Образец материалов для чтения лекции по предмету фундаментальные основы материаловедения

Образец материалов для чтения
лекции по предмету
фундаментальные основы
материаловедения
Разработчик: Амир Абидов
Доктор передового материаловедения и инжиниринга
Кафедра материаловедения и технологии материалов
Ташкентский Государственный Технический Университет
Что такое syllabus (рабочая программа)?
Syllabus – это «Контракт между сотрудниками факультета и их
студентами, предназначенный для ответа на вопросы студентов о
курсе, а также для информирования об ожиданиях от курса»1.
Также это «транспортное средство для выражения обязательств и
ответственности» 2
1Sluttery
et al. Preparing An Effective Syllabus: Current Best Practices, College Teaching, vol 53, Issue 4, 2005
et al., An Examination Of The Integrity Of The Syllabus, College Teaching, vol 53, Issue 2, 2005
2Habanek
Для чего это нужно?
Рабочая программа обеспечивает беспристрастное и честное
взаимопонимание между инструктором и студентами. В частности:
 Политика курса
Ожидания от изучаемого материала
Поведение в классе
Усилия которые необходимо приложить чтобы освоить материал
Обеспечивает «дорожную карту» организации\направления курса
основываясь на философии инструктора
Обеспечивает маркетинг , таким образом, что студент может принять
решение о привлекательности курса.
Структура syllabus
ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ
Инструктор: Амир Абидов,
Практика: Жамшид Шукурджанов
Офис: Комната №113, Факультет механики и машиностроения, ул.
Приёмные
часы
предназначены
для
Университетская 2, Олмазарский район, г. Ташкент
студентов, которые хотят уточнить некоторые
концепции представленные в лекции или для
Приемные часы:
тех, кто старался решить задачи дома, но
Пн. 14:00-16:00
требуется дополнительная помощь для
Чт. 16:00-18:00
определения подхода к решению задачи.
Студенты должны быть мотивированы для
переработки непонятых задач из пройденных
Email: abidov_kit@yahoo.com
экзаменов (промежуточный контроль) и
обсудить с инструктором в течении приемных
TEL: 227-15-18
часов.
Структура syllabus
Цель курса
Цель курса дать фундаментальные знания о типе материалов, их использовании, свойствах и
характеристиках, которые важны в инженерном проектировании. Он также предназначен для подачи
теоретических знаний об анализе поведения материалов подчеркивая важное отношение между
структурой и свойствами. Он представляет пути модификации и контроля микроструктуры и в частности
механических свойств (прочность, твердость итд) с помощью операций термообработки.
Веб-сайт инструктора или курса
http://www.advancednanolab.com – содержит конспект лекций и/или презентации
Обязательные предварительные курсы
• Общая физика, неорганическая химия
Учебник
• William D. Callister Jr., Materials Science and Engineering, 9th Edition, Wiley and Sons publishing 2014
Справочная литература.
Данная литература необязательна. Является дополнительной
• Essentials of Materials Science and Engineering, Second Edition, D Asceland and P.P. Fulay, Cengage learning 2009
• Solid State Chemistry and its applications, Anthony R. West. – Second edition, student edition. 2014 John Wiley & Sons, Ltd
Структура syllabus
Посещаемость
Для получения зачета необходимо посещение 70% лекций и 80% опросных уроков. Отсутствие на лабораторном
занятии, опросе или экзамене будет засчитано за ноль баллов. Студент ответственен за выполнение всех заданий на
уроках. Студент должен проинформировать инструктора заранее, если он не может посетить занятие и получить
конспект за пропущенный урок. Ответственность за все планируемые и не планируемые пропуски (интервью,
болезнь, персональная крайняя необходимость) ложится на студента
Подготовка
Для получения достаточных знаний данного курса, предполагается что студент будет приходить на занятие
подготовленным для обсуждения запланированной темы. Это включает заблаговременное чтение учебника,
самостоятельная практика с моделями, и вклад в виде вопросов для обсуждения на занятии. Каждый студент будет
опрошен на произвольной основе для демонстрации ключевых вопросов темы в классе.
Оценочная политика
Посещение -----------------------------5%
Опрос------------------------------------15%
Промежуточный контроль (I и II)---50%
Итоговый контроль--------------------30%
Крайние сроки
Опоздавшие лабораторные работы и задания будут
оштрафованы на 15% за каждый просроченный день, включая
выходные. Причины независящие от студента (болезнь,
поломка компьютера, погодные условия, природные
катаклизмы) будут запрошены при необходимости
Syllabus - календарь
Предварительный список тем
Дата
Тема
Секция\Глава
Вопросы\задачи
1 (9/2)
Введение
Глава 1
1.1-1.5
2 (9/9)
Структура атомов
2.1-2.4
2.1-2.14
3 (9/16)
Атомные связи в твердых
телах
2.6-2.10
2.22-2.27
4 (9/23)
Металлические структуры
3.1-3.10, 3.12-3.15, 3.17
3.1-3.57, 3.63, 3.77
5 (9/30)
Дефекты
4.1-4.4, 4.6-4.8
4.1-4.37, 4.39-4.44, 4.D14.D2
6 (10/6)
Диффузия
Chapter 5
5.1-5.44, 5.D1-5.D5
Цели и задачи урока
CHAPTER 2
Глава 2
ATOMIC STRUCTURE AND
INTERATOMIC BONDING
Атомные структуры и
межатомные связи
LEARNING OBJECTIVES
Цели изучения
Цели и задачи урока
1. Назовите две основные атомные модели и укажите различия между ними.
2. Опишите важные квантово-механические принципы по отношению к энергии электронов
3. (а) Назовите четыре электронные квантовые номера.
(б) Для отдельно взятого электрона, напишите что каждый квантовый номер определяет.
4. Напишите определение Принципа Паули
5. Укажите электронную конфигурацию характеристику для каждой группы элементов периодической
таблицы
6. Напишите уравнение отношения силы и энергии.
7. (а) Схематично нарисуйте притягивающую, отталкивающую, и результирующую силы против
расстояния между двумя атомами или ионами.
(б) Теперь укажите в графике точку равновесия расстояния и энергию связи.
Цели и задачи урока
8. (a) Вкратце опишите ионную, ковалентную, металлическую, водородную и Вандер -ваальсовые связи.
(b) Укажите какие материалы имеют каждые из данных типов связей
9. Дана химическая формула для материала, укажите какие типы связей возможны
10. Даны электроотрицательности двух элементов, вычислите процентное отношение ионного
характера связи которая образуется между ними
11. Вкратце объясните почему вода расширяется при замерзании.
Презентация
Courtesy Jeffrey Karp, Robert Langer
and Alex Galakatos
Paul D. Stewart/Science Source
Courtesy Jeffrey Karp,
Robert Langer and
Alex Galakatos
Barbara Peacock/Photodisc/Getty Images, Inc.
Atomic Structure
• atom –
electrons – 9.11 x 10-31 kg
_______
neutrons
____________
}
• atomic number = # of protons in nucleus of atom
= # of electrons in ______ species
• A [=] atomic mass unit = ____ = 1/12 mass of 12C
Atomic wt = wt of ___________ molecules or atoms
1 amu/atom = 1 g/mol
C
H
12.011
1.008 etc.
12
Examples:
Ionic
Bonding
• Predominant bonding in _________
NaCl
MgO
CaF 2
CsCl
Give up electrons
Acquire electrons
13
Covalent Bonding: Carbon sp3
• Example: CH4
C: has 4 valence e-,
needs 4 more
H: has 1 valence e-,
needs 1 more
Electronegativities of C and H
are comparable so ________
are shared in covalent bonds.
Fig. 2.15, Callister & Rethwisch 9e.
(Adapted from J.E. Brady and F. Senese, Chemistry:
Matter and Its Changes, 4th edition. Reprinted with
permission of John Wiley and Sons, Inc.)
14
Количество слайдов на усмотрение лектора
Обычно бывает 15-70 слайдов на лекцию
Для примера были продемонстрированы 3 слайда
Case study. Изучение случая
Пружина для клапана двигателя
После изучения данного случая, студент может
объяснить следующие задачи
Задачи:
1) Вкратце опишите шаги для определения что
данный сплав подходит для изготовления
пружины клапана
2) Объясните как прочность на разрыв и
противостояние усталости влияет на выбор
материала
3) Для пружины из стального сплава объясните
как волочениеи дробеструйная обработка
влияет на срок эксплуатации
Case study. Изучение случая
Пружина для клапана двигателя
Case study. Изучение случая
Раздаточный материал
1) Количество витков
2) Диаметр прута
3) Предел усталости
4) Предел прочности
5) Итд
Вычисление параметров и сравнение с требованиями к детали
Задачи
Решение типовых задач с использованием данных параметров (размер, прочность, упругость итд)
Конспект лекций
2.2
ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ КОНЦЕПЦИИ
Каждый атом состоит из очень небольшого центрального ядра,
которое образовано протонами и нейтронами, и вращающимися
вокруг ядра электронами. И электроны, и протоны — это
электрически заряженные частички, и их заряд составляет 1,60*
10"19 Кулон. Протоны электрически нейтральны. Массы всех этих
частиц исключительно малы. Так, масса протона и
нейтрона приблизительно одна и та же, и она составляет 1,67-1027 кг. Масса электрона намного меньше и равняется всего
9,1110'31 кг.
Каждый химический элемент характеризуется величиной атомного номера Z1. Атомный номер электрически
нейтральных, или полных атомов, равен числу электронов в атоме. Для всех элементов, встречающихся в природе,
атомный номер изменяется от 1 для водорода до 92 для урана, наиболее тяжелого природного элемента.
Учебник
Журнал
Новости
Конспект лекций
Учебник
American Chemical Society
Конспект
лекций
Энциклопедия
Nature
Sciencedirect
Royal Chemical Society
Выводы доклада
 Учебный план
Цели и задачи лекции
Презентация
Изучение конкретного случая (опционально)
Конспект лекций (опционально)