Material Science and Technology er en af de vigtigste discipliner for næsten alle studerende, der studerer maskinteknik. Skabelsen af nye udviklinger, der kunne konkurrere på det internationale marked, er umuligt at forestille sig og implementere uden et indgående kendskab til dette emne.
At studere rækken af forskellige råmaterialer og deres egenskaber er materialevidenskabens kursus. Forskellige egenskaber ved de anvendte materialer forudbestemmer rækkevidden af deres anvendelse i teknik. Den indre struktur af et metal eller en sammensat legering påvirker direkte produktkvaliteten.
Grundlæggende funktioner
Material Science and Structural Materials Technology fremhæver de fire vigtigste egenskaber ved ethvert metal eller legering. Først og fremmest er disse fysiske og mekaniske egenskaber, der gør det muligt at forudsige de operationelle og teknologiske kvaliteter af et fremtidigt produkt. Den vigtigste mekaniske egenskabher er styrken - det påvirker direkte det færdige produkts uforgængelighed under påvirkning af arbejdsbelastninger. Læren om ødelæggelse og styrke er en af de vigtigste komponenter i grundforløbet "materialevidenskab og teknologi". Denne videnskab danner det teoretiske grundlag for at finde de rigtige strukturelle legeringer og komponenter til fremstilling af dele med de ønskede styrkeegenskaber. Teknologiske og driftsmæssige egenskaber gør det muligt at forudsige det færdige produkts opførsel under arbejds- og ekstreme belastninger, beregne styrkegrænserne og evaluere holdbarheden af hele mekanismen.
Hovedmaterialer
I de sidste århundreder har metal været hovedmaterialet til at skabe maskiner og mekanismer. Derfor lægger disciplinen "materialevidenskab" stor vægt på metalvidenskab - videnskaben om metaller og deres legeringer. Et stort bidrag til dets udvikling blev ydet af sovjetiske videnskabsmænd: Anosov P. P., Kurnakov N. S., Chernov D. K. og andre.
Material Science Goals
Det grundlæggende i materialevidenskab skal studeres af fremtidige ingeniører. Når alt kommer til alt, er hovedformålet med at inkludere denne disciplin i læseplanen at lære ingeniørstuderende at træffe det rigtige valg af materiale til konstruerede produkter for at forlænge deres levetid.
Opnåelse af dette mål vil hjælpe fremtidige ingeniører med at løse følgende problemer:
- Vurder et materiales tekniske egenskaber korrekt ved at analysere fremstillingsbetingelserneprodukt og dets brugstid.
- At have velformede videnskabelige ideer om de reelle muligheder for at forbedre et metals eller en legerings egenskaber ved at ændre dets struktur.
- Kend til alle måder at hærde materialer på, der kan sikre holdbarheden og ydeevnen af værktøjer og produkter.
- Ha up-to-date viden om de vigtigste grupper af anvendte materialer, disse gruppers egenskaber og omfanget.
Nødvendig viden
Kurset "Materialvidenskab og -teknologi af strukturelle materialer" er beregnet til de studerende, der allerede forstår og kan forklare betydningen af sådanne karakteristika som stress, belastning, plastisk og elastisk deformation, stoffets aggregeringstilstand, atomare- metallers krystalstruktur, typer af kemiske bindinger, metallers grundlæggende fysiske egenskaber. I processen med at studere gennemgår eleverne grundlæggende træning, som vil være nyttig for dem til at erobre profildisciplinerne. Mere avancerede kurser dækker forskellige fremstillingsprocesser og teknologier, hvor materialevidenskab og teknologi spiller en væsentlig rolle.
Hvem arbejder?
Kendskab til designegenskaber og tekniske egenskaber ved metaller og legeringer vil være nyttigt for en teknolog, ingeniør eller designer, der arbejder inden for drift af moderne maskiner og mekanismer. Specialister inden for ny materialeteknologi kan finde deres arbejdsplads inden for teknik, bilindustrien, luftfart,energi- og rumindustrien. På det seneste har der været mangel på specialister med en diplomuddannelse i materialevidenskab og teknologi i forsvarsindustrien og inden for kommunikationsudvikling.
Udvikling af materialevidenskab
Som en separat disciplin er materialevidenskab et eksempel på en typisk anvendt videnskab, der forklarer sammensætningen, strukturen og egenskaberne af forskellige metaller og deres legeringer under forskellige forhold.
Evnen til at udvinde metal og lave forskellige legeringer blev erhvervet af en person i perioden med nedbrydning af det primitive kommunale system. Men som en separat videnskab begyndte man for lidt over 200 år siden at studere materialevidenskab og materialeteknologi. Begyndelsen af det 18. århundrede er perioden med opdagelser af den franske encyklopædist Réaumur, som var den første til at forsøge at studere metallers indre struktur. Lignende undersøgelser blev udført af den engelske fabrikant Grignon, som i 1775 skrev en kort rapport om den søjlestruktur, han opdagede, og som dannes under jernets størkning.
I det russiske imperium tilhørte de første videnskabelige værker inden for metallurgi M. V. Lomonosov, som i sin manual kort forsøgte at forklare essensen af forskellige metallurgiske processer.
Metalvidenskaben tog et stort spring fremad i begyndelsen af det 19. århundrede, da nye metoder til at studere forskellige materialer blev udviklet. I 1831 viste P. P. Anosovs værker muligheden for at undersøge metaller under et mikroskop. Derefter beviste flere forskere fra en række lande videnskabeligtstrukturelle transformationer i metaller under deres kontinuerlige afkøling.
Hundrede år senere er æraen med optiske mikroskoper holdt op med at eksistere. Teknologien af strukturelle materialer kunne ikke gøre nye opdagelser ved hjælp af forældede metoder. Optikken er blevet erstattet af elektronik. Metalvidenskab begyndte at ty til elektroniske observationsmetoder, især neutrondiffraktion og elektrondiffraktion. Ved hjælp af disse nye teknologier er det muligt at øge sektionerne af metaller og legeringer op til 1000 gange, hvilket betyder, at der er meget mere grundlag for videnskabelige konklusioner.
Teoretisk information om materialernes struktur
I processen med at studere disciplinen modtager eleverne teoretisk viden om den indre struktur af metaller og legeringer. Ved afslutningen af kurset skal eleverne have tilegnet sig følgende færdigheder og evner:
- om metallers indre krystalstruktur;
- om anisotropi og isotropi. Hvad forårsager disse egenskaber, og hvordan de kan påvirkes;
- om forskellige defekter i strukturen af metaller og legeringer;
- om metoder til at studere materialets indre struktur.
Praktiske studier i disciplinen materialevidenskab
Afdelingen for materialevidenskab er tilgængelig på alle tekniske universiteter. I løbet af et givet kursus studerer den studerende følgende metoder og teknologier:
Fundamentals of metallurgi - historie og moderne metoder til fremstilling af metallegeringer. Produktion af stål og jern i moderne højovne. Hældning af stål og støbejern, metoder til forbedring af produktkvalitetenmetallurgisk produktion. Klassificering og mærkning af stål, dets tekniske og fysiske egenskaber. Smeltning af ikke-jernholdige metaller og deres legeringer, fremstilling af aluminium, kobber, titanium og andre ikke-jernholdige metaller. Brugt udstyr
- Det grundlæggende i materialevidenskab omfatter studiet af støberiproduktion, dens nuværende tilstand, generelle teknologiske skemaer til fremstilling af støbegods.
- Teori om plastisk deformation, hvad er forskellen mellem kold og varm deformation, hvad er arbejdshærdning, essensen af varmstempling, koldstemplingsmetoder, anvendelsesområdet for stemplingsmaterialer.
- Smedning: essensen af denne proces og de vigtigste operationer. Hvad er rullende produkter, og hvor bruges det, hvilket udstyr kræves for at rulle og trække. Hvordan opnås færdige produkter ved hjælp af disse teknologier, og hvor de bruges.
- Svejseproduktion, dens generelle karakteristika og udviklingsmuligheder, klassificering af svejsemetoder til forskellige materialer. Fysisk-kemiske processer til opnåelse af svejsninger.
- Kompositmaterialer. Plast. Metoder til opnåelse af generelle karakteristika. Metoder til at arbejde med kompositmaterialer. Ansøgningsudsigter.
Moderne udvikling af materialevidenskab
For nylig har materialevidenskab fået en kraftig drivkraft til udvikling. Behovet for nye materialer fik forskere til at tænke på at opnå rene og ultrarene metaller, der arbejdes på at skabeforskellige råvarer i henhold til oprindeligt beregnede egenskaber. Moderne teknologi af strukturelle materialer foreslår brugen af nye stoffer i stedet for standard metal. Der lægges mere vægt på brugen af plast, keramik, kompositmaterialer, der har styrkeparametre, der er kompatible med metalprodukter, men som er blottet for deres ulemper.
