Materijalna znanost i tehnologija materijala. Tehnologija građevinskih materijala

Specijalnost "Znanost materijala i tehnologija materijala" jedna je od najvažnijih disciplina za gotovo sve studente koji studiraju inženjerstvo. Stvaranje novih dostignuća koja bi se mogla natjecati na međunarodnom tržištu ne može se zamisliti i provoditi bez temeljitog poznavanja ove teme.

Proučavanje asortimana različitih sirovina i njihovih svojstava provodi se tečaj u znanosti o materijalima. Različita svojstva upotrijebljenih materijala određuju raspon njihovog korištenja u inženjeringu. Unutarnja struktura metalne ili kompozitne legure izravno utječe na kvalitetu proizvoda.

Osnovni svojstva

Materijalna znanost i tehnologija strukturnih materijala obilježavaju četiri najvažnija svojstva bilo kojeg metala ili legure. Prije svega, to su fizičke i mehaničke osobine koje omogućuju predviđanje operativnih i tehnoloških svojstava budućeg proizvoda. Glavna mehanička svojstva ovdje su snaga - izravno utječe na neuništivost gotovih proizvoda pod utjecajem opterećenja. Nauka o uništenju i snazi ​​jedna je od najvažnijih komponenti osnovnog tečaja "Materijalna znanost i tehnologija materijala". Ova je znanost teorijska osnova za traženje potrebnih strukturnih legura i komponenti namijenjenih za proizvodnju dijelova s ​​potrebnim karakteristikama čvrstoće. Tehnološke i operativne značajke omogućuju predviđanje ponašanja gotovog proizvoda na radnim i ekstremnim opterećenjima izračunati konačnu snagu, procijeniti trajnost cijelog mehanizma.

Osnovni materijali

Tijekom posljednjih stoljeća glavni materijal za stvaranje strojeva i mehanizama je metal. Stoga disciplina "znanost o materijalima" veliku pažnju posvećuje metalnoj znanosti - znanosti o metalima i njihovim legurama. Sovjetski znanstvenici dali su veliki doprinos njegovom razvoju: Anosov PP, Kurnakov NS, Chernov DK i drugi.

Ciljevi znanosti o materijalima

Osnove znanosti o materijalima obvezni su za studije budućih inženjera. Uostalom, glavna svrha uključivanje te discipline na treningu je osposobiti inženjering studente da napravite pravi izbor materijala za proizvode dizajnirane produljiti razdoblje njihovog rada.

Postizanje ovog cilja pomoći će budućim inženjerima da riješe sljedeće zadatke:

• Ispravno procijeniti tehnička svojstva materijala, analizirati uvjete za proizvodnju proizvoda i razdoblje njegova rada.
• Pravilno oblikovane znanstvene ideje o stvarnim mogućnostima poboljšanja bilo kakvih svojstava metala ili legure promjenom njezine strukture.
• Budite svjesni svih načina za otvrdnjavanje materijala koji mogu osigurati trajnost i performanse alata i proizvoda.
• Imati suvremeno znanje o glavnim skupinama korištenih materijala, svojstvima tih grupa i području primjene.

Potrebno znanje

Tečaj "Materijalna znanost i tehnologija strukturnih materijala" namijenjen je studentima koji već razumiju i mogu objasniti značenje takvih karakteristika kao što su napon, opterećenje, plastični i elastična deformacija, agregatno stanje materije, atom-kristalna struktura metala, vrste kemijskih veza, osnovna fizikalna svojstva metala. U procesu učenja učenici prolaze osnovnu izobrazbu koja im je korisna za osvajanje profila. Stariji tečajevi razmatraju različite proizvodne procese i tehnologije, u kojima materijalna znanost i tehnologija materijala igraju značajnu ulogu.

S kime raditi?

Korisno je znati značajke dizajna i tehničkih svojstava metala i legura tehničar, inženjer ili dizajner koji radi na području rada suvremenih strojeva i mehanizama. Stručnjaci iz područja tehnologije novih materijala mogu pronaći svoje mjesto rada u području strojogradnje, automobila, zrakoplovstva, energije i prostora. Nedavno je nedostajalo stručnjaka s diplomom "materijalna znanost i tehnologija materijala" u obrambenoj industriji i razvoju komunikacijske opreme.

Razvoj znanosti o materijalima

Kao disciplina, materijal je primjer tipičnog primijenjene znanosti, što objašnjava sastav, strukturu i svojstva različitih metala i njihovih legura pod različitim uvjetima.

Sposobnost izdvajanja metala i izrade raznih legura, čovjek je stekao u razdoblju raspadanja primitivnog komunalnog sustava. Ali kao zasebna znanost, materijalna znanost i tehnologija materijala počeli su se proučavati prije nešto više od 200 godina. Početak 18. stoljeća je razdoblje otkrića francuskog znanstvenika-enciklopedista Reaumura, koji je prvo pokušao proučavati unutarnju strukturu metala. Slične su studije proveli engleski proizvođač Grignon, koji je 1775. napisao kratko izvješće o strukturi stupova koje je otkrio, a nastaje kada se željezo učvršćuje.

U Ruskom Carstvu, prvi znanstveni radovi iz područja metala pripadao Mihail Lomonosov, koji je u svom vodiču pokušao ukratko objasniti prirodu različitih metalurških procesa.

Veliki napredak na području metalurgije napravljen je početkom 19. stoljeća, kada su razvijene nove metode za istraživanje različitih materijala. Godine 1831. radovi PP Anosov pokazali su mogućnost ispitivanja metala pod mikroskopom. Nakon toga, nekoliko znanstvenika iz više zemalja ima znanstveno dokazane strukturne transformacije u metalima s njihovim kontinuiranim hlađenjem.

Stotinu godina kasnije, era optičkih mikroskopa prestala je postojati. Tehnologija strukturnih materijala nije mogla napraviti nova otkrića, koristeći zastarjele metode. Optika je zamijenjena elektroničkom opremom. Metalna znanost počela se posvetiti elektroničkim metodama promatranja, posebice difrakcije neutrona i difrakcije elektrona. Uz pomoć ovih novih tehnologija, moguće je povećati sekcije metala i legura do 1000 puta, što znači da postoji mnogo više osnova za znanstvene zaključke.

Teorijske informacije o strukturi materijala

U procesu proučavanja discipline studenti dobivaju teorijska saznanja o unutarnjoj strukturi metala i legura. Na kraju tečaja studenti trebaju stjecati sljedeće vještine i navike:

• na unutarnjem kristalnu strukturu metala;
• o anizotropiji i izotropiji. Ono što određuje ova svojstva i kako ih se može utjecati;
• na razne nedostatke u strukturi metala i legura;
• Na metode proučavanja unutarnje strukture materijala.

Praktične nastave u disciplini znanosti o materijalima

Odjel materijalnih znanosti dostupan je na svakom tehničkom sveučilištu. Tijekom studija student studira sljedeće metode i tehnologije:

• Osnove metalurgije - povijest i suvremene metode dobivanja legura metala. Proizvodnja čelika i lijevanog željeza u modernim visokim pećima. Lijevanje čelika i lijevanog željeza, metode za poboljšanje kvalitete proizvoda metalurške proizvodnje. Razvrstavanje i označavanje čelika, njegove tehničke i fizičke osobine. Taloženje obojenih metala i njihovih legura, proizvodnja aluminija, bakra, titana i ostalih obojenih metala. Primijenjena je s ovom opremom.

• Osnove znanosti o materijalima uključuju proučavanje ljevaonice proizvodnja, moderna njegova država, zajednička tehnoloških shema dobivanje odljevaka.
• Teorija plastične deformacije, koja je razlika između hladnoće i vruće deformacije, što je otvrdnjavanje, suština vruće žigosanje, metode hladnog utiskivanja, raspon primjene materijala za utiskivanje.
• Kovanje: suština tog procesa i osnovnih operacija. Što je proizvodnja valjaonice i gdje se primjenjuje, koja oprema je potrebna za valjanje i crtanje. Kako dobiti gotove proizvode za te tehnologije i gdje se koristi.
• Zavarivanje, njegove opće karakteristike i perspektive razvoja, klasifikacija metoda zavarivanja za različite materijale. Fizikalno-kemijski procesi zavarenih spojeva.
• Kompozitni materijali. Plastika. Metode dobivanja, opće karakteristike. Metode rada s kompozitnim materijalima. Izgledi za primjenu.

Suvremeni razvoj znanosti o materijalima

Nedavno je znanost o materijalima dobila snažan poticaj za razvoj. Potreba za novim materijalima da znanstvenici razmišljaju o dobivanju čistih i ultraprakcijskih metala, u tijeku su radovi za stvaranje različitih sirovina prema prvobitno izračunanim karakteristikama. Suvremena tehnologija strukturnih materijala ukazuje na uporabu novih tvari umjesto standardnog metala. Više se pozornosti posvećuje upotrebi plastika, keramike, kompozitnih materijala, koji imaju parametre čvrstoće koji su kompatibilni s metalnim proizvodima, ali nedostaju im nedostaci.