Știința materialelor și tehnologia materialelor. Tehnologia materialelor de construcție

Specialitatea "Știința materialelor și tehnologia materialelor" este una dintre cele mai importante discipline pentru aproape toți studenții care studiază ingineria. Crearea de noi dezvoltări care ar putea concura pe piața internațională nu poate fi imaginată și implementată fără o cunoaștere aprofundată a acestui subiect.

Studiul sortimentului de materii prime și proprietățile lor este realizat de un curs de știință a materialelor. Diferitele proprietăți ale materialelor utilizate predetermină gama de utilizare a acestora în inginerie. Structura internă a aliajului metalic sau compozit afectează în mod direct calitatea produsului.

Proprietăți de bază

Materialele științifice și tehnologia materialelor structurale marchează cele mai importante caracteristici ale oricărui metal sau aliaj. În primul rând, acestea sunt caracteristici fizice și mecanice care permit prezicerea calităților operaționale și tehnologice ale unui produs viitor. Proprietatea mecanică principală aici este forța - afectează direct indestructibilitatea produselor finite sub influența încărcărilor de lucru. Doctrina distrugerii și a forței este una dintre cele mai importante componente ale cursului de bază "Știința materialelor și tehnologia materialelor". Această știință este baza teoretică pentru căutarea aliajelor și componentelor structurale necesare pentru fabricarea pieselor cu caracteristicile de rezistență necesare. Caracteristicile tehnologice și operaționale fac posibilă prezicerea comportamentului produsului finit sub sarcini de lucru și extreme, calcularea limitelor de rezistență și estimarea longevității întregului mecanism.

Materiale de bază

În ultimele secole, materialul principal pentru crearea de mașini și mecanisme este metalul. Prin urmare, disciplina "știința materialelor" acordă o mare atenție științei metalelor - știința metalelor și aliajelor lor. Oamenii de știință sovietici au avut o contribuție importantă la dezvoltarea sa: Anosov PP, Kurnakov NS, Chernov DK și alții.

Obiectivele științei materialelor

Bazele științei materialelor sunt obligatorii pentru studiul viitorilor ingineri. La urma urmei, scopul principal al încorporării acestei discipline în cursul de formare este de a învăța pe studenții specializărilor tehnice să facă alegerea corectă a materialelor pentru produsele proiectate pentru a prelungi perioada de funcționare a acestora.

Realizarea acestui obiectiv va ajuta viitorii ingineri să rezolve următoarele sarcini:

• Evaluați corect proprietățile tehnice ale unui material, analizând condițiile de fabricație a produsului și perioada de funcționare a acestuia.
• Au conceput corect ideile științifice despre posibilitățile reale de îmbunătățire a proprietăților unui metal sau aliaj prin schimbarea structurii sale.
• Fiți conștienți de toate căile de întărire a materialelor care pot asigura durabilitatea și performanța instrumentelor și produselor.
• Au o cunoaștere modernă a principalelor grupe de materiale utilizate, proprietățile acestor grupuri și domeniul de aplicare.

Cunoștințe necesare

Cursul "Știința și Tehnologia Materialelor Materialelor Structurale" este destinat acelor studenți care înțeleg deja și pot explica semnificația unor astfel de caracteristici, cum ar fi tensiunea, sarcina, plasticul și deformarea elastică, starea agregată a materiei, structura atomică-cristal a metalelor, tipurile de legături chimice, proprietățile fizice de bază ale metalelor. În procesul de învățare, elevii sunt supuși unei pregătiri de bază, care este utilă pentru a cuceri discipline de profil. Cele mai vechi cursuri iau în considerare diferite procese și tehnologii de producție, în care știința materialelor și tehnologia materialelor joacă un rol semnificativ.

Cu cine să lucrați?

Cunoașterea caracteristicilor de proiectare și a caracteristicilor tehnice ale metalelor și aliajelor este utilă tehnolog, inginer sau un designer care lucrează în domeniul operării mașinilor și mecanismelor moderne. Specialiștii în domeniul tehnologiei materialelor noi își pot găsi locul de muncă în domeniile construcțiilor de mașini, auto, aviație, energie și spațiu. Recent, a existat o lipsă de specialiști cu diplomă în "știința materialelor și tehnologia materialelor" în industria de apărare și în dezvoltarea echipamentelor de comunicații.

Dezvoltarea științei materialelor

Ca disciplină separată, știința materialelor este un exemplu de știință tipică aplicată care explică compoziția, structura și proprietățile diferitelor metale și aliajele lor în condiții diferite.

Abilitatea de a extrage metale și de a produce diverse aliaje a fost dobândită de om în perioada de descompunere a sistemului comunitar primitiv. Dar, ca o știință separată, știința materialelor și tehnologia materialelor au început să fie studiate acum 200 de ani. Începutul secolului al XVIII-lea este perioada descoperirilor cercetătorului francez-enciclopedist Reaumur, care a încercat mai întâi să studieze structura internă a metalelor. Studii similare au fost realizate de producătorul englez Grignon, care în 1775 a scris un scurt raport despre structura coloană pe care a descoperit-o, care se formează atunci când fierul se solidifică.

În Imperiul Rus, primele lucrări științifice în domeniul metalurgiei aparțineau MV Lomonosov, care în conducerea sa a încercat să explice pe scurt natura diferitelor procese metalurgice.

Un progres major în domeniul metalurgiei a fost făcut la începutul secolului al XIX-lea, când au fost dezvoltate noi metode de investigare a diferitelor materiale. În 1831, lucrările lui PP Anosov au arătat posibilitatea investigării metalelor sub microscop. După aceea, mai mulți oameni de știință dintr-un număr de țări au transformări structurale dovedite științific în metale cu răcirea lor continuă.

Un secol mai târziu, epoca de microscoape optice a încetat să mai existe. Tehnologia materialelor structurale nu a putut face noi descoperiri, folosind metode învechite. Optica a fost înlocuită cu echipamente electronice. Știința metalului a început să recurgă la metode electronice de observare, în special, difracția neutronilor și difracția electronilor. Cu ajutorul acestor tehnologii noi este posibil să crească secțiunile de metale și aliaje de până la 1000 de ori, ceea ce înseamnă că există mult mai multe temeiuri pentru concluzii științifice.

Informații teoretice privind structura materialelor

În procesul de studiere a disciplinei, elevii primesc cunoștințe teoretice despre structura internă a metalelor și aliajelor. La sfârșitul cursului elevii trebuie să obțină următoarele abilități și obiceiuri:

• pe interne structura cristalină a metalelor;
• despre anizotropie și izotropie. Ce determină aceste proprietăți și modul în care pot fi influențate;
• pe diverse defecte în structura metalelor și a aliajelor;
• Cu privire la metodele de studiere a structurii interne a materialului.

Cursuri practice în disciplina științei materialelor

Departamentul de Științe ale Materialelor este disponibil în fiecare universitate tehnică. Pe parcursul cursului studentul studiază următoarele metode și tehnologii:

• Fundamentele metalurgiei - istorie și metode moderne de obținere a aliajelor de metale. Producția de oțel și fontă în cuptoare moderne. Turnarea oțelului și fontei, metode de îmbunătățire a calității produselor din producția metalurgică. Clasificarea și marcarea oțelului, caracteristicile sale tehnice și fizice. Topirea metalelor neferoase și aliajelor lor, producția de aluminiu, cupru, titan și alte metale neferoase. Aplicată cu acest echipament.

• Bazele științei materialelor includ studiul turnătoriei producție, modernă starea sa, comună tehnologice obținerea turnărilor.
• Teoria deformării plastice, care este diferența dintre deformarea la rece și cea caldă, ceea ce se întărește, esența ștanțării la cald, metodele de ștanțare la rece, domeniul de aplicare al materialelor de ștanțare.
• Forjare: esența acestui proces și operațiunile de bază. Ce este producția de laminoare și unde se aplică, ce echipament este necesar pentru rulare și desen. Cum se obține produsele finite pentru aceste tehnologii și unde se utilizează.
• Sudarea, caracteristicile sale generale și perspectivele de dezvoltare, clasificarea metodelor de sudură pentru diferite materiale. Procese fizico-chimice ale cusăturilor de sudură.
• Materiale compozite. Materiale plastice. Metode de obținere, caracteristici generale. Metode de lucru cu materiale compozite. Perspective de aplicare.

Dezvoltarea modernă a științei materialelor

Recent, știința materialelor a primit un impuls puternic pentru dezvoltare. Nevoia de materiale noi făcute de oamenii de știință să se gândească la obținerea de metale pure și ultrapure, sunt în curs de lucru pentru a crea diverse materii prime în funcție de caracteristicile calculate inițial. Tehnologia modernă a materialelor structurale sugerează utilizarea de substanțe noi în locul metalelor standard. Se acordă mai multă atenție utilizării materialelor plastice, ceramicii, materialelor compozite, care au parametri de rezistență compatibili cu produsele metalice, dar nu au dezavantajele lor.