ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»
Согласовано
Утверждаю
Руководитель ООП
по специальности 261400
декан МФ
проф. Е.И. Пряхин
Зав. кафедрой МиТХИ
проф. Е.И. Пряхин
ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«Неметаллические материалы»
(наименование по рабочему учебному плану)
Направление: 261400 «Технология художественной обработки
материалов»
Профиль: Технология художественной обработки материалов
Квалификация (степень) выпускника: бакалавр
Форма обучения: очная
Составитель:
старший преподаватель
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2012
Е.Н. Костылева
Составитель:
Научный редактор:
старший преподаватель Е.Н. Костылева
1. Цель и задачи дисциплины.
Целью освоения дисциплины «Неметаллические материалы» является теоретическая
и практическая подготовка будущих специалистов в области технологии художественной
обработки материалов, которая является необходимой для оптимального выбора
материалов и технологий их обработки для производства художественных изделий
различного назначения, использования теоретических знаний в своей практической
профессиональной деятельности.
Задачей изучения дисциплины «Неметаллические материалы» является овладение
знаниями:
 закономерностей, связывающих химический состав, структуру (строение) и свойства
материалов;
 закономерностей изменения свойств материалов в процессе изготовления и
эксплуатации изделий;
 методов целенаправленного изменения механических и декоративных свойств
материалов;
 химического состава и строения, свойств и областей применения основных видов
неметаллических материалов, используемых для производства художественных
изделий.
2. Место дисциплины в структуре ООП.
Дисциплина
«Неметаллические
материалы»
входит
в
базовую
(общепрофессиональную) часть профессионального цикла дисциплин.
Дисциплина «Неметаллические материалы» является специальной дисциплиной
профессионального цикла (базовая часть).
Изучается студентами специальности 261400 на 2 курсе, в 3 семестре.
Дисциплина является составной частью «Материаловедения» - науки изучающей
связь и закономерности изменения свойств под влиянием внешних воздействий,
возникающих в процессе производства и эксплуатации изделий из этих материалов. Курс
«Неметаллические материалы» посвящен углубленному изучению синтетических
(полимеры, пластмассы) и природных (древесина) органических материалов, а также
неорганических стекол и керамики. Все эти материалы весьма широко используются при
изготовлении и для изготовления разнообразных художественных изделий, в том числе и
массового производства. Соответственно курс лекций «Неметаллические материалы»
основывается на знаниях, полученных в следующих предшествующих дисциплинах:
«Химия»: атомная структура химических элементов, типы связей, структурные
химические формулы, разделение на органические и неорганические вещества;
«Физика»: физические характеристики вещества (прочность, эластичность);
«Кристаллография и дефекты кристаллического строения»: внутренняя структура
вещества, стехиохимические формулы вещества, анизотропия;
«Информатика»: простейшие навыки работы на компьютере и в сети Интернет,
умение использовать прикладное программное обеспечение, в частности: пакеты
универсальных математических программ, текстовый процессор и редактор формул (для
оформления отчетов).
Минимальным требованием к «входным» знаниям, необходимым для успешного усвоения
данной дисциплины является:
удовлетворительное усвоение программ по указанных выше разделам, владение
персональным компьютером на уровне уверенного пользователя.
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
ОК-3, ОК-4, ОК-5, ОК-6, ОК-12, ОНК-1, ОНК-3, ОНК-5, ОНК-9, ИК-5, ПК-1, ПК-2, , ПК-9,
ПК-7, ПК-9.
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
 особенности строения органических синтетических (пластмассы), природных
(древесных) и неорганических (стекло, керамика) материалов;
 основные физические, механические, декоративные, и технологические свойства
этих материалов;
 закономерности изменения свойств под влиянием различных технологических и
эксплуатационных факторов;
 пути улучшения конкретных свойств материалов;
 номенклатуру, классификацию, характерные свойства и области применения
неметаллических материалов, используемых в производстве художественных
изделий;
 принципиальные
основы
технологии
переработки
различных
видов
неметаллических (органических и неорганических) материалов в изделия;
 основные факторы, определяющие рациональный выбор неметаллических
материалов для изделий с повышенными декоративыми свойствами.
Уметь:
 определять вид материала по классифицирующим признакам;
 определять плотность пористых материалов (керамики и древесины);
 устанавливать пороки древесины и использовать некоторые из них для улучшения
эстетических характеристик изделия;
 работать с учебной, справочной и научной литературой по материаловедению и
технологии обработки неметаллических материалов;
 производить оптималиный выбор материалаи технологии его обработки для
изготовления художественных изделий различного назначения.
Иметь представление о:
 методах определения механических свойств неметаллических материалов;
 дефектах изделий из древесины, стекла, керамики и путях их предотвращения;
 способах упрочнения неметаллических материалов;
 путях повышения декоративных свойств различных видов изучаемых в рамках
дисциплины материалов;
 влияния внешних (эксплуатационных) факторов на свойства неметаллических
материалов и долговечность изделий.
4. Объём дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоёмкость дисциплины составляет 2,5 зачётные единицы.
Вид учебной работы
Аудиторные занятия (всего)
Всего
часов
34
В том числе:
Лекции
17
Практические занятия (ПЗ)
0
Семинары (С)
0
Лабораторные работы (ЛР)
17
Самостоятельная работа (всего)
56
В том числе:
Курсовой проект (работа)
0
Контрольная работа
0
Реферат
34
Другие виды самостоятельной работы:
Работа с литературой
22
Вид промежуточной аттестации (зачёт, экзамен)
Общая трудоёмкость
час
зачет
90
зач. ед.
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№
п/п
1
Наименование раздела
дисциплины
Предмет курса и задачи
его изучения.
Содержание раздела
Неметаллические
материалы
в
производстве
художественных
изделий.
Важность
изучения
механических и декоративных свойств этих материалов.
2
Органические
материалы.
Особенности строения и свойства полимеров
2.1
Органические
синтетические
полимерные
материалы.
Полимеризация. Структурные формулы полимеров.
Степень полимеризации и молекулярная масса, их
влияние на свойства полимеров.
Особенности строения и свойств полимеров с линейной,
разветвленной и замкнутой пространственной (сетчатой)
структурой. Реальная форма линейных (цепных)
макромолекул.
Характер деформации полимеров при постоянной
нагрузке
и
изменяющейся
температуре
(термомеханические кривые).
Стеклообразное, высокоэластичное и вязкотекучее
состояние, их корреляция со структурой полимеров.
Термопластичные и термореактивные полимеры.
Прочность
термопластичных
и
термореактивных
полимеров в стеклообразном состоянии. Вынужденная
эластичность.
Влияние
скорости
нагружения,
температуры и длительности испытаний. Долговечность
полимеров.
Старение
полимеров.
Теплои
морозостойкость.
2.2
Пластмассы.
Компоненты пластмасс (связующие, наполнители,
пластификаторы, стабилизаторы, отвердители, красители
и др.) и их роль в материале.
Классификация пластмасс по типу и химической природе
полимерной основы и виду наполнителя.
Малоотходные способы формирования изделий из
пластмасс.
Декоративные свойства. Основные типы пластмасс,
используемые в качестве конструкционных, настилочных,
облицовочных и клеевых материалов.
Преимущества и недостатки пластмасс.
2.3
Древесные материалы.
Строение древесины:
Макроструктура древесины: заболонь, ядро. Ядровые и
безъядровые (спелодревесные и заболонные) породы.
Годичные слои. Ранняя и поздняя древесина.
Микростроение древесины хвойных пород. Строение,
расположение и функции трахеид и сердцевинных лучей.
Различия в геометрических параметрах ранних и поздних
трахеид; влияние этих различий на свойства древесины.
Особенности микроструктуры лиственных пород.
Основные структурные (анатомические) элементы –
сосуду,
либриформ.
Кольцесосудистые
и
рассеянососудистые породы.
Химический состав и полимерное строение клеточных
стенок. Целлюлоза и лигнин – основные вещества
клеточных стенок. Элементарные фибриллы, микро- и
макрофибриллы.
Особенности строения древесины – причина различия
свойств хвойных, лиственных пород и сильной
анизотропии свойств всех древесных пород.
2.4
Искусственные
материалы на основе
древесины.
Неорганические
материалы.
Модифицированная
древесные материалы.
Неорганические стекла.
Стеклообразное состояние и структура неорганических
стекол.
Классификация стекол по стеклообразующему веществу.
Содержанию модификаторов, назначению.
Составы и классификация технических стекол; области их
применения.
Зависимость
вязкости
стекла
от
температуры.
Температурные области обработки стекла.
Физико-химические и механические свойства стекол,
пути повышения прочности неорганических стекол.
Разновидности художественного стекла. Хрустальные
стекла.
Принцип окрашивания стекла. Вещества – красители для
3
3.1
древесина.
Общая
характеристика:
классификация.
Композиционные
достоинства,
недостатки,
получения стекол различной окраски.
Глушение стекла. Дымчатые и черные стекла, опаловые и
непрозрачные стекла.
Ювелирные стекла.
Декоративное строительное стекло и витражи.
Глазури и эмали.
3.2
Стеклокристаллические Состав и структура ситаллов. Классификация. Физикоматериалы (ситаллы)
химические и механические свойства. Область
применения.
Закристаллизованные художественные стекла.
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми
(последующими) дисциплинами
№ Наименование
п/п обеспечиваемых
(последующих)
дисциплин
1
2
3
Технология
холодной и
горячей эмали
Спец.
технологии
Дипломное
проектирование
№ № разделов данной дисциплины,
необходимых для изучения
обеспечиваемых (последующих)
дисциплин
1
2 2,1 2,2 2,3 2,4
3
+
+
+
–
+
+
+
+
-
+
+
-
-
3,1
–
–
+
+
+
+
+
+
+
-
-
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№
п/п
1
2
Наименование раздела
дисциплины
Предмет курса и задачи его
изучения.
Органические материалы.
Лекции Прак. Лаб.
зан. зан.
1
–
2
-
Семин.
СРС
14
3
Органические
синтетические
полимерные материалы.
4
4
4
Пластмассы.
3
4
10
5
Древесные материалы.
4
-
18
6
3
4,5
7
Искусственные материалы на
основе древесины.
Неорганические материалы.
2
–
8
Неорганические стекла.
8
4.5
9
Стеклокерамические материалы
7
–
14
Всего
час.
6. Лабораторный практикум:
№
п/п
№ раздела
дисциплины
1
2-2,2
2
2,3
3
2,3-2,4
4
3-3,1
Наименование лабораторных работ
Влияние природы полимера на технологию изготовления
изделий из пластмасс.
Влияние параметров полимеров макроструктуры на физикомеханические свойства древесины.
Трудоёмкость
(час.)
4
4
Текстура древесины. Декоративные свойства шпона
различных пород.
4,5
Расчет химического состава шихты.
4,5
7. Практические занятия (семинары): не предусмотрены.
8. Примерные темы эссе, рефератов и др.:
1. Высокомолекулярное строение полимеров. Структура макромолекул.
2. Классификация полимеров.
3. Термопластичные и термореактивные полимеры, их свойства.
4. Пластмассы: состав, классификация, принцип переработки.
5. Макро- и микростроение древесины.
6. Классификация древесных пород.
7. Механические и декоративные свойства древесины.
8. Древесные материалы (модифицированная древесина).
9. Разновидности художественного стекла.
10. Цветные стекла: принципы окрашивания.
11. Закристаллизованные художественные стекла.
12. Способы декоративной обработки стекол.
13. Классификация и основы производства керамики.
14. Классификация изделий тонкой керамики.
15. Материалы архитектурно-строительной керамики.
16. Состав и классификация резин.
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература
1. Художественное материаловедение: по видам материалов: Учебник. Коллектив
авторов под редакцией Б.М.Михайлова. МГАПИ. Москва, 2005.
2. Материаловедение. Коллектив авторов под редакцией Б.Н.Арзамасова. Издательство
МГТУ имени Н.Э.Баумана. Москва, 2002.
3. Лахтин Ю.М. Материаловедение/ Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Машиностроение.
Москва, 1990.
4. Солнцев Ю.П. Материаловедение/ Солнцев Ю.П., Пряхин Е.И. Химиздат, Москва,
2007.
5. Уголев Б.Н. Древесноведение с основами лесного товароведения. Издательство
МГУЛ. Москва, 2001.
6. Ланцетти А.Г. Изготовление художественного стекла/ Ланцетти А.Г., Нестеренко М.Г.
Высшая школа. Москва, 1987.
б) дополнительная литература
8. Уайтэт О. Металлы, керамика, полимеры/ Уайэтт О., Дью-Хьюз Д. Атомиздат.
Москва, 1979.
9. Гончаров Н.А. Технология изделий из древесины/Гончаров Н.А., Башинский В.Ю.,
Буглай Б.М. Лесная промышленность. Москва, 1990.
10. Крыжановский В.К. Технические свойства полимерных материалов. Профессия.
Санкт-Петербург, 2003.
11. Леонтьев Л.Л. Пороки древесины./Леонтьев Л.Л., Зарудная Г.И. СПбЛТА. СанктПетербург, 2001.
12. Леонтьев Л.Л. Строение древесины. СПбЛТА. Санкт-Петербург, 2002.
в) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы: ресурсы Интернет.
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
_____________________________________________________________________________
Разработчики:
кафедра МиТХИ
старший преподаватель Костылева Е.Н.