Materiālzinātne un tehnoloģija ir viena no svarīgākajām disciplīnām gandrīz visiem studentiem, kuri studē mašīnbūvi. Jaunu izstrādņu radīšana, kas spētu konkurēt starptautiskajā tirgū, nav iedomājama un īstenojama bez pamatīgām zināšanām par šo tēmu.
Dažādu izejvielu klāsta un to īpašību izpēte ir materiālzinātnes kurss. Dažādas izmantoto materiālu īpašības nosaka to pielietojuma diapazonu inženierzinātnēs. Metāla vai kompozītmateriālu sakausējuma iekšējā struktūra tieši ietekmē izstrādājuma kvalitāti.
Pamatfunkcijas
Materiālzinātne un konstrukciju materiālu tehnoloģija izceļ četras vissvarīgākās jebkura metāla vai sakausējuma īpašības. Pirmkārt, tās ir fiziskas un mehāniskas īpašības, kas ļauj paredzēt nākotnes produkta darbības un tehnoloģiskās īpašības. Galvenā mehāniskā īpašībašeit ir spēks - tas tieši ietekmē gatavā produkta nesagraujamību darba slodžu ietekmē. Iznīcināšanas un spēka doktrīna ir viena no svarīgākajām pamatkursa "materiālzinātne un tehnoloģija" sastāvdaļām. Šī zinātne veido teorētisko pamatu pareizo strukturālo sakausējumu un komponentu atrašanai detaļu ar vēlamajiem stiprības raksturlielumiem ražošanai. Tehnoloģiskās un ekspluatācijas īpašības ļauj prognozēt gatavā produkta uzvedību darba un ekstremālās slodzēs, aprēķināt stiprības robežas un novērtēt visa mehānisma izturību.
Galvenie materiāli
Pēdējo gadsimtu laikā metāls ir bijis galvenais mašīnu un mehānismu radīšanas materiāls. Tāpēc disciplīna "materiālzinātne" lielu uzmanību pievērš metālzinātnei - zinātnei par metāliem un to sakausējumiem. Lielu ieguldījumu tās attīstībā sniedza padomju zinātnieki: Anosovs P. P., Kurnakovs N. S., Černovs D. K. un citi.
Materiālzinātnes mērķi
Materiālzinātnes pamati ir jāapgūst topošajiem inženieriem. Galu galā galvenais mērķis, iekļaujot šo disciplīnu mācību programmā, ir mācīt inženierzinātņu studentus pareizi izvēlēties inženierijas izstrādājumu materiālus, lai pagarinātu to kalpošanas laiku.
Šī mērķa sasniegšana palīdzēs nākamajiem inženieriem atrisināt šādas problēmas:
- Pareizi novērtējiet materiāla tehniskās īpašības, analizējot ražošanas apstākļusprodukts un tā lietošanas laiks.
- Lai būtu labi veidoti zinātniski priekšstati par reālajām iespējām uzlabot jebkuras metāla vai sakausējuma īpašības, mainot tā struktūru.
- Ziniet par visiem materiālu sacietēšanas veidiem, kas var nodrošināt instrumentu un izstrādājumu izturību un veiktspēju.
- Jums ir jaunākās zināšanas par galvenajām izmantoto materiālu grupām, šo grupu īpašībām un darbības jomu.
Nepieciešamās zināšanas
Kurss "Materiālzinātne un būvmateriālu tehnoloģija" paredzēts tiem studentiem, kuri jau saprot un spēj izskaidrot tādu raksturlielumu nozīmi kā spriegums, slodze, plastiskā un elastīgā deformācija, vielas agregācijas stāvoklis, atomu- metālu kristāliskā struktūra, ķīmisko saišu veidi, metālu fizikālās pamatīpašības. Mācību procesā studenti iziet pamata apmācību, kas viņiem noderēs profila disciplīnu iekarošanai. Padziļināti kursi aptver dažādus ražošanas procesus un tehnoloģijas, kurās liela nozīme ir materiālu zinātnei un tehnoloģijām.
Kas strādā?
Zināšanas par metālu un sakausējumu konstrukcijas īpatnībām un tehniskajiem parametriem noderēs tehnologam, inženierim vai konstruktoram, kas strādā mūsdienīgu mašīnu un mehānismu darbības jomā. Jauno materiālu tehnoloģiju jomas speciālisti var atrast savu darba vietu inženierzinātnēs, autobūvē, aviācijā,enerģētikas un kosmosa rūpniecība. Pēdējā laikā aizsardzības nozarē un komunikāciju attīstības jomā pietrūkst speciālistu ar diplomu materiālzinātnē un tehnoloģijā.
Materiālzinātnes attīstība
Materiālzinātne kā atsevišķa disciplīna ir tipiskas lietišķās zinātnes piemērs, kas izskaidro dažādu metālu un to sakausējumu sastāvu, struktūru un īpašības dažādos apstākļos.
Prasmi iegūt metālu un izgatavot dažādus sakausējumus cilvēks ieguva primitīvās komunālās sistēmas sadalīšanās periodā. Bet kā atsevišķu zinātni materiālu zinātne un materiālu tehnoloģija sāka pētīt nedaudz vairāk nekā pirms 200 gadiem. 18. gadsimta sākums ir franču enciklopēdista Reaumura atklājumu periods, kurš pirmais mēģināja pētīt metālu iekšējo uzbūvi. Līdzīgus pētījumus veica angļu rūpnieks Grignons, kurš 1775. gadā uzrakstīja īsu ziņojumu par viņa atklāto kolonnu struktūru, kas veidojas dzelzs sacietēšanas laikā.
Krievijas impērijā pirmie zinātniskie darbi metalurģijas jomā piederēja M. V. Lomonosovam, kurš savā rokasgrāmatā mēģināja īsi izskaidrot dažādu metalurģijas procesu būtību.
Metālzinātne lielu lēcienu uz priekšu veica 19. gadsimta sākumā, kad tika izstrādātas jaunas metodes dažādu materiālu pētīšanai. 1831. gadā P. P. Anosova darbi parādīja iespēju izmeklēt metālus mikroskopā. Pēc tam vairāki zinātnieki no vairākām valstīm zinātniski pierādījastrukturālās pārvērtības metālos to nepārtrauktas dzesēšanas laikā.
Simts gadus vēlāk optisko mikroskopu laikmets ir beidzis pastāvēt. Strukturālo materiālu tehnoloģija nevarēja radīt jaunus atklājumus, izmantojot novecojušas metodes. Optika ir aizstāta ar elektroniku. Metāla zinātne sāka izmantot elektroniskās novērošanas metodes, jo īpaši neitronu difrakciju un elektronu difrakciju. Ar šo jauno tehnoloģiju palīdzību ir iespējams palielināt metālu un sakausējumu sekcijas līdz pat 1000 reizēm, kas nozīmē, ka zinātniskiem secinājumiem ir daudz vairāk pamata.
Teorētiskā informācija par materiālu uzbūvi
Disciplīnas apguves procesā studenti iegūst teorētiskās zināšanas par metālu un sakausējumu iekšējo uzbūvi. Kursa beigās studentiem jābūt apgūtām šādām prasmēm un iemaņām:
- par metālu iekšējo kristālisko struktūru;
- par anizotropiju un izotropiju. Kas izraisa šīs īpašības un kā tās var ietekmēt;
- par dažādiem metālu un sakausējumu struktūras defektiem;
- par materiāla iekšējās struktūras izpētes metodēm.
Praktiskās studijas materiālzinātnes disciplīnā
Materiālzinātnes katedra ir pieejama katrā tehniskajā augstskolā. Dotā kursa laikā students apgūst šādas metodes un tehnoloģijas:
Metalurģijas pamati - metālu sakausējumu ražošanas vēsture un mūsdienu metodes. Tērauda un dzelzs ražošana modernās domnas krāsnīs. Tērauda un čuguna liešana, metodes produktu kvalitātes uzlabošanaimetalurģijas ražošana. Tērauda klasifikācija un marķēšana, tā tehniskās un fizikālās īpašības. Krāsaino metālu un to sakausējumu kausēšana, alumīnija, vara, titāna un citu krāsaino metālu ražošana. Izmantotais aprīkojums
- Materiālzinātnes pamati ietver lietuvju ražošanas izpēti, tās pašreizējo stāvokli, lējumu ražošanas vispārējās tehnoloģiskās shēmas.
- Plastiskās deformācijas teorija, kāda ir atšķirība starp auksto un karsto deformāciju, kas ir darba rūdīšana, karstās štancēšanas būtība, aukstās štancēšanas metodes, štancēšanas materiālu pielietojuma diapazons.
- Kalšana: šī procesa būtība un galvenās darbības. Kas ir velmēšanas izstrādājumi un kur tos izmanto, kāds aprīkojums nepieciešams velmēšanai un vilkšanai. Kā tiek iegūti gatavie produkti, izmantojot šīs tehnoloģijas, un kur tie tiek izmantoti.
- Metināšanas ražošana, tās vispārīgie raksturojumi un attīstības perspektīvas, dažādu materiālu metināšanas metožu klasifikācija. Fizikāli ķīmiskie procesi metināto šuvju iegūšanai.
- Kompozītmateriāli. Plastmasas. Iegūšanas metodes, vispārīgie raksturojumi. Metodes darbam ar kompozītmateriāliem. Pieteikšanās perspektīvas.
Materiālzinātnes mūsdienu attīstība
Pēdējā laikā materiālu zinātne ir saņēmusi spēcīgu impulsu attīstībai. Nepieciešamība pēc jauniem materiāliem lika zinātniekiem domāt par tīru un īpaši tīru metālu iegūšanu, notiek darbs pie radīšanasdažādas izejvielas atbilstoši sākotnēji aprēķinātajām īpašībām. Mūsdienu konstrukciju materiālu tehnoloģija iesaka izmantot jaunas, nevis standarta metāla vielas. Lielāka uzmanība tiek pievērsta plastmasas, keramikas, kompozītmateriālu izmantošanai, kuru stiprības parametri ir saderīgi ar metālizstrādājumiem, bet kuriem nav trūkumu.
