Физика твердого тела

Данное учебное пособие предназначено для студентов, занимающихся изучением сплавов с памятью формы, и сфокусировано на сплавах с памятью формы на основе Ti-Nb. Главная цель настоящего пособия состоит в том, чтобы дать читателю понимание о взаимосвязи между структурой, особенностями фазовых превращений, проявлением памяти формы, статическими и динамическими функциональными свойствами, а также условиями термомеханической обработки. Кроме того, это учебное пособие включает результаты изучения поверхностных характеристик сплавов с памятью формы на основе Ti-Nb: элементного и фазового состава поверхности, механических свойств, смачиваемости, электрохимического поведения и биосовместимости in vitro. Рассмотренные результаты позволяют сделать вывод, что сплавы с памятью формы на основе Ti-Nb представляют собой один из наиболее перспективных классов материалов для нового поколения несущих ортопедических и стоматологических имплантатов, сочетающих высокую биомеханическую и биохимическую совместимость. Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся в магистратуре по направлению подготовки 22.04.02 «Металлургия», профилю «Материаловедение и технология легких сплавов».

В учебнике рассмотрены вопросы создания и развития направления твердых сплавов, общие и специальные вопросы по технологии, составам, структуре и свойствам спеченных твердых сплавов на карбидной основе с различными типами связок. Изложены физико-химические основы производства сплавов, освещены технологические процессы получения металлических порошков, карбидов, твердосплавных смесей и изделий из них, а также методы контроля полуфабрикатов и готовых сплавов. Приведены металловедческие и теоретические основы строения твердых сплавов, технологии нанесения износостойких покрытий на изделия. Даны области применения твердых сплавов различного состава в народном хозяйстве. Предназначен для обучающихся в бакалавриате и магистратуре по направлению «Металлургия». 3-е издание, дополненное и переработанное

Данное учебное пособие предназначено для студентов, изучающих сплавы с памятью формы (СПФ), и сфокусировано на СПФ системы Ti-Ni. Главная цель настоящего пособия состоит в том, чтобы дать читателю понимание взаимосвязи между структурой и особенностями фазовых и структурных превращений, статическими и динамическими функциональными свойствами сплавов в соответствии с условиями их термомеханической обработки (ТМО). Рассмотрены структурные механизмы памяти формы в металлах, классификация и связь явлений памяти формы с термомеханическими условиями наведения и реализации обратимой деформации. Представлены структурно-физические факторы, обеспечивающие обратимость деформации, превышающей нормальную упругую деформацию. Рассмотрены функциональные свойства СПФ и методы управления ими с помощью термической и термомеханической обработки. Подробно описаны закономерности формирования нанокристаллических структур в СПФ Ti-Ni, подвергнутых ТМО, включающей холодную пластическую деформацию от умеренной до интенсивной (мегапластической) и последеформационному отжигу. Указаны преимущества этих наноструктур в отношении функциональных свойств СПФ Ti-Ni. Рассмотренный материал позволяет сделать вывод, что функциональные свойства сплавов с памятью формы на основе Ti-Ni могут быть радикально улучшены с помощью ТМО, формирующей оптимальную нанокристаллическую структуру. Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся в магистратуре по направлению подготовки 22.04.02 «Металлургия» профиль «Материаловедение и технология легких сплавов».

Лабораторный практикум, состоящий из трех частей, включает в себя одиннадцать лабораторных работ из курса «Физика прочности». К каждой лабораторной работе дано полное теоретическое описание метода и области применения, приведены достаточно полные нормативные требования и таблицы по данному виду испытания, представлена методика и последовательность выполнения работы, нормы техники безопасности при ее проведении, изложены требования по оформлению измерений и наблюдений. Цель практикума – привить студентам навыки планирования, проведения и оформления исследований, обучить практическому определению механических свойств. Даны контрольные вопросы для проверки усвоения материала курса. Практикум предназначен для бакалавров и магистров, обучающихся по направлениям 22.04.01 «Металловедение и технологии материалов» и 22.03.01 «Материаловедение и технологии материалов», осваивающих курсы «Физика прочности» и «Высокотемпературная прочность материалов».

Содержат набор заданий и методических рекомендаций по их выполнению. Задания направлены на выполнение инженерной исследовательской работы по контролю качества сплавов на основе железа с помощью цифровой микроскопии. Слушатели элективного курса «Оценка качества сплавов на основе железа с помощью цифровой микроскопии» научатся настраивать микроскоп и фокусировать изображения в режиме «Светлое поле», самостоятельно приготовят объекты исследования микроструктуры для светового и сканирующего электронного микроскопа; изучат и идентифицируют микроструктуру различных сплавов на основе железа, используя электронную базу данных «Микроструктура» кафедры Физического материаловедения НИТУ «МИСиС», определят дефектные структуры стали и технического железа. При анализе структурных составляющих сплавов будут использованы оцифрованные изображения, полученные как с помощью световой, так и с помощью сканирующей электронной микроскопии. Поскольку все механические и почти все физические свойства сплавов зависят от микроструктуры, слушатели научатся определять количественные параметры микроструктуры различными методами. Количественному анализу будут подвергнуты как однофазные, так и многофазные объекты. Выполнив предложенные проекты, обучаемые углубят свои знания в области строения сплавов на основе железа, контроля и определения их свойств в соответствии с ГОСТами. Предназначены для учеников московских школ, которые проходят обучение на элективных курсах в рамках городского образовательного проекта «Инженерный класс в московской школе».

Задачник предназначен для дисциплин «Фазовое равновесие», «Основы металловедения», которые являются одними из основополагающих курсов при подготовке бакалавров по всем материаловедческим направлениям. В нем рассмотрены задания на построение кривых термического анализа при охлаждении, определение фазового и структурного состояния сплавов при разных температурах, распознавание типа трехфазных реакций, фазовых переходов первого и второго рода, полиморфных превращений, а также задачи на расчет массовых долей фазовых и структурных составляющих и определение химического состава сплава, фаз и структурных составляющих. Предназначен для студентов, обучающихся в бакалавриате по направлениям подготовки 22.03.01 «Материаловедение и технологии материалов» (профили: функциональные материалы; металловедение и термическая обработка металлов; физико-химия процессов и материалов); 03.03.02 «Физика» (профиль физика конденсированного состояния); 28.03.03 «Наноматериалы» (профиль композиционные наноматериалы).

Настоящие указания содержат многовариантные задачи для выполнения индивидуальных домашних работ по разделу «Точечные дефекты в ионных кристаллах» курса «Физика и химия твердого состояния». Выполнение домашней работы должно развить у студентов: умение составлять символические («квазихимические») уравнения физико-химических процессов, протекающих в ионных кристаллах с участием точечных дефектов; понимание электронной природы некоторых типов центров окраски кpиcтaллoв (F-цeнтpoв); навык прогнозирования влияния примесей гетеровалентных ионов на ионную электропроводностъ кристаллов и их присутствия в оксиде (сульфиде) на скорость роста оксидной (сульфидной) пленки на металле. Теоретические разделы должны помочь глубже понять рассматриваемые проблемы как при выполнении задания, так и при самостоятельной проработке материала по соответствующим вопросам курса. Исходные данные, используемые для составления задач, заимствованы из оригинальных работ.

Представлены результаты исследований по актуальным направлениям современного материаловедения, полученные авторами в области теории и технологии композиционных материалов и покрытий, быстрозакаленных материалов и неразъемных соединений. Для инжерно-технических и научных работников: металлургов, материаловедов и физиков, занятых в разработке и создании новых материалов и покрытий. Будет полезной преподавателям высших учебных заведений, аспирантам и студентам.

У каждого предмета много сторон и граней. Однобокое восприятие не даёт ощущения целостности. Современному человеку открыто очень мало, а всё, что за пределами видимого, – домыслы и догадки. Чтобы разобраться в сути явления, нужно взглянуть на него сверху, увидеть целиком. Благодаря новой теории Общей Гравитации, стёрты «белые пятна» в физике, химии, астрономии, геологии и других науках. Книга не загружена цифрами и формулами, при этом точно и чётко объясняет природу всех явлений и процессов, протекающих во Вселенной.

У каждого предмета много сторон и граней. Однобокое восприятие не даёт ощущения целостности. Современному человеку открыто очень мало, а всё, что за пределами видимого, – домыслы и догадки. Чтобы разобраться в сути явления, нужно взглянуть на него сверху, увидеть целиком. Благодаря новой теории Общей Гравитации, стёрты «белые пятна» в физике, химии, астрономии, геологии и других науках. Книга не загружена цифрами и формулами, при этом точно и чётко объясняет природу всех явлений и процессов, протекающих во Вселенной.

Представлены результаты комплексных исследований по влиянию воздействия компрессионных плазменных потоков на структурно-фазовое состояние, элементный состав и микротвердость поверхностного слоя титана. Рассмотрены основные направления модификации свойств титана, включающие азотирование и легирование атомами металлов. Особое внимание уделяется механизмам взаимодействия плазменных потоков с поверхностью, процессам тепло- и массопереноса в поверхностном слое и кристаллизации из расплава в условиях сверхбыстрого охлаждения. Предназначена для специалистов в области физики конденсированного состояния, материаловедения титана и физики взаимодействия потоков заряженных частиц и плазмы с твердыми телами, также будет полезна для аспирантов и студентов высших учебных заведений соответствующих специальностей.

В учебном пособии рассмотрены основные современные методы описания любых кристаллических структур, объединенные в Международные Кристаллографические Таблицы (МКТ) и отвечающие требованиям действующего Международного Стандарта. Пособие содержит многочисленные примеры применения МКТ для описания различных кристаллических структур, а также домашние задания и упражнения, которые могут быть использованы в курсах: кристаллофизики, кристаллографии и кристаллохимии, физики твердого тела, физики полупроводников и др.

Настоящее пособие содержит многовариантные задачи для выполнения индивидуальной домашней работы по отдельным разделам электронной теории металлов и полупроводников курса «Физика и химия конденсированного состояния». Решение предлагаемых задач должно способствовать приобретению навыков применения основных понятий электронной теории твердого тела в физико-химических приложениях. Наличие теоретических разделов в пособии должно существенно облегчить работу над выполнением задач домашнего задания.

В пособии приведены задачи для решения на практических занятиях согласно программам соответствующих учебных дисциплин. Число предлагаемых для решений вариантов типовых задач позволяет преподавателю выдавать индивидуальные задачи для большого числа обучающихся. Практикум предназначен для студентов, обучающихся в бакалавриате по направлению 22.03.01 «Материаловедение и технологии материалов» профиль «Физико-химия процессов и материалов» для освоения программы учебной дисциплины «Поверхностное модифицирование материалов и защитные покрытия» и в магистратуре по направлению 22.04.01 «„Материаловедение и технологии материалов“ профиль „Физико-химия процессов и материалов“ и „Высокотемпературные и сверхтвердые материалы“ при изучении дисциплины „Высокотемпературные и сверхтвердые покрытия“». Представленный материал представляет интерес для аспирантов и специалистов, занимающихся вопросами осаждения покрытий и изучения их свойств.

Описаны теории прочности твердых тел и методы оценки степени их разупрочнения при воздействии динамических нагрузок. Рассмотрены способы водопонижения на рабочих уступах карьеров и разупрочнения межзерповых связей в руде при ее взрывной отбойке от массива, а также технология их реализации. Для студентов горных специальностей, горных инженеров и аспирантов.

Словарь терминов предназначен студентам, изучающим параллельно физику и английский язык, будет полезен аспирантам при работе над статьями и докладами на английском языке в области физики твердого тела. Содержание и объем словаря соответствует программе и содержанию курса «Физика твердого тела» для педвузов.

These notes are a result of a series of lectures given to the MS and PhD students of the Department of Physics, Moscow State Pedagogical University. They deal with the subject of electron-phonon interaction in pure threedimensional metals. The goal was to show how one could calculate the temperature dependence of the electron-phonon-interaction time from first principles within a simple model. Students wishing to expand their knowledge of the subject of condensed matter are invited to study any book on solid-state physics (for example by J.M. Ziman, or N.W. Ashcroft and N.D. Mermin.

В работе представлены фундаментальные понятия и уравнения физики твердого тела; дан анализ работы биполярного транзистора в режимах большого и малого сигналов. Рассмотрены процессы, происходящие в МОП-транзисторах. Изложена физика процессов, происходящих в полевых транзисторах с барьером Шоттки на GaAs, применяемых в СВЧ-диапазоне; раскрыта электрофизика селективно легированных гетероструктурных транзисторов. Приведены новые отечественные и зарубежные разработки, проведено их сравнение по основным характеристикам. Пособие адресовано прежде всего магистрантам и аспирантам, уже знакомым с твердотельными устройствами.

Изложены физические и математические основы квантовой механики и их применение в физике твердого тела, в полупроводниковых структурах. Приводятся примеры, иллюстрирующие теоретические положения, и задачи для самостоятельной работы. Издание предназначено для студентов инженерно-технических специальностей, приступающих к изучению микро- и наноэлектроники.

В монографии описывается научное направление «Диагностика макроскопических объемов твердотельных неупорядоченных сред с нанометровым пространственным разрешением по спектрам и флуоресцентным изображениям множества одиночных молекул-зондов», разработанное в рамках докторской диссертации автора. Рассматриваются возможности метода спектроскопии и флуоресцентной микроскопии одиночных молекул для исследования низкотемпературной динамики и локальной структуры неупорядоченных твердотельных сред; экспериментальные методы и теоретические подходы для описания экспериментальных данных. Приведены результаты экспериментальных и теоретических исследований динамики широкого круга олиго- и полимеров, органических стекол и поликристаллов при низких температурах (1,5–40 K). Показано, как данный подход может быть использован в прикладной области для нанодиагностики материалов со сложной микроструктурой. Монография может использоваться в качестве учебного пособия и рассчитана на студентов старших курсов, аспирантов и начинающих исследователей, работающих в области селективной лазерной спектроскопии сложных органических соединений и наноструктур. Монография подготовлена при поддержке Российского научного фонда (проект № 14-12-01415 «Статистические методы исследования люминесценции одиночных нанообъектов: фундаментальные аспекты и применение спектромикроскопии одиночных молекул и квантовых точек в материаловедении и нанотехнологиях»).