | |
| 1. Рентгеновское излучение: тормозное и характеристические. Устройство электронной рентгеновской трубки. Характеристические излучения Кa и Кb Рентгеновские фильтры. 2. Структура и свойства объемных наноструктурных сплавов, полученных методами интенсивной пластической деформации. | |
| 1. Дифракция рентгеновских лучей. Уравнение Брэгга-Вульфа. Дифрактометры. Схема съемки Брэгга-Брентано. 2. Классификация консолидированных наноматериалов. Методы получения консолидированных наноматериалов. |
Дать письменный развернутый ответ на поставленные вопросы.
Контрольную работу оформить на листах A4 с титульным листом. В конце привести список использованной литературы.
Рекомендуемая литература
1. Кузнецов, Н.Т. Основы нанотехнологии [Электронный ресурс]: учебник / Н.Т. Кузнецов, В.М. Новоторцев, В.А. Жабрев, В.И. Марголин. — Электрон. дан. — Москва: Издательство "Лаборатория знаний", 2017. — 400 с. — Режим доступа: https://e.lanbook.com/book/94129
2. Технологии конструкционных наноструктурных материалов и покрытий [Электронный ресурс]: монография / П.А. Витязь [и др.]. — Электрон. текстовые данные. — Минск: Белорусская наука, 2011. — 283 c. — 978-985-08-1292-6. — Режим доступа: https://www.iprbookshop.ru/12322.html
3. Голдобина В.Г. Нанотехнологии в машиностроении [Электронный ресурс]: учебное пособие / В.Г. Голдобина. — Электрон. текстовые данные. — Белгород: Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, ЭБС АСВ, 2014. — 150 c. — 2227-8397. — Режим доступа: https://www.iprbookshop.ru/49712.html
4. Рогов, В. А. Технология конструкционных материалов. Нанотехнологии: учебник для вузов / В. А. Рогов. — 2-е изд., пер. и доп. — М.: Издательство Юрайт, 2018. — 190 с. — (Серия: Авторский учебник). — ISBN 978-5-534-00528-8. – Режим доступа: https://biblio-online.ru/book/D01BA5DD-AA3D-49CF-A067-C6351CB24814/tehnologiya-konstrukcionnyh-materialov-nanotehnologii
5. Нанотехнологии и специальные материалы [Электронный ресурс]: учебное пособие для вузов / Ю.П. Солнцев [и др.]. — Электрон. текстовые данные. — СПб.: ХИМИЗДАТ, 2017. — 336 c. — 978-5-93808-296-0. — Режим доступа: https://www.iprbookshop.ru/67351.html.