Material Science and Technology är en av de viktigaste disciplinerna för nästan alla studenter som studerar maskinteknik. Skapandet av nya utvecklingar som skulle kunna konkurrera på den internationella marknaden är omöjligt att föreställa sig och genomföra utan en grundlig kunskap om detta ämne.
Att studera utbudet av olika råvaror och deras egenskaper är materialvetenskapens kurs. Olika egenskaper hos de använda materialen bestämmer räckvidden för deras tillämpning inom teknik. Den inre strukturen hos en metall eller kompositlegering påverkar direkt produktkvaliteten.
Grundläggande funktioner
Material Science and Structural Materials Technology framhäver de fyra viktigaste egenskaperna hos vilken metall eller legering som helst. Först och främst är dessa fysiska och mekaniska egenskaper som gör det möjligt att förutsäga de operativa och tekniska egenskaperna hos en framtida produkt. Den huvudsakliga mekaniska egenskapenhär är styrkan - det påverkar direkt den färdiga produktens oförstörbarhet under påverkan av arbetsbelastningar. Läran om förstörelse och styrka är en av de viktigaste komponenterna i grundkursen "materialvetenskap och teknik". Denna vetenskap utgör den teoretiska grunden för att hitta rätt strukturella legeringar och komponenter för tillverkning av delar med önskade hållfasthetsegenskaper. Tekniska och operativa egenskaper gör det möjligt att förutsäga beteendet hos den färdiga produkten under arbets- och extrema belastningar, beräkna hållfasthetsgränserna och utvärdera hållbarheten för hela mekanismen.
Huvudmaterial
Under de senaste århundradena har metall varit huvudmaterialet för att skapa maskiner och mekanismer. Därför ägnar disciplinen "materialvetenskap" stor uppmärksamhet åt metallvetenskap - vetenskapen om metaller och deras legeringar. Ett stort bidrag till dess utveckling gavs av sovjetiska vetenskapsmän: Anosov P. P., Kurnakov N. S., Chernov D. K. och andra.
Material Science Goals
Grunderna i materialvetenskap krävs för att studeras av framtida ingenjörer. När allt kommer omkring är huvudsyftet med att inkludera denna disciplin i läroplanen att lära ingenjörsstudenter att göra rätt val av material för tekniska produkter för att förlänga deras livslängd.
Att uppnå detta mål kommer att hjälpa framtida ingenjörer att lösa följande problem:
- Bedöm de tekniska egenskaperna hos ett material korrekt genom att analysera tillverkningsförhållandenaprodukten och dess livslängd.
- Att ha välformade vetenskapliga idéer om de verkliga möjligheterna att förbättra alla egenskaper hos en metall eller legering genom att ändra dess struktur.
- Känn till alla sätt att härda material som kan säkerställa hållbarhet och prestanda hos verktyg och produkter.
- Ha uppdaterad kunskap om huvudgrupperna av material som används, egenskaperna hos dessa grupper och omfattningen.
Nödvändig kunskap
Kursen "Materials Science and Technology of Structural Materials" är avsedd för de studenter som redan förstår och kan förklara innebörden av sådana egenskaper som spänning, belastning, plastisk och elastisk deformation, materias aggregationstillstånd, atomär- metallers kristallstruktur, typer av kemiska bindningar, grundläggande fysikaliska egenskaper hos metaller. Under studieprocessen genomgår studenterna grundläggande utbildning, vilket kommer att vara användbart för dem att erövra profildisciplinerna. Mer avancerade kurser täcker olika tillverkningsprocesser och teknologier, där materialvetenskap och teknik spelar en viktig roll.
Vem jobbar?
Kunskaper om designegenskaper och tekniska egenskaper hos metaller och legeringar kommer att vara till nytta för en teknolog, ingenjör eller designer som arbetar inom driftområdet för moderna maskiner och mekanismer. Specialister inom området ny materi alteknik kan hitta sin arbetsplats inom teknik, fordon, flyg,energi- och rymdindustrin. Den senaste tiden har det varit brist på specialister med examen i materialvetenskap och teknik inom försvarsindustrin och inom området kommunikationsutveckling.
Utveckling av materialvetenskap
Som en separat disciplin är materialvetenskap ett exempel på en typisk tillämpad vetenskap som förklarar sammansättningen, strukturen och egenskaperna hos olika metaller och deras legeringar under olika förhållanden.
Förmågan att extrahera metall och tillverka olika legeringar förvärvades av en person under perioden av nedbrytning av det primitiva kommunala systemet. Men som en separat vetenskap började materialvetenskap och materi alteknik studeras för lite över 200 år sedan. Början av 1700-talet är en period av upptäckter av den franske encyklopedisten Réaumur, som var den första som försökte studera metallernas inre struktur. Liknande studier utfördes av den engelske tillverkaren Grignon, som 1775 skrev en kort rapport om den kolumnstruktur han upptäckt, som bildas under stelningen av järn.
I det ryska imperiet tillhörde de första vetenskapliga verken inom metallurgi M. V. Lomonosov, som i sin manual försökte kortfattat förklara essensen av olika metallurgiska processer.
Metalvetenskap tog ett stort steg framåt i början av 1800-talet, då nya metoder för att studera olika material utvecklades. År 1831 visade P. P. Anosovs verk möjligheten att undersöka metaller under ett mikroskop. Efter det har flera forskare från ett antal länder vetenskapligt bevisatstrukturella omvandlingar i metaller under deras kontinuerliga kylning.
Hundra år senare har eran med optiska mikroskop upphört att existera. Tekniken för strukturella material kunde inte göra nya upptäckter med föråldrade metoder. Optik har ersatts av elektronik. Metallvetenskapen började ta till elektroniska observationsmetoder, i synnerhet neutrondiffraktion och elektrondiffraktion. Med hjälp av dessa nya teknologier är det möjligt att öka sektionerna av metaller och legeringar upp till 1000 gånger, vilket gör att det finns mycket mer grund för vetenskapliga slutsatser.
Teoretisk information om materialstruktur
I processen att studera disciplinen får eleverna teoretiska kunskaper om den inre strukturen hos metaller och legeringar. Vid slutet av kursen ska studenterna ha förvärvat följande färdigheter och förmågor:
- om metallers inre kristallstruktur;
- om anisotropi och isotropi. Vad orsakar dessa egenskaper och hur de kan påverkas;
- om olika defekter i strukturen hos metaller och legeringar;
- om metoder för att studera materialets inre struktur.
Praktiska studier i ämnet materialvetenskap
Institutionen för materialvetenskap finns på alla tekniska universitet. Under loppet av en viss kurs studerar studenten följande metoder och teknologier:
Fundamentals of metallurgy - historia och moderna metoder för att tillverka metallegeringar. Tillverkning av stål och järn i moderna masugnar. Gjutning av stål och gjutjärn, metoder för att förbättra produktkvalitetenmetallurgisk produktion. Klassificering och märkning av stål, dess tekniska och fysiska egenskaper. Smältning av icke-järnmetaller och deras legeringar, framställning av aluminium, koppar, titan och andra icke-järnmetaller. Utrustning som används
- Grunderna i materialvetenskap inkluderar studiet av gjuteriproduktion, dess nuvarande tillstånd, allmänna tekniska system för att tillverka gjutgods.
- Teori om plastisk deformation, vad är skillnaden mellan kall och varm deformation, vad är arbetshärdning, essensen av varmstansning, kallpressningsmetoder, användningsområde för stämplingsmaterial.
- Smidning: kärnan i denna process och huvudoperationerna. Vad är valsprodukter och var används det, vilken utrustning krävs för valsning och dragning. Hur färdiga produkter erhålls med dessa tekniker och var de används.
- Svetsproduktion, dess allmänna egenskaper och utvecklingsmöjligheter, klassificering av svetsmetoder för olika material. Fysikalisk-kemiska processer för att erhålla svetsar.
- Kompositmaterial. Plast. Metoder för att erhålla allmänna egenskaper. Metoder för att arbeta med kompositmaterial. Ansökningsmöjligheter.
Modern utveckling av materialvetenskap
Nyligen har materialvetenskap fått en kraftfull drivkraft till utveckling. Behovet av nya material fick forskare att tänka på att skaffa rena och ultrarena metaller, arbete pågår för att skapaolika råvaror enligt initi alt beräknade egenskaper. Modern teknik för strukturella material föreslår användningen av nya ämnen istället för standardmetaller. Mer uppmärksamhet ägnas åt användningen av plast, keramik, kompositmaterial som har hållfasthetsparametrar som är kompatibla med metallprodukter, men som saknar sina nackdelar.
