Știința materialelor și tehnologia materialelor. Tehnologia materialelor de construcție

Specialitatea "Știința și tehnologia materialelor"materiale "este una dintre cele mai importante discipline pentru aproape toți studenții de inginerie mecanică. Creând noi evoluții care ar putea concura pe piața internațională, este imposibil de prezentat și implementat fără o cunoaștere aprofundată a subiectului.

Studierea sortimentului de materii prime si a materiei primeproprietățile angajate în cursul științei 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 produselor.

Proprietăți de bază

Știința materialelor și tehnologia construcțiilormaterialele marchează cele patru caracteristici cele mai importante ale oricărui metal sau aliaj. În primul rând, acestea sunt caracteristici fizice și mecanice, care fac posibilă prezicerea calităților operaționale și tehnologice ale produsului viitor. Proprietatea mecanică principală aici este forța - afectează direct indestructibilitatea produsului finit 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 dorite pentru fabricarea pieselor cu caracteristicile de rezistență dorite. Caracteristicile tehnologice și operaționale vă permit să prezicați comportamentul produsului finit sub sarcini de lucru și extreme, să calculați limitele de rezistență, să evaluați durabilitatea întregului mecanism.

Materiale de bază

În secolele trecute, materialul principalpentru a crea mașini și mecanisme este metalul. Prin urmare, disciplina "Știința materialelor" acordă o mare atenție științei metalelor - știința metalelor și aliajelor lor. O mare contribuție la dezvoltarea sa a fost făcută de oamenii de știință sovietici: Anosov P.P., Kurnakov N.S., Chernov DK și alții.

Obiectivele științei materialelor

Elementele fundamentale ale științei materialelor trebuie să studiezeviitorii ingineri. La urma urmei, scopul principal al includerii acestor discipline în cursul de formare este de a instrui studenții de specialități tehnice să facă alegerea corectă a materialelor pentru produsele proiectate pentru a le extinde viața.

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 durata sa de viață.
• Au o înțelegere științifică bine formată a posibilităților reale de îmbunătățire a proprietăților unui metal sau aliaj prin schimbarea structurii sale.
• Aflați despre toate modalitățile de întărire a materialelor care pot asigura durabilitatea și performanța instrumentelor și produselor.
• Au cunoștințe moderne despre principalele grupe de materiale utilizate, proprietățile acestor grupuri și domeniul de aplicare.

Cunoștințe necesare

Cursul "Știința și tehnologia materialelor"Materialele structurale "sunt destinate acelor studenți care înțeleg deja și pot explica semnificația unor caracteristici precum stresul, sarcina, deformarea plastică și elastică, starea materiei, structura atomică a metalelor, tipurile de legături chimice, proprietățile fizice de bază ale metalelor. În procesul de învățare, elevii sunt supuși unei pregătiri de bază, care va fi utilă pentru cucerirea unor discipline specializate. Cursurile mai vechi privează diferite procese și tehnologii de fabricație în care știința materialelor și tehnologia materialelor joacă un rol semnificativ.

Cu cine să lucrați?

Cunoașterea caracteristicilor de proiectare și tehnicecaracteristicile metalelor și aliajelor vor fi utile tehnologului, inginerului sau designerului care lucrează în domeniul operării mașinilor și mecanismelor moderne. Specialiști în domeniul tehnologiei materialelor noi își pot găsi locul de muncă în industria de inginerie, auto, aviație, energie, spațiu. Recent, a existat o lipsă de specialiști cu o 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 diferite condiții.

Abilitatea de a mine metale și de a face diverseomul a obținut aliaje în timpul descompunerii sistemului comunitar primitiv. Dar, ca o știință separată, știința materialelor și tehnologia materialelor au început să fie studiate cu puțin peste 200 de ani în urmă. Începutul secolului al XVIII-lea - perioada de descoperiri a cercetătorului francez Reaumur, care a încercat mai întâi să studieze structura internă a metalelor. Studii similare au fost realizate de către producătorul englez Grignon, care în 1775 a scris un mic mesaj despre structura coloană dezvăluită de el, care se formează în timpul solidificării fierului.

În Imperiul Rus, primele lucrări științifice în domeniul științei metalelor au aparținut lui M. V. Lomonosov, care, în conducerea sa, a încercat să explice pe scurt esența diferitelor procese metalurgice.

Marele avantaj al științei metaluluiînceputul secolului al XIX-lea, când s-au dezvoltat noi metode de cercetare pentru diferite materiale. În 1831, lucrările lui P. P. Anosov au arătat oportunitatea de a investiga metalele sub microscop. După aceea, mai mulți cercetători din mai multe țări au dovedit științific transformările structurale ale metalelor în timpul răcirii continue.

O epocă de microscoape optice de o sută de ania încetat să mai existe. Tehnologia materialelor de construcție nu a putut face noi descoperiri, folosind metode depășite. 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 noi tehnologii, este posibil să crească secțiunile de metale și aliaje de până la 1000 de ori, ceea ce înseamnă că există mult mai multe motive pentru concluziile științifice.

Informații teoretice despre 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 primească următoarele abilități:

• pe structura cristalului intern al metalelor;
• despre anizotropie și izotropie. Ce a cauzat aceste proprietăți și cum pot fi afectate acestea;
• diverse defecte în structura metalelor și a aliajelor;
• despre metodele de studiere a structurii interne a materialului.

Cursuri practice în disciplina materialelor

Departamentul științelor materialelor este disponibil în fiecare universitate tehnică. În timpul unui curs dat, elevul învață următoarele metode și tehnologii:

• Bazele metalurgiei - istorie și metode moderneobține aliaje de metale. Producția de oțel și fier în cuptoare moderne. Turnarea oțelului și a fontei, metode de îmbunătățire a calității producției metalurgice. Clasificarea și marcarea oțelului, caracteristicile sale tehnice și fizice. Topirea metalelor neferoase și a aliajelor acestora, producția de aluminiu, cupru, titan și alte metale neferoase. Echipament folosit.

• Bazele științei materialelor includ studiul turnătoriei, starea sa actuală, schemele tehnologice generale de producere a pieselor turnate.
• Teoria deformării plastice, diferența dintre deformarea la rece și cea caldă, ceea ce se întărește, esența ștanțării la cald, metodele de ștanțare la rece, domeniul de utilizare a materialelor de ștanțare.
• forjare: Esența acestui proces și operațiunile de bază. Care este producția de laminare și unde este utilizată, ce echipament este necesar pentru rulare și desen. Cum se obține produsele finite pentru aceste tehnologii și unde se utilizează.
• Producția de sudură, caracteristicile sale generale și perspectivele de dezvoltare, clasificarea metodelor de sudare a diferitelor materiale. Procese fizico-chimice de sudare.
• Materiale compozite. Materiale plastice. Metode de producție, caracteristici generale. Metode de lucru cu materiale compozite. Perspective de aplicare.

Dezvoltarea modernă a științei materialelor

Recent, știința materialelor a fost primităun impuls puternic pentru dezvoltare. Nevoia de noi materiale a forțat oamenii de știință să se gândească la obținerea de metale pure și ultrapurabile, iar în prezent se lucrează pentru a crea diferite materii prime în funcție de caracteristicile calculate inițial. Tehnologia modernă a materialelor de construcție oferă 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 prezintă dezavantaje.