Az anyagtudomány és -technológia szinte minden gépészmérnöki hallgató számára az egyik legfontosabb tudományág. A nemzetközi piacon versenyképes új fejlesztések létrehozása elképzelhetetlen és megvalósíthatatlan a téma alapos ismerete nélkül.
A különféle alapanyagok körének és tulajdonságaik tanulmányozása az anyagtudomány tárgya. A felhasznált anyagok különféle tulajdonságai előre meghatározzák a mérnöki alkalmazási kört. A fém vagy összetett ötvözet belső szerkezete közvetlenül befolyásolja a termék minőségét.
Alapvető funkciók
Az anyagtudomány és a szerkezeti anyagtechnológia kiemeli bármely fém vagy ötvözet négy legfontosabb jellemzőjét. Először is ezek olyan fizikai és mechanikai jellemzők, amelyek lehetővé teszik egy jövőbeli termék működési és technológiai tulajdonságainak előrejelzését. A fő mechanikai tulajdonságitt van az erő - ez közvetlenül befolyásolja a késztermék elpusztíthatatlanságát a munkaterhelések hatására. A rombolás és az erő doktrínája az „anyagtudomány és technológia” alapszak egyik legfontosabb eleme. Ez a tudomány képezi az elméleti alapot a megfelelő szerkezeti ötvözetek és alkatrészek megtalálásához a kívánt szilárdsági jellemzőkkel rendelkező alkatrészek gyártásához. A technológiai és működési jellemzők lehetővé teszik a késztermék viselkedésének előrejelzését munka- és szélsőséges terhelés mellett, a szilárdsági határok kiszámítását és a teljes mechanizmus tartósságának értékelését.
Fő anyagok
Az elmúlt évszázadokban a fém volt a fő anyag a gépek és mechanizmusok létrehozásához. Ezért az "anyagtudomány" tudományág nagy figyelmet fordít a fémtudományra - a fémek és ötvözeteik tudományára. Fejlesztéséhez nagy mértékben hozzájárultak a szovjet tudósok: Anosov P. P., Kurnakov N. S., Chernov D. K. és mások.
Anyagtudományi célok
Az anyagtudomány alapjait a leendő mérnököknek meg kell tanulniuk. Végtére is, ennek a tudományágnak a tantervbe való felvételének fő célja az, hogy megtanítsa a mérnökhallgatókat arra, hogy megfelelő anyagot válasszanak a tervezett termékekhez, hogy meghosszabbítsák azok élettartamát.
E cél elérése segít a jövőbeli mérnököknek megoldani a következő problémákat:
- Egy anyag műszaki tulajdonságainak helyes értékelése a gyártási feltételek elemzéséveltermék és hasznos élettartama.
- Jól megalapozott tudományos elképzelések birtoklása a fém vagy ötvözet tulajdonságainak szerkezetének megváltoztatásával történő javításának valós lehetőségeiről.
- Ismerje meg az anyagok keményítésének összes módját, amelyek biztosítják a szerszámok és termékek tartósságát és teljesítményét.
- Nagyszerű ismeretekkel rendelkezik a felhasznált anyagok főbb csoportjairól, ezek tulajdonságairól és alkalmazási köréről.
Szükséges tudás
A „Szerkezeti anyagok anyagtudománya és technológiája” kurzus azoknak a hallgatóknak szól, akik már értik és meg tudják magyarázni az olyan jellemzők jelentését, mint a feszültség, terhelés, képlékeny és rugalmas alakváltozás, anyaghalmazállapot, atom- a fémek kristályszerkezete, a kémiai kötések típusai, a fémek alapvető fizikai tulajdonságai. A tanulás során a hallgatók alapképzésen vesznek részt, amely hasznos lesz számukra a profiltudományok meghódításában. A haladóbb tanfolyamok különféle gyártási folyamatokat és technológiákat fednek le, amelyekben az anyagtudomány és a technológia jelentős szerepet játszik.
Kik dolgoznak?
A fémek és ötvözetek tervezési jellemzőinek és műszaki jellemzőinek ismerete hasznos lesz a modern gépek és mechanizmusok üzemeltetése területén dolgozó technológusok, mérnökök vagy tervezők számára. Az új anyagtechnológia területén dolgozó szakemberek a mérnöki, autóipari, repülési,energia- és űripar. Az utóbbi időben hiány mutatkozott a védelmi iparban és a kommunikációfejlesztés területén anyagtudományi és technológiai végzettségű szakemberekből.
Anyagtudomány fejlesztése
Az anyagtudomány, mint külön tudományág, egy tipikus alkalmazott tudomány példája, amely a különböző fémek és ötvözeteik összetételét, szerkezetét és tulajdonságait magyarázza el különböző körülmények között.
A fém kivonására és a különféle ötvözetek előállítására való képességet egy személy a primitív közösségi rendszer bomlásának időszakában sajátította el. De mint külön tudomány, az anyagtudományt és az anyagtechnológiát valamivel több mint 200 évvel ezelőtt kezdték el tanulmányozni. A 18. század eleje Réaumur francia enciklopédista felfedezéseinek időszaka, aki elsőként próbálta meg tanulmányozni a fémek belső szerkezetét. Hasonló vizsgálatokat végzett az angol Grignon gyáros is, aki 1775-ben írt egy rövid jelentést az általa felfedezett oszlopos szerkezetről, amely a vas megszilárdulása során keletkezik.
Az Orosz Birodalomban a kohászat területén az első tudományos munkák M. V. Lomonoszovhoz tartoztak, aki kézikönyvében megpróbálta röviden elmagyarázni a különféle kohászati eljárások lényegét.
A fémtudomány nagyot ugrott előre a 19. század elején, amikor új módszereket fejlesztettek ki a különféle anyagok tanulmányozására. 1831-ben P. P. Anosov munkái megmutatták a fémek mikroszkóp alatti vizsgálatának lehetőségét. Ezt követően számos ország tudósa tudományosan bebizonyítottaszerkezeti átalakulások a fémekben folyamatos hűtésük során.
Száz évvel később az optikai mikroszkópok korszaka megszűnt létezni. A szerkezeti anyagok technológiája elavult módszerekkel nem tudott új felfedezéseket tenni. Az optikát elektronika váltotta fel. A fémtudomány elkezdte az elektronikus megfigyelési módszereket, különösen a neutrondiffrakciót és az elektrondiffrakciót alkalmazni. Ezen új technológiák segítségével akár 1000-szeresére is növelhető a fémek és ötvözetek metszete, ami azt jelenti, hogy sokkal több okunk van tudományos következtetésekre.
Elméleti információk az anyagok szerkezetéről
A tudományág tanulmányozása során a hallgatók elméleti ismereteket kapnak a fémek és ötvözetek belső szerkezetéről. A kurzus végén a hallgatóknak el kell sajátítaniuk a következő készségeket és képességeket:
- a fémek belső kristályszerkezetéről;
- az anizotrópiáról és izotrópiáról. Mi okozza ezeket a tulajdonságokat, és hogyan lehet őket befolyásolni;
- a fémek és ötvözetek szerkezetének különböző hibáiról;
- az anyag belső szerkezetének vizsgálati módszereiről.
Gyakorlati tanulmányok az anyagtudomány tudományágában
Anyagtudományi tanszék minden műszaki egyetemen elérhető. Egy adott kurzus során a hallgató az alábbi módszereket és technológiákat tanulja:
A kohászat alapjai – a fémötvözetek előállításának története és modern módszerei. Acél és vas gyártása modern kohókban. Acél és öntöttvas öntése, termékminőség javítási módszerekkohászati termelés. Az acél osztályozása és jelölése, műszaki és fizikai jellemzői. Színesfémek és ötvözeteik olvasztása, alumínium, réz, titán és egyéb színesfémek gyártása. Használt berendezések
- Az anyagtudomány alapjai közé tartozik az öntödei termelés tanulmányozása, jelenlegi állapota, az öntvénygyártás általános technológiai sémája.
- A képlékeny alakváltozás elmélete, mi a különbség a hideg- és a melegalakítás között, mi a munkaedzés, a melegsajtolás lényege, a hidegsajtolási módszerek, a sajtolóanyagok alkalmazási köre.
- Kovácsolás: ennek a folyamatnak a lényege és a fő műveletek. Mik azok a hengerelt termékek és hol használják, milyen felszerelés szükséges a hengerléshez, húzáshoz. Hogyan készülnek a késztermékek ezekkel a technológiákkal, és hol használják őket.
- Hegesztési gyártás, általános jellemzői és fejlődési kilátásai, hegesztési módszerek osztályozása különböző anyagokhoz. Fiziko-kémiai eljárások hegesztési varratok előállítására.
- Kompozit anyagok. Műanyagok. Megszerzési módszerek, általános jellemzők. A kompozit anyagok megmunkálásának módszerei. Pályázati lehetőségek.
Az anyagtudomány modern fejlődése
Az utóbbi időben az anyagtudomány erőteljes lendületet kapott a fejlődés felé. Az új anyagok iránti igény arra késztette a tudósokat, hogy elgondolkodjanak a tiszta és ultratiszta fémek megszerzésén, a létrehozásuk folyamatban vankülönféle nyersanyagok az eredetileg számított jellemzőknek megfelelően. A szerkezeti anyagok modern technológiája a hagyományos fémek helyett új anyagok alkalmazását javasolja. Nagyobb figyelmet fordítanak az olyan műanyagok, kerámiák, kompozit anyagok használatára, amelyek szilárdsági paraméterei kompatibilisek a fémtermékekkel, de mentesek azok hátrányaitól.
