Materialvitenskap og teknologi er en av de viktigste disiplinene for nesten alle studenter som studerer maskinteknikk. Opprettelsen av nye utviklinger som kan konkurrere på det internasjonale markedet er umulig å forestille seg og implementere uten en grundig kunnskap om dette emnet.
Å studere utvalget av ulike råvarer og deres egenskaper er materialvitenskapens kurs. Ulike egenskaper til materialene som brukes, bestemmer rekkevidden av deres anvendelse i ingeniørfag. Den indre strukturen til et metall eller en komposittlegering påvirker produktkvaliteten direkte.
Grunnleggende funksjoner
Material Science and Structural Materials Technology fremhever de fire viktigste egenskapene til ethvert metall eller legering. Først av alt er dette fysiske og mekaniske egenskaper som gjør det mulig å forutsi de operasjonelle og teknologiske egenskapene til et fremtidig produkt. Den viktigste mekaniske egenskapenher er styrken - den påvirker direkte uforgjengeligheten til det ferdige produktet under påvirkning av arbeidsbelastninger. Læren om ødeleggelse og styrke er en av de viktigste komponentene i grunnkurset «materialvitenskap og teknologi». Denne vitenskapen danner det teoretiske grunnlaget for å finne de riktige strukturelle legeringene og komponentene for fremstilling av deler med ønskede styrkeegenskaper. Teknologiske og operasjonelle funksjoner gjør det mulig å forutsi oppførselen til det ferdige produktet under arbeid og ekstreme belastninger, beregne styrkegrensene og evaluere holdbarheten til hele mekanismen.
Hovedmaterialer
I løpet av de siste århundrene har metall vært hovedmaterialet for å lage maskiner og mekanismer. Derfor legger faget "materialvitenskap" stor vekt på metallvitenskap - vitenskapen om metaller og deres legeringer. Et stort bidrag til utviklingen ble gitt av sovjetiske forskere: Anosov P. P., Kurnakov N. S., Chernov D. K. og andre.
Materials Science Goals
Det grunnleggende innen materialvitenskap må studeres av fremtidige ingeniører. Tross alt er hovedformålet med å inkludere denne disiplinen i læreplanen å lære ingeniørstudenter å gjøre det riktige valget av materiale for konstruerte produkter for å forlenge levetiden deres.
Å nå dette målet vil hjelpe fremtidige ingeniører med å løse følgende problemer:
- Vurder de tekniske egenskapene til et materiale riktig ved å analysere produksjonsbetingelseneproduktet og dets levetid.
- Å ha velformede vitenskapelige ideer om de reelle mulighetene for å forbedre egenskapene til et metall eller en legering ved å endre strukturen.
- Kjenn til alle måter å herde materialer på som kan sikre holdbarheten og ytelsen til verktøy og produkter.
- Ha oppdatert kunnskap om hovedgruppene av materialer som brukes, egenskapene til disse gruppene og omfanget.
Nødvendig kunnskap
Kurset "Materials Science and Technology of Structural Materials" er ment for de studentene som allerede forstår og kan forklare betydningen av slike egenskaper som spenning, belastning, plastisk og elastisk deformasjon, stoffets aggregeringstilstand, atom- krystallstruktur av metaller, typer kjemiske bindinger, grunnleggende fysiske egenskaper til metaller. I prosessen med å studere gjennomgår studentene grunnleggende opplæring, som vil være nyttig for dem for å erobre profildisiplinene. Mer avanserte kurs dekker ulike produksjonsprosesser og teknologier, der materialvitenskap og teknologi spiller en betydelig rolle.
Hvem jobber?
Kunnskap om designegenskaper og tekniske egenskaper til metaller og legeringer vil være nyttig for en teknolog, ingeniør eller designer som arbeider innen drift av moderne maskiner og mekanismer. Spesialister innen ny materi alteknologi kan finne sin arbeidsplass innen ingeniørfag, bilindustri, luftfart,energi- og romindustrien. Den siste tiden har det vært mangel på spesialister med diplom i materialvitenskap og teknologi innen forsvarsindustrien og innen kommunikasjonsutvikling.
Utvikling av materialvitenskap
Som en egen disiplin er materialvitenskap et eksempel på en typisk anvendt vitenskap som forklarer sammensetningen, strukturen og egenskapene til forskjellige metaller og deres legeringer under forskjellige forhold.
Evnen til å utvinne metall og lage forskjellige legeringer ble ervervet av en person i perioden med nedbrytning av det primitive kommunale systemet. Men som en egen vitenskap begynte materialvitenskap og materi alteknologi å studeres for litt over 200 år siden. Begynnelsen av 1700-tallet er perioden for oppdagelser av den franske encyklopedisten Réaumur, som var den første som prøvde å studere den indre strukturen til metaller. Lignende studier ble utført av den engelske produsenten Grignon, som i 1775 skrev en kort rapport om søylestrukturen han oppdaget, og som dannes under størkningen av jern.
I det russiske imperiet tilhørte de første vitenskapelige arbeidene innen metallurgi M. V. Lomonosov, som i sin manual forsøkte å kort forklare essensen av ulike metallurgiske prosesser.
Metalvitenskap tok et stort sprang fremover på begynnelsen av 1800-tallet, da nye metoder for å studere ulike materialer ble utviklet. I 1831 viste verkene til P. P. Anosov muligheten for å undersøke metaller under et mikroskop. Etter det har flere forskere fra en rekke land bevist vitenskapeligstrukturelle transformasjoner i metaller under kontinuerlig avkjøling.
Hundre år senere har æraen med optiske mikroskoper sluttet å eksistere. Teknologien til strukturelle materialer kunne ikke gjøre nye funn ved å bruke utdaterte metoder. Optikk er erstattet av elektronikk. Metallvitenskap begynte å ty til elektroniske observasjonsmetoder, spesielt nøytrondiffraksjon og elektrondiffraksjon. Ved hjelp av disse nye teknologiene er det mulig å øke seksjonene av metaller og legeringer opptil 1000 ganger, noe som betyr at det er mye mer grunnlag for vitenskapelige konklusjoner.
Teoretisk informasjon om strukturen til materialer
I prosessen med å studere disiplinen får studentene teoretisk kunnskap om den indre strukturen til metaller og legeringer. Ved slutten av kurset skal studentene ha tilegnet seg følgende ferdigheter og evner:
- om den indre krystallstrukturen til metaller;
- om anisotropi og isotropi. Hva forårsaker disse egenskapene, og hvordan de kan påvirkes;
- om ulike defekter i strukturen til metaller og legeringer;
- om metoder for å studere materialets indre struktur.
Praktiske studier i disiplinen materialvitenskap
Institutt for materialvitenskap er tilgjengelig ved alle tekniske universiteter. I løpet av et gitt emne studerer studenten følgende metoder og teknologier:
Fundamentals of metallurgy - historie og moderne metoder for å produsere metallegeringer. Produksjon av stål og jern i moderne masovner. Helling av stål og støpejern, metoder for å forbedre produktkvalitetenmetallurgisk produksjon. Klassifisering og merking av stål, dets tekniske og fysiske egenskaper. Smelting av ikke-jernholdige metaller og deres legeringer, produksjon av aluminium, kobber, titan og andre ikke-jernholdige metaller. Utstyr brukt
- Det grunnleggende innen materialvitenskap inkluderer studiet av støperiproduksjon, dens nåværende tilstand, generelle teknologiske ordninger for produksjon av støpegods.
- Teori om plastisk deformasjon, hva er forskjellen mellom kald og varm deformasjon, hva er arbeidsherding, essensen av varmstempling, kaldstemplingsmetoder, bruksområdet for stemplingsmaterialer.
- Smiing: essensen i denne prosessen og hovedoperasjonene. Hva er rulleprodukter og hvor brukes det, hvilket utstyr som kreves for rulling og tegning. Hvordan ferdige produkter oppnås ved bruk av disse teknologiene, og hvor de brukes.
- Sveiseproduksjon, dens generelle egenskaper og utviklingsmuligheter, klassifisering av sveisemetoder for ulike materialer. Fysisk-kjemiske prosesser for å oppnå sveiser.
- Komposittmaterialer. Plast. Metoder for å oppnå generelle egenskaper. Metoder for å arbeide med komposittmaterialer. Søknadsutsikter.
Moderne utvikling av materialvitenskap
Nylig har materialvitenskap fått en kraftig drivkraft til utvikling. Behovet for nye materialer fikk forskere til å tenke på å skaffe rene og ultrarene metaller, arbeid pågår for å skapeulike råvarer i henhold til opprinnelig beregnede egenskaper. Moderne teknologi av strukturelle materialer foreslår bruk av nye stoffer i stedet for standard metaller. Mer oppmerksomhet rettes mot bruk av plast, keramikk, komposittmaterialer som har styrkeparametere som er kompatible med metallprodukter, men som er blottet for sine ulemper.
