Директор ИФВТ _____________ Яковлев А.Н. « ___»______________2014 г.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное
учреждение высшего образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
УТВЕРЖДАЮ
Директор ИФВТ
_____________ Яковлев А.Н.
« ___»______________2014 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
ТЕХНОЛОГИЯ СИЛИКАТНЫХ И ТУГОПЛАВКИХ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ
МАТЕРИАЛОВ
основная образовательная программа подготовки аспиранта
по направлению 18.06.01 Химическая технология
Уровень высшего образования
подготовки научно-педагогических кадров в аспирантуре
ТОМСК 2014 г.
1
ПРЕДИСЛОВИЕ
1. Рабочая программа составлена на основании федеральных государственных образовательных стандартов основной образовательной программы высшего образования подготовки
научно-педагогических кадров в аспирантуре по направлению 18.06.01 Химическая технология.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА РАССМОТРЕНА И ОДОБРЕНА на заседании обеспечивающей кафедры «Технология силикатов и наноматериалов» ИФВТ протокол № 35 от 27.11.2014 г.
Научный руководитель программы
аспирантской подготовки
В.И. Верещагин
2. Программа СОГЛАСОВАНА с институтами, выпускающими кафедрами специальности;
СООТВЕТСТВУЕТ действующему плану.
Зав. обеспечивающей кафедрой ТСН
В.М. Погребенков
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Дисциплина «Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов», учебного плана по направлению 18.06.01 «Химическая технология» является основной в
подготовке аспирантов по профилю 05.17.11 «Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов».
Целями изучения дисциплины являются следующие:
- приобретение знаний в области физической химии и технологии силикатных неметаллических
материалов, технологических приемов получения силикатных и неметаллических материалов с
комплексом функциональных свойств для целевого применения в различных областях (материалы для металлургии, космической техники, авиастроения, строительства, медицины и др.),
-формирование представлений и понимание зависимостей структуры и свойств силикатных и
тугоплавких неметаллических материалов от химического и фазового состава исходных порошков, их дисперсности, технологии формования и обжига,
-формирование представлений о механизмах и закономерностях физико-химических процессов,
протекающих при подготовке исходных компонентов, получении композиций для формования
(пресс-порошки, массы для литья на различных связках и др.), при твердофазовом синтезе и
спекании материалов,
-освоение приемов физико-химического моделирования материалов по заданному фазовому составу и составу исходных компонентов; развитие навыков создания технологических процессов
получения композиционных и порошковых материалов, современных методов контроля за технологическим процессом и качеством изделий, а также использования современных методов исследований в области технологии силикатных и тугоплавких неметаллических материалов.
2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП
2.1. Учебная дисциплина «Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов» входит в вариативную часть Модуля общепрофессиональных дисциплин ООП.
2.2. Дисциплина предназначена аспирантам ТПУ, прошедшим обучение по программам
подготовки магистров, успешно освоившим соответствующие курсы. Содержание дисциплины строится на преемственности в системе высшего образования и основывается на результатах обучения по программам предшествующего уровня. Для освоения дисциплины
2
требуются знания и умения, приобретенные обучающимися в результате освоения следующих дисциплин:
 Физическая химия тугоплавких неметаллических и силикатных материалов,
 Общая технология тугоплавких неметаллических и силикатных материалов,
 Специальные главы физической химии тугоплавких неметаллических и силикатных
материалов,
 Физика и химия наноматериалов.
 Основные методы исследования в неорганической химии,
 Физико-химические основы технологии тугоплавких неметаллических и силикатных
материалов.
2.3. Дисциплина «Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов» обеспечивает необходимую базу для подготовки выпускной квалификационной работы
аспиранта и подготовки к сдаче кандидатского экзамена.
3. ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Процесс изучения дисциплины « Технология силикатных и тугоплавких неметаллических
материалов» направлен на формирование составляющих следующих компетенций в
соответствии с ООП по направлению подготовки Химическая технология:
1. Универсальные компетенции:
 способность к критическому анализу и оценке современных научных достижений,
генерированию новых идей при решении исследовательских и практических задач, в том
числе в междисциплинарных областях (УК-1);
 способность проектировать и осуществлять комплексные исследования, в том числе
междисциплинарные, на основе целостного системного научного мировоззрения с
использованием знаний в области истории и философии науки (УК-2);
 готовность участвовать в работе российских и международных исследовательских
коллективов по решению научных и научно-образовательных задач (УК-3);
 готовность использовать современные методы и технологии научной коммуникации на
государственном и иностранном языках (УК-4);
 способность следовать этическим нормам в профессиональной деятельности (УК-5);
 способность планировать и решать задачи собственного профессионального и
личностного развития (УК-6).
2. Общепрофессиональные компетенции:
 способность и готовность к организации и проведению фундаментальных и прикладных
научных исследований в области химических технологий (ОПК-1);
 владение культурой научного исследования в том числе, с использованием новейших
информационно-коммуникационных технологий (ОПК-2);
 способность и готовность к анализу, обобщению и публичному представлению результатов выполненных научных исследований (ОПК-3);
 способность и готовность к разработке новых методов исследования и их применения в
самостоятельной научно-исследовательской деятельности в области химической технологии с учетом правил соблюдения авторских прав (ОПК-4);
 способность и готовность к использованию лабораторной и инструментальной базы для
получения новых научных данных (ОПК-5);
 готовность к преподавательской деятельности по основным образовательным программам высшего образования (ОПК-6).
3. Профессиональные компетенции:
 глубокое знание теоретических основ разработки составов и технологий получения силикатных и тугоплавких неметаллических материалов (ПК-1);
3
 способность ставить и решать инновационные задачи, связанные с разработкой методов
и технологических приемов, обеспечивающих эффективность эксплуатации силикатных
и тугоплавких неметаллических материалов в различных отраслях техники (ПК-2);
 умение проводить анализ, самостоятельно ставить и решать задачи исследования актуальных проблем в области создания силикатных и тугоплавких неметаллических материалов целевого назначения (ПК-3);
 умение работать с исследовательской аппаратурой, выполненной на базе микропроцессорной техники и персональных компьютеров для решения задач создания и изготовления силикатных и тугоплавких неметаллических материалов, отвечающих современным и
прогнозируемым требованиям развития техники и технологий (ПК-4).
По окончании изучения дисциплины аспиранты должны будут:
знать:
 закономерности изменения свойств в зависимости от химического и фазового состава
структуры материала;
 физико-химические основы технологии материалов, позволяющие придавать им необходимый комплекс физико-химических и механических свойств;
 влияние состава исходного сырья на конечные свойства продукции;
 прогнозирование качества продукции от характеристик используемого сырья и применяемой технологии;
 проектирование технологий по модульному принципу;
 системный и комплексный подход проектирования материалов и технологий;
 методы и приборы исследования исходных компонентов и готовых материалов на основе
тугоплавких неметаллических соединений.
уметь:
 решать теоретические и прикладные проблемы получения и применения тугоплавких неметаллических и силикатных материалов и изделий на их основе.
иметь опыт:
 разработки новых, оригинальных и высокоэффективных технологий получения современных силикатных, тугоплавких неметаллических и композиционных материалов на их
основе, в том числе наноматериалов. Определять, систематизировать и получать необходимые данные в сфере своей деятельности с использованием новейших методов исследования и фундаментальных знаний; вырабатывать новые теоретические подходы и
принципы дизайна материалов с заданными свойствами и решать фундаментальные задачи в области современного материаловедения.
4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Разделы дисциплины и виды занятий
Приводимая ниже таблица показывает распределение бюджета учебного времени, отводимого на освоение основных разделов курса согласно учебному плану в 3 и 4 семестрах.
лекции
семинары
самостоятельная
работа
Кандидатский
экзамен
1
Всего учебных занятий
(в часах)
Всего объем работы
(в часах)
Наименование разделов и тем
Трудоемкость (в ЗЕТ)
4.1
2
3
4
5
6
Раздел 1. Теоретические основы технологии
Тема 1. Фазовые равновесия и диаграммы состояния силикатных и
оксидных систем.
22
4
18
4
Тема 2. Процессы массопереноса, диффузия.
Тема 3. Полиморфизм кристаллических фаз. Кинетика твердофазовых реакций, процессов спекания и кристаллизации.
Тема 4. Основы физико-механических процессов технологии силикатных и тугоплавких неметаллических материалов
Тема 5. Основы процессов формования для гетерогенных и гомогенных формовочных систем.
12
4
8
18
4
14
10
2
8
14
4
10
Раздел 2. Строение и свойства силикатных и тугоплавких неметаллических материалов
Тема 1.Кристаллическое состояние вещества и важнейшие признаки
его строения
Тема 2. Строение и свойства расплавов и стекол
Тема 3. Фазовый состав и микроструктура силикатных и тугоплавких
неметаллических материалов
Тема 4. Макроструктура и пористое строение силикатных и тугоплавких неметаллических материалов.
Тема 5. Физические основы методов исследования материалов и их
информативные возможности.
Тема 6. Теоретические основы свойств материалов.
32
6
26
28
6
22
24
4
20
28
6
22
30
6
24
36
8
28
Раздел 3. Основы технологии некоторых важнейших групп силикатных и тугоплавких неметаллических материалов
Тема 1. Сырьевые материалы силикатной технологии.
12
18
6
Тема 2. Технология стекла и ситаллов
14
18
4
Тема 3. Технология вяжущих материалов
14
18
4
Тема 4. Технология керамики и огнеупоров
14
18
4
Всего по дисциплине
9
324
72
252
4.2 Содержание разделов и тем
Раздел 1. Теоретические основы технологии
Тема 1. Фазовые равновесия и диаграммы состояния силикатных и оксидных систем
Правило фаз Гиббса и его применение для оценки равновесных состояний. Методы
построения диаграммы состояния. Основные типы одно-, двух и трехкомпонентных диаграмм
состояния. Общие понятия о геометрических основах построения четырехкомпонентных
диаграмм состояния и частных разрезов в них. Особенности силикатных систем с точки зрения
достижения равновесных состояний и причины отклонений в этих системах от равновесных
состояний. Диаграммы состояния систем: SiO2, Na2O-SiO2, Al2O3-SiO2, CaO-SiO2, MgO-SiO2,
CaO-Al2O3-SiO2, Na2O-CaO-SiO2, CuO-Al2O3-Fe2O3, MgO-CuO-SiO2, MgO-Al2O3-SiO2.
Правила определения последовательности фазовых изменений при изменении температуры
и применение правила рычага для количественных расчетов в этих системах.
Строение жидкостей. Строения силикатных расплавов. Степень ассоциации структурных
элементов в силикатных расплавах и факторы, влияющие на нее. Явление ликвации в
силикатных расплавах. Вязкость и поверхностное натяжение силикатных расплавов, и связь с их
строением. Зависимость вязкости и поверхностного натяжения от температуры и состава
силикатных расплавов.
Гомогенное и гетерогенное образование центров кристаллизации. Критический размер
зародышей новой фазы. Катализаторы кристаллизации. Рост кристаллов из жидкой фазы.
Механизм роста из сильно- и слабо пересыщенных растворов и расплавов. Зависимость числа
образующихся центров кристаллизации, линейной скорости роста кристаллов от степени переохлаждения расплавов. Кинетика процессов зародышеобразования и роста кристаллов.
Склонность расплавов силикатов к переохлаждению. Процесс стеклообразования.
Температурный интервал и температура стеклования. Кристаллохимические условия
стеклообразования. Кинетические условия стеклообразования. Представления Таммана.
Тема 2. Процессы массопереноса, диффузии
Движущая сила процесса диффузии. Закон Фика. Коэффициент диффузии и энергия
активации процесса диффузии. Температурная зависимость коэффициента диффузии. Виды и
механизм процесса массопереноса в твердых телах и расплавах. Само и гетеродиффузия.
5
Диффузия по поверхности зерен, границам кристаллов и внутри кристаллической решетки.
Природа диффундирующих частиц. Методы исследования процесса массопереноса. Влияние
дефектов кристаллической решетки на процесс массопереноса в твердых телах.
Тема 3. Полиморфизм кристаллических фаз. Кинетика, твердофазовых реакций, процессов
спекания и рекристаллизации
Полиморфизм. Структурная классификация типов полиморфизма. РТ-диаграммы фазовых
превращений. Энантиотропные и монотропные полиморфные превращения. Фазовые
полиморфные превращения 1 и 2 рода. Переходы порядок-беспорядок. Изменение
термодинамических функций при фазовых переходах 1 и 2 рода. Зависимость свойств
кристаллических тел от особенностей структуры полиморфных модификаций.
Реакции веществ в твердом состоянии. Виды и механизм диффузии при твердофазовых
реакциях. Кинетика твердофазовых реакций и факторы, влияющие на их скорость. Особенности
твердофазовых реакций. Термодинамическая характеристика реакций в твердом состоянии,
условия достижения равновесий при реакциях в смесях твердых веществ.
Процесс спекания. Сущность, признаки и движущая сила процесса спекания. Виды
спекания. Механизм твердофазового спекания, спекания с участием жидкой фазы и других видов
спекания. Градиент концентрации вакансий в твердом пористом теле и его влияние на
твердофазовое спекание. Процесс каолесценции пор. Кинетика процесса спекания. Факторы,
влияющие на скорость спекания и значение этого процесса для технологии силикатов.
Процесс рекристаллизации. Сущность, признаки и движущая сила процесса
рекристаллизации. Первичная и вторичная рекристаллизации. Факторы, влияющие на процесс
рекристаллизации и значение этого процесса в технологии силикатов.
Тема 4. Основы физико-механических процессов технологии силикатных и тугоплавких
неметаллических материалов
Классификация процессов измельчения: отличительные признаки дробления и помола;
классификация по тонине продуктов измельчения; основные виды механических воздействий,
вызывающих измельчение хрупких тел и их реализация в основных видах оборудования для
дробления и помола.
Зерновой состав измельченных и природных порошков материалов; различные способы его
изображения - табличные, графические, аналитические. Обобщенные характеристики зернового
состава: удельная поверхность, среднеповерхностный, среднеобъемный, среднемедианный
размеры частиц; коэффициент полидисперсности.
Важнейшие энергетические закономерности процессов тонкого измельчения: объемная,
поверхностная и обобщенная теории; их место и значение в реальных промышленных процессах.
Кинетические закономерности процессов тонкого измельчения: зависимость выхода
верхнего класса от времени измельчения; зависимость удельной поверхности от времени
измельчения.
Понятие "размолоспособность" материалов - его связь с прочностью, твердостью,
хрупкостью.
Физико-химические методы интенсификации процессов тонкого измельчения: влияние
среды измельчения (сухой и мокрый помолы); влияние поверхностно-активных добавок и
механизм их воздействия.
Области применения характерных процессов смешивания материалов: смешивание в виде
порошков; в виде суспензий; в сочетании с помолом; при увлажнении и введении связующих
добавок.
Важнейшие критерии качества смешивания: поверхность раздела смешиваемых материалов
и статистически определяемая однородность распределения компонентов в смеси.
Характеристика кинетики смешивания как временной зависимости поверхности раздела
компонентов. Характеристика кинетики смешивания и оценка работы смесителей по изменению
во времени коэффициента изменчивости состава масс.
Тема 5. Основы процессов формования для гетерогенных и гомогенных формовочных систем.
Их связь с реологическими свойствами системы.
6
Общие сведения о процессах формования и области использования основных методов для
формования изделий и брикетов из дисперсных формовочных масс. Статическое и
изостатическое прессование порошковых масс, важнейшие закономерности их уплотнения при
прессовании; непрерывная прокатка порошковых масс и их брикетирование на валках;
формование масс в пластическом, пастообразном состоянии (протяжка); литье и фильтрация, как
методы формования из суспензий жидкой дисперсной среды; процессы формования с
применением вибрации (вибропрессование, виброукладка, вибролитье).
Методы гранулирования.
Методы формирования изделий из расплавов, основанные на повышении их вязкости при
охлаждении (вытягивание, выдувание, прокатка, прессование) и на отливке жидкотекучих
расплавов в формы, с кристаллизацией при охлаждении.
Основные сведения о реологических свойствах формовочных систем. Ньютоновская
вязкость истинных жидкостей. Реологическое поведение структурированных систем (суспензий,
паст).
Раздел 2. Строение и свойства силикатных материалов и тугоплавких неметаллических
материалов
Тема 1. Кристаллическое состояние вещества и важнейшие признаки его строения
Кристаллические вещества и особенности их строения. Периодичность расположения
частиц, дальний порядок, анизотропия строения. Типы химической связи в кристаллических
веществах. Основные типы кристаллических решеток. Ионные радиусы, координационные числа
и типы пространственной упаковки.
Особенности структуры кристаллических силикатов и их структурная классификация.
Дефекты кристаллической решетки в ионных кристаллах. Точечные дефекты по Шоттки и
Френкелю. Обмен местами различных ионов по узлам решетки. Дислокация в кристаллах, их
основные типы и количественные характеристики.
Электронные дефекты в кристаллах. Отклонения от стехиометрии, твердые растворы
различного типа (замещения, внедрения, вычитания) в кристаллическом веществе. Явления
изоморфизма в кристаллических силикатах.
Определение понятия стеклообразного состояния вещества. Современные представления о
строении стекол. Наличие ближнего порядка в структуре стекла. Принцип координированного
расположения частиц. Степень связности структурного каркаса (сетки). Отсутствие дальнего
порядка. Роль катионов в структуре стекла (катионы стеклообразователи и модификаторы).
Конкретные примеры строения силикатных стекол.
Тема 2. Стеклообразные вещества и их строение.
Определение понятия стеклообразного состояния вещества. Современные представления о
строении стекол. Наличие ближнего порядка в структуре стекла. Принцип координированного
расположения частиц. Степень связности структурного каркаса (сетки). Отсутствие дальнего
порядка. Роль катионов в структуре стекла (катионы стеклообразователи и модификаторы).
Конкретные примеры строения силикатных стекол.
Тема 3. Фазовый состав и микроструктура силикатных и тугоплавких
неметаллических материалов.
Характерные типы фазового состава и микроструктуры: поликристаллические материалы одно и многофазные; преимущественно кристаллические вещества, с присутствием
стекловидной фазы, стекловидные вещества (в том числе с выделениями микрокристаллических
частиц); двухфазные стекла, образовавшиеся при ликвации. Примеры указанных типов фазового
состава и микроструктуры. Основные характеристики микроструктуры: размеры, форма,
взаимное расположение и количественное соотношение участков конденсированных фаз.
Степень однородности участков отдельных фаз. Характер межфазовых и межкристаллических
границ. Межфазовые напряжения и микротрещины.
Тема 4. Макроструктура и пористое строение силикатных и тугоплавких
неметаллических материалов
Распределение газовой фазы (пор) и конденсированных фаз в макрообъемах материалов и
изделий. Характерные примеры макронеоднородности структур: бетоны, растворы, огнеупоры
7
зернистого строения, композиционные и армированные материалы, высокопористые материалы
(волокнистые, вспученные, с заданной высокой проницаемостью и т.д.).
Виды пор в материалах - открытые, закрытые, полузакрытые и их влияние на свойства.
Структуры с непрерывным твердым каркасом и с непрерывной газовой фазой.
Размеры пор и распределение пор по размерам. Пронициаемость материалов - ее
зависимость от пористости и эффективных размеров пор. Другие характеристики пористой
структуры - ее анизотропия, удельная поверхность. Некоторые условия формирования заданных
пористых структур.
Тема 5. Физические основы методов исследования строения материалов и их информативные
возможности
Петрографический анализ, задачи, и возможности основных способов микроскопического
исследования. Электронномикроскопические исследования. Просвечивающая микроскопия,
метод реплик, сканирующая электронная микроскопия, их разрешающая способность и области
применения.
Рентгенофазовый анализ. Основы метода. Качественный фазовый анализ. Методы
количественного анализа, их сопоставление. Чувствительность и точность методов.
Рентгеноструктурный анализ материалов. Применение метода для определения параметров
элементарной ячейки кристаллов; выявление текстуры; определение микронапряжений в
кристаллах; исследования твердых растворов и т.д.
Локальный рентгеноспектральный анализ материалов. Основы метода. Разрешающая
способность электронного зонда. Методы приготовления образцов. Исследования распределения
элементов в материале: кривые распределения интенсивности характеристических
рентгеновских лучей; сканирование поверхности.
Основы методов. Характеристика спектров. Области применения при исследовании
силикатных материалов: определение координационных чисел ионов, типов связи, валентного
состояния атомов и др.
Основные сведения о принципах и возможностях методов рентгеноспектрального,
рентгеноэмиссионного и рентгенофлуоресцентного анализов материалов.
Дифференциальный термический анализ. Основы метода. Термограммы, их расшифровка
и интерпретация. Термогравиметрия. Калориметрия. Основы метода. Области применения.
Дисперсионный анализ: методы адсорбции, воздухопроницаемости, седиментационный
анализ. Методы ртутной порометрии.
Тема 6. Теоретические основы свойств материалов
Теоретическая и реальная прочность хрупких материалов. Хрупкое разрушение
материалов. Скорость образования и рост микротрещин. Теории прочности. Теория Грифитса.
статические представления о прочности. Влияние на прочность различных физико-химических
факторов: среды, температуры, поверхностно - активных добавок. Влияние микроструктуры.
Особенности разрушения многофазных и порошковых материалов. Роль внутренних макро-и
микронапряжений.
Способы упрочнения материалов. Влияние длительных статистических и динамических
нагрузок на прочность материалов. Явление ползучести и его закономерность. Различные виды
прочности: при изгибе, сжатии, растяжении; работа разрушения; микротвердость. Методы
определения механических свойств материалов и их особенности.
Упругие свойства материалов. Закон Гука. Модуль упругости. Модуль сдвига,
коэффициент Пуассона. Влияние химического, фазового состава и структуры. Упругое
последствие. Внутреннее трение и механические потери. Процессы механической релаксации в
материалах. Методы определения упругих свойств материалов.
Термическое расширение материалов, его природа, коэффициент теплового расширения,
его зависимость от химического и фазового состава материалов. Влияние полиморфных
превращений. Особенности кривой расширения стекол.
Теплоемкость и теплопроводность материалов, их зависимость от химического, фазового
состава и структуры. Влияние температуры. Термостойкость материалов. Факторы,
определяющие термостойкость.
8
Методы определения теплофизических свойств материалов. Электропроводность
(объемная и поверхностная) материалов. Виды проводимости. Диэлектрические потери. Виды
потерь. Диэлектрическая проницаемость. Природа проницаемости. Виды поляризации.
Электрическая прочность. Процессы, происходящие при пробое материалов. Зависимость
электрических свойств от частоты и температуры. Влияние химического, фазового состава и
микроструктуры. Роль дефектов. Методы измерения электрических свойств материалов.
Раздел 3. Основы технологии некоторых важнейших групп силикатных и тугоплавких
неметаллических материалов
Тема 1. Сырьевые материалы силикатной технологии.
Кремнеземистое сырье: кварцевый песок, песчаники, кварциты, трепел, диатомит, опока,
пуццоланы, маршаллит, вулканический пепел. Глинистое сырье: глины, каолины, бентонит.
Карбонатное сырье: известняк, мел, доломит, магнезит, глино-известковый материал - мергель.
Сульфатное сырье: гипс, ангидрид, мирабилит, тенардит. Глиноземистое сырье: бокситы.
Щелочное сырье: полевые шпаты, плагиоклазы, пегматиты, нефелиновые сиениты.
Магнезиально-кремнеземистое сырье: серпентин, тальк, асбест.
Сода, поташ, технический глинозем, оксиды магния, бериллия, циркония, свинца, титана.
Металлургические шлаки, нефелиновый шлам, золы, фосфогипс, пиритные огарки.
Тема 2. Технология стекла и ситаллов.
Производство листового стекла. Производство кварцевого стекла. Производство
стеклянного волокна. Производство ситаллов.
Тема 3. Технология вяжущих материалов.
Производство портландцемента. Производство гипсовых вяжущих. Производство
строительной воздушной извести. Производство изделий из вяжущих.
Тема 4. Технология керамики и огнеупоров.
Производство грубой строительной керамики. Фарфорофаянсовое производство.
Производство технической керамики на основе чистых оксидов. Производство
алюмосиликатных огнеупоров.
5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Технология обучения дисциплине «Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов» включает в себя следующие образовательные мероприятия:
а) аудиторные занятия (лекционно-семинарская форма обучения);
б) самостоятельная работа студентов;
г) контрольные мероприятия в процессе обучения и по его окончанию;
д) зачет в 3 семестре; экзамен в 4 семестре.
В учебном процессе используются как активные, так и интерактивные формы проведения
занятий: дискуссия, метод поиска быстрых решений в группе, мозговой штурм.
Аудиторные занятия проводятся в интерактивной форме с использованием мультимедийного обеспечения (ноутбук, проектор) и технологии проблемного обучения.
Электронные презентации позволяют качественно иллюстрировать практические занятия
схемами, формулами, чертежами, рисунками. Четко структурировать материал занятия. Отобразить процессы в динамике, что позволяет улучшить восприятие материала.
Самостоятельная работа организована в соответствие с технологией проблемного обучения и предполагает следующие формы активности:
 самостоятельная проработка учебно-проблемных задач, выполняемая с привлечением основной и дополнительной литературы;
 поиск научно-технической информации в открытых источниках с целью анализа, выявления
ключевых особенностей, выполнения НИР.
Основные аспекты применяемой технологии проблемного обучения:
 постановка проблемных задач отвечает целям освоения дисциплины «Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов» и формирует необходимые компетенции;
 решаемые проблемные задачи стимулируют познавательную деятельность и научно9
исследовательскую активность аспирантов.
6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ И
ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ
Цель контроля - получение информации о результатах обучения и степени их соответствия запланированным результатам обучения.
6.1. Текущий контроль
Текущий контроль успеваемости, т.е. проверка усвоения учебного материала, регулярно осуществляемая на протяжении семестра. Текущий контроль знаний учащихся организован как устный
групповой опрос (УГО).
Текущая самостоятельная работа студента направлена на углубление и закрепление знаний и развитие практических умений аспиранта.
6.2. Промежуточная аттестация
Промежуточная аттестация проводится в конце семестра и завершает изучение дисциплины
«Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов ». Форма аттестации – кандидатский экзамен в письменной или устной форме. Кандидатский экзамен проводится в 4-м се-
местре.
Экзаменационный билет состоит из трех теоретических вопросов, тематика которых представлена в программе кандидатского экзамена.
На кандидатском экзамене аспирант должен продемонстрировать высокий научный уровень и знания по дисциплине «Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов».
7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Основная литература
1. Верещагин В.И. Полиморфизм силикатов и оксидов: учебное пособие / В. И. Верещагин [и
др.]; Томский политехнический университет. — Томск: Изд-во ТПУ, 2005. — 107 с.
2. Хабас Т.А. Физика и химия твердых неметаллических и силикатных материалов [Электронный ресурс]: учебное пособие / Т. А. Хабас, В. И. Верещагин; ТПУ, ИФВТ, — Томск: Издво ТПУ, 2013.- http://www.lib.tpu.ru/fulltext2/m/2014/m115.pdf
3. Шабанова Н.А., Саркисов П.Д. Золь-гель технологии. Нанодисперсный кремнезем.—
Москва:
БИНОМ.
Лаборатория
знаний,
2012.
—328с.
http://ezproxy.ha.tpu.ru:2071/view/book/4356/page4/
http://www.lib.tpu.ru/fulltext2/m/2013/m157.pdf
4. Золь-гель технология микро- и нанокомпозитов: Учебное пособие/под ред. О.А.Шиловой.
[Электронный
ресурс]:
СПб.:
Издательсто
«Лань»,
2013.304
с.
http://ezproxy.ha.tpu.ru:2071/view/book/12940/page290/
5. Особенности физико-химических свойств нанопорошков и наноматериалов [Электронный
ресурс] : учебное пособие / А. П. Ильин [и др.]; ТПУ, ИФВТ, — 1 компьютерный файл (pdf;
3.9 MB). — Томск: Изд-во ТПУ, 2012.
http://www.lib.tpu.ru/fulltext2/m/2012/m417.pdf
6. Методы компактирования и консолидации наноструктурных материалов и изделий: учебное
пособие для вузов / О. Л. Хасанов [и др.]. — Москва: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013.
— 269 с.
7. Конструкционные нанокристаллические материалы. Научные основы и приложения : пер. с
англ. / К. Коч [и др.]. — Москва: Физматлит, 2012. — 448 с.
8. Петровская Т.С. Биоматериалы и имплантаты для травматологии и ортопедии /Петровская
Т.С., Шахов В.П., Верещагин В.И., Игнатов В.П., под ред. Петровской Т.С. // Томск: Изд-во
ТПУ. – 2011. – 307 с.
9. Кульков С.Н. Наноматериалы: порошки и спеченные композиты [Электронный ресурс] :
учебное пособие / С. Н. Кульков, С. П. Буякова; — Томск: Изд-во ТПУ, 2011.
http://www.lib.tpu.ru/fulltext2/m/2012/m46.pdf
10
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
Старостин В.В. Материалы и методы нанотехнологии : учебное пособие / В. В. Старостин;
под ред. Л. Н. Патрикеева. — 2-е изд. — Москва: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013. —
431 с.
Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химии : учебник / Д. А. Фридрихсберг. — Москва:
Лань, 2010. — 410с.
http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_cid=25&pl1_id=4027
Афанасов И.М., Лазоряк Б.И. Высокотемпературные керамические волокна. Изд. МГУ.М.:2010.-51 с. http://nano.msu.ru/files/master/I/materials/ht_ceramic_fibers.pdf
Эгертон, Рэй Ф. Физические принципы электронной микроскопии. Введение в просвечивающую, растровую и аналитическую электронную микроскопию : пер. с англ. / Р. Ф. Эгертон. — Москва: Техносфера, 2010. — 300 с.
Введенский В. Ю. Экспериментальные методы физического материаловедения : монография / В. Ю. Введенский, А. С. Лилеев, А. С. Перминов; Национальный исследовательский
технологический университет "МИСиС". — Москва: Изд-во МИСиС, 2011. — 310 с.
Аналитическая химия и физико-химические методы анализа: учебное пособие / М. А. Иванова [и др.]. - Москва: РИОР, 2014. - 289 с.
Фейнман Р. Дюжина лекций: шесть попроще и шесть посложней.[Электронный ресупс]/
Р.Фейнман; пер. с англ. – 6 изд. (эл.).- Москва: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014.-318с.
http://ezproxy.ha.tpu.ru:2071/view/book/50540/page74/
Мартин-Пальма Рауль Нанотехнологии - ударный вводный курс: учебное пособие: пер. с
англ. / Р. Мартин-Пальма, А. Лахтакия. — Долгопрудный: Интеллект, 2014. — 206 с.
Основы нанотехнологии : учебник / Н. Т. Кузнецов [и др.]. — Учебник для высшей школы.
— Москва: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014. — 397с.
Глезер А.М. Нанокристаллы, закаленные из расплава / А. М. Глезер, И. Е. Пермякова. —
Москва: Физматлит, 2012. — 360 с.
Андриевский Р.А. Основы наноструктурного материаловедения. Возможности и проблемы /
Р. А. Андриевский. — Москва: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. — 252 с.
Дополнительная литература
1. Практикум по основам технологии тугоплавких неметаллических и силикатным материалов
[Электронный ресурс]: учебное пособие / Т. В. Вакалова, Т. А. Хабас, И. Б. Ревва. — 2-е изд.,
перераб. и доп.. —http://www.lib.tpu.ru/fulltext2/m/2014/m114.pdf
2. Керамические и стеклокерамические материалы для медицины [Электронный ресурс]: учебное пособие / В. И. Верещагин [и др.]; ТПУ.— Томск: Изд-во ТПУ, 2011.
http://www.lib.tpu.ru/fulltext2/m/2012/m45.pdf
3. Типовые расчеты по физической и коллоидной химии: учебное пособие / А. Н. Васюкова [и
др.]. — Санкт-Петербург: Лань, 2014. — 140 с.
4. Модифицированная керамика с перовскитовыми и шпинелевыми фазами: монография / В. И.
Верещагин [и др.]; ТПУ; СГУПС. — Новосибирск: Наука Изд-во ТПУ, 2009. — 324 с.
5. Бабушкин В.И., Матвеев Г.М., Мчедлов-Петросян О.П. Термодинамика силикатов. М.:
Стройиздат, 1986.
6. Хабас Т. А. Нанопорошки металлов в технологии керамики [Электронный ресурс]: учебное
пособие / Т. А. Хабас; ТПУ. — 2-е изд. — Томск: Изд-во ТПУ, 2009.
http://www.lib.tpu.ru/fulltext2/m/2010/m254.pdf
7. Другов Ю.С. Экспресс анализ экологических проб [Электронный ресурс]: практическое руководство/Ю.С.Другов, А.Г. Муравьев, А.А. Родин.-2-е изд.(электр.), - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013.- 424 с. http://ezproxy.ha.tpu.ru:2071/view/book/3164/page200/
8. Растровая электронная микроскопия для нанотехнологий. Методы и применение : пер. с
англ. / под ред. Уэйли Жу, Жонг Лин Уанга. — Москва: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013.
— 582 с. http://ezproxy.ha.tpu.ru:2071/books/element.php?pl1_id=8689
9. Зевайль А. Трехмерная электронная микроскопия в реальном времени: учебное пособие : пер.
с англ. / А. Зевайль, Дж. Томас. — Долгопрудный: Интеллект, 2013. — 328 с.
11
10.Язиков Е.Г. Геоэкологический мониторинг [Электронный ресурс] = Geoecological
environmental monitoring : учебное пособие / Е. Г. Язиков, А. В. Таловская, Л. В. Надеина;
Томск: Изд-во ТПУ, 2013.
11.Диагностика нанопорошков и наноматериалов [Электронный ресурс]: учебное пособие / А.
П.
Ильин
[и
др.];—
2-е
изд.—
Томск:
Изд-во
ТПУ,
2013.
http://www.lib.tpu.ru/fulltext2/m/2014/m223.pdf
12.Ширкин Л. А. Рентгенофлуоресцентный анализ объектов окружающей среды: учебное пособие / Л. А. Ширкин; Владимирский государственный университет (ВлГУ). — Владимир: Изд-во
Владим.гос ун-та, 2009. — 60 с.
13.Глины: структура, свойства и методы исследования [Электронный ресурс] : учебное пособие
/ Т. В. Вакалова [и др.]; ТПУ. — Томск: Изд-во ТПУ, 2009.
—
http://www.lib.tpu.ru/fulltext2/m/2010/m26.pdf
14.Родзевич А.П. Методы анализа и контроля веществ [Электронный ресурс]: учебное пособие /
А. П. Родзевич, Е. Г. Газенаур; - Томск: Изд-во ТПУ, 2013. Доступ из корпоративной сети ТПУ.
http://www.lib.tpu.ru/fulltext2/m/2014/m164.pdf
8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Компьютерный класс –15 компьютеров на базе Sempron 2200, программное обеспечение
перевода с русского на английский, с английского на русский, аудио- и видеозаписи.
Специализированная лекционная – компьютер на базе Sempron 2200, проектор LG DLP,
экран, презентации лекций.
Компьютерный класс с пакетами прикладных программ.
Петрографическая лаборатория.
Лаборатория рентгенофазового анализа (пакет программ).
Лаборатория термофизических методов анализа (ДТА, ДГГ, ТГ, дилатометрия).
Лаборатория стекла и ситаллов.
Лаборатория вяжущих материалов.
Лаборатория керамических материалов.
12