Znanost o materijalima i tehnologija jedna je od najvažnijih disciplina za gotovo sve studente strojarstva. Stvaranje novih razvoja koji bi mogli konkurirati na međunarodnom tržištu nemoguće je zamisliti i implementirati bez temeljitog poznavanja ove teme.
Proučavanje raspona različitih sirovina i njihovih svojstava je predmet znanosti o materijalima. Različita svojstva korištenih materijala određuju raspon njihove primjene u inženjerstvu. Unutarnja struktura metala ili kompozitne legure izravno utječe na kvalitetu proizvoda.
Osnovne značajke
Znanost o materijalima i tehnologija strukturnih materijala naglašava četiri najvažnije karakteristike bilo kojeg metala ili legure. Prije svega, to su fizikalne i mehaničke značajke koje omogućuju predviđanje operativnih i tehnoloških kvaliteta budućeg proizvoda. Glavno mehaničko svojstvoovdje je snaga - ona izravno utječe na neuništivost gotovog proizvoda pod utjecajem radnih opterećenja. Doktrina razaranja i snage jedna je od najvažnijih komponenti osnovnog kolegija "materijalna znanost i tehnologija". Ova znanost čini teorijsku osnovu za pronalaženje pravih strukturnih legura i komponenti za izradu dijelova sa željenim karakteristikama čvrstoće. Tehnološke i operativne značajke omogućuju predviđanje ponašanja gotovog proizvoda pod radnim i ekstremnim opterećenjima, izračunavanje granica čvrstoće i procjenu trajnosti cijelog mehanizma.
Glavni materijali
Tijekom posljednjih stoljeća metal je bio glavni materijal za stvaranje strojeva i mehanizama. Stoga disciplina "znanost o materijalima" veliku pažnju posvećuje znanosti o metalima - znanosti o metalima i njihovim legurama. Velik doprinos njegovom razvoju dali su sovjetski znanstvenici: Anosov P. P., Kurnakov N. S., Chernov D. K. i drugi.
Ciljevi znanosti o materijalima
Osnove znanosti o materijalima moraju proučavati budući inženjeri. Uostalom, glavna svrha uključivanja ove discipline u nastavni plan i program je naučiti studente inženjerstva da naprave pravi izbor materijala za konstruirane proizvode kako bi produžili njihov vijek trajanja.
Ostvarivanje ovog cilja pomoći će budućim inženjerima riješiti sljedeće probleme:
- Ispravno procijenite tehnička svojstva materijala analizom proizvodnih uvjetaproizvod i njegov vijek trajanja.
- Imati dobro oblikovane znanstvene ideje o stvarnim mogućnostima poboljšanja bilo kojeg svojstva metala ili legure promjenom njegove strukture.
- Upoznajte sve načine stvrdnjavanja materijala koji mogu osigurati trajnost i performanse alata i proizvoda.
- Imati ažurno znanje o glavnim skupinama korištenih materijala, svojstvima tih grupa i opsegu.
Potrebno znanje
Kolegij "Materijala i tehnologija konstrukcijskih materijala" namijenjen je onim studentima koji već razumiju i mogu objasniti značenje takvih karakteristika kao što su naprezanje, opterećenje, plastična i elastična deformacija, stanje agregacije tvari, atomsko- kristalna struktura metala, vrste kemijskih veza, osnovna fizikalna svojstva metala. U procesu studiranja studenti prolaze osnovnu obuku koja će im biti od koristi za osvajanje profilnih disciplina. Napredniji tečajevi pokrivaju različite proizvodne procese i tehnologije, u kojima znanost o materijalima i tehnologija igraju značajnu ulogu.
Tko radi?
Poznavanje konstrukcijskih značajki i tehničkih karakteristika metala i legura bit će korisno tehnologu, inženjeru ili dizajneru koji radi u području rada modernih strojeva i mehanizama. Stručnjaci iz područja tehnologije novih materijala mogu pronaći svoje mjesto rada u strojarstvu, automobilizmu, zrakoplovstvu,energetike i svemirske industrije. Nedavno je u obrambenoj industriji iu području razvoja komunikacija nedostajalo stručnjaka s diplomom iz znanosti o materijalima i tehnologije.
Razvoj znanosti o materijalima
Kao zasebna disciplina, znanost o materijalima primjer je tipične primijenjene znanosti koja objašnjava sastav, strukturu i svojstva različitih metala i njihovih legura u različitim uvjetima.
Sposobnost vađenja metala i izrade raznih legura osoba je stekla tijekom razdoblja raspadanja primitivnog komunalnog sustava. No, kao zasebna znanost, znanost o materijalima i tehnologija materijala počele su se proučavati prije nešto više od 200 godina. Početak 18. stoljeća razdoblje je otkrića francuskog enciklopedista Réaumura, koji je prvi pokušao proučiti unutarnju strukturu metala. Slične studije proveo je engleski proizvođač Grignon, koji je 1775. napisao kratko izvješće o stupastoj strukturi koju je otkrio, a koja nastaje tijekom skrućivanja željeza.
U Ruskom Carstvu, prva znanstvena djela na području metalurgije pripadala su M. V. Lomonosovu, koji je u svom priručniku pokušao ukratko objasniti bit različitih metalurških procesa.
Znanost o metalu napravila je veliki korak naprijed početkom 19. stoljeća, kada su razvijene nove metode za proučavanje različitih materijala. Godine 1831. radovi P. P. Anosova pokazali su mogućnost ispitivanja metala pod mikroskopom. Nakon toga je nekoliko znanstvenika iz niza zemalja znanstveno dokazalostrukturne transformacije u metalima tijekom njihovog kontinuiranog hlađenja.
Sto godina kasnije, era optičkih mikroskopa je prestala postojati. Tehnologija konstrukcijskih materijala nije mogla donijeti nova otkrića koristeći zastarjele metode. Optiku je zamijenila elektronika. Znanost o metalu počela je pribjegavati elektroničkim metodama promatranja, posebice difrakciji neutrona i difrakciji elektrona. Uz pomoć ovih novih tehnologija moguće je povećati presjeke metala i legura i do 1000 puta, što znači da ima puno više osnova za znanstvene zaključke.
Teoretske informacije o strukturi materijala
U procesu izučavanja discipline studenti dobivaju teorijska znanja o unutarnjoj građi metala i legura. Na kraju tečaja studenti su trebali steći sljedeće vještine i sposobnosti:
- o unutarnjoj kristalnoj strukturi metala;
- o anizotropiji i izotropiji. Što uzrokuje ova svojstva i kako se na njih može utjecati;
- o raznim nedostacima u strukturi metala i legura;
- o metodama proučavanja unutarnje strukture materijala.
Praktični studiji u disciplini znanosti o materijalima
Odjel za znanost o materijalima dostupan je na svakom tehničkom sveučilištu. Tijekom tečaja student proučava sljedeće metode i tehnologije:
Osnove metalurgije - povijest i suvremene metode proizvodnje metalnih legura. Proizvodnja čelika i željeza u modernim visokim pećima. Lijevanje čelika i lijevanog željeza, metode za poboljšanje kvalitete proizvodametalurška proizvodnja. Razvrstavanje i označavanje čelika, njegove tehničke i fizičke karakteristike. Taljenje obojenih metala i njihovih legura, proizvodnja aluminija, bakra, titana i drugih obojenih metala. Korištena oprema
- Osnove znanosti o materijalima uključuju proučavanje ljevaoničke proizvodnje, njezino trenutno stanje, opće tehnološke sheme za proizvodnju odljevaka.
- Teorija plastične deformacije, koja je razlika između hladne i vruće deformacije, što je kaljenje radom, suština vrućeg štancanja, metode hladnog žigosanja, raspon primjene materijala za štancanje.
- Kovanje: bit ovog procesa i glavne operacije. Što su proizvodi za valjanje i gdje se koristi, koja oprema je potrebna za valjanje i izvlačenje. Kako se gotovi proizvodi dobivaju korištenjem ovih tehnologija i gdje se koriste.
- Proizvodnja zavarivanja, njene opće karakteristike i perspektive razvoja, klasifikacija metoda zavarivanja za različite materijale. Fizikalno-kemijski postupci za dobivanje zavarenih spojeva.
- Kompozitni materijali. plastike. Načini dobivanja, opće karakteristike. Metode rada s kompozitnim materijalima. Izgledi za primjenu.
Moderni razvoj znanosti o materijalima
Nedavno je znanost o materijalima dobila snažan poticaj za razvoj. Potreba za novim materijalima natjerala je znanstvenike da razmišljaju o dobivanju čistih i ultračistih metala, radi se na stvaranjurazne sirovine prema početno izračunatim karakteristikama. Suvremena tehnologija konstrukcijskih materijala predlaže korištenje novih tvari umjesto standardnih metalnih. Više pažnje posvećuje se korištenju plastike, keramike, kompozitnih materijala koji imaju parametre čvrstoće koji su kompatibilni s metalnim proizvodima, ali su lišeni svojih nedostataka.
