Materialen Wetenschap en Technologie is een van de belangrijkste disciplines voor bijna alle studenten die werktuigbouwkunde studeren. Het creëren van nieuwe ontwikkelingen die kunnen concurreren op de internationale markt is onmogelijk voor te stellen en te implementeren zonder een grondige kennis van dit onderwerp.
Het bestuderen van het bereik van verschillende grondstoffen en hun eigenschappen is de cursus van materiaalkunde. Verschillende eigenschappen van de gebruikte materialen bepalen vooraf het bereik van hun toepassing in de techniek. De interne structuur van een metaal- of composietlegering is rechtstreeks van invloed op de productkwaliteit.
Basisfuncties
Materialenwetenschap en structurele materia altechnologie benadrukken de vier belangrijkste kenmerken van elk metaal of elke legering. Allereerst zijn dit fysieke en mechanische kenmerken die het mogelijk maken om de operationele en technologische kwaliteiten van een toekomstig product te voorspellen. De belangrijkste mechanische eigenschap:hier is de kracht - het heeft direct invloed op de onverwoestbaarheid van het eindproduct onder invloed van werkbelasting. De leer van vernietiging en kracht is een van de belangrijkste onderdelen van de basiscursus "materiaalwetenschap en technologie". Deze wetenschap vormt de theoretische basis voor het vinden van de juiste structurele legeringen en componenten voor het vervaardigen van onderdelen met de gewenste sterkte-eigenschappen. Technologische en operationele kenmerken maken het mogelijk om het gedrag van het eindproduct onder werk- en extreme belastingen te voorspellen, de sterktelimieten te berekenen en de duurzaamheid van het gehele mechanisme te evalueren.
Belangrijkste materialen
In de afgelopen eeuwen was metaal het belangrijkste materiaal voor het maken van machines en mechanismen. Daarom besteedt de discipline "materiaalwetenschap" veel aandacht aan metaalwetenschap - de wetenschap van metalen en hun legeringen. Een grote bijdrage aan de ontwikkeling ervan werd geleverd door Sovjet-wetenschappers: Anosov P. P., Kurnakov N. S., Chernov D. K. en anderen.
Materialen Wetenschapsdoelen
De basisprincipes van materiaalkunde moeten worden bestudeerd door toekomstige ingenieurs. Het belangrijkste doel van het opnemen van deze discipline in het curriculum is immers om technische studenten te leren de juiste materiaalkeuze te maken voor technische producten om hun levensduur te verlengen.
Het bereiken van dit doel zal toekomstige ingenieurs helpen om de volgende problemen op te lossen:
- Beoordeel de technische eigenschappen van een materiaal correct door de productieomstandigheden te analyserenproduct en zijn levensduur.
- Goed gevormde wetenschappelijke ideeën hebben over de werkelijke mogelijkheden om eigenschappen van een metaal of legering te verbeteren door de structuur ervan te veranderen.
- Weet over alle manieren om materialen te harden die de duurzaamheid en prestaties van gereedschappen en producten kunnen garanderen.
- Actuele kennis hebben van de hoofdgroepen van gebruikte materialen, de eigenschappen van deze groepen en de reikwijdte.
Noodzakelijke kennis
De cursus "Materialenwetenschap en -technologie van structurele materialen" is bedoeld voor studenten die de betekenis van kenmerken als spanning, belasting, plastische en elastische vervorming, aggregatietoestand van materie, atomaire kristalstructuur van metalen, soorten chemische bindingen, fysieke basiseigenschappen van metalen. Tijdens het studeren ondergaan studenten een basisopleiding, die voor hen nuttig zal zijn om de profieldisciplines te overwinnen. Meer geavanceerde cursussen behandelen verschillende productieprocessen en technologieën, waarin materiaalwetenschap en technologie een belangrijke rol spelen.
Wie werken?
Kennis van de ontwerpkenmerken en technische kenmerken van metalen en legeringen zal nuttig zijn voor een technoloog, ingenieur of ontwerper die werkzaam is op het gebied van de bediening van moderne machines en mechanismen. Specialisten op het gebied van nieuwe materia altechnologie vinden hun werkplek in engineering, automotive, luchtvaart,energie- en ruimtevaartindustrie. De laatste tijd is er een tekort aan specialisten met een diploma materiaalwetenschap en -technologie in de defensie-industrie en op het gebied van communicatieontwikkeling.
Ontwikkeling van materiaalkunde
Als aparte discipline is materiaalkunde een voorbeeld van een typische toegepaste wetenschap die de samenstelling, structuur en eigenschappen van verschillende metalen en hun legeringen onder verschillende omstandigheden verklaart.
Het vermogen om metaal te extraheren en verschillende legeringen te maken, werd door een persoon verworven tijdens de periode van ontbinding van het primitieve gemeenschapssysteem. Maar als een afzonderlijke wetenschap begon iets meer dan 200 jaar geleden materiaalwetenschap en materia altechnologie te worden bestudeerd. Het begin van de 18e eeuw is de periode van ontdekkingen door de Franse encyclopedist Réaumur, die als eerste probeerde de interne structuur van metalen te bestuderen. Vergelijkbare studies werden uitgevoerd door de Engelse fabrikant Grignon, die in 1775 een kort verslag schreef over de zuilvormige structuur die hij ontdekte, die wordt gevormd tijdens het stollen van ijzer.
In het Russische rijk waren de eerste wetenschappelijke werken op het gebied van metallurgie eigendom van M. V. Lomonosov, die in zijn handleiding probeerde de essentie van verschillende metallurgische processen kort uit te leggen.
Metaalwetenschap maakte een grote sprong voorwaarts aan het begin van de 19e eeuw, toen nieuwe methoden werden ontwikkeld om verschillende materialen te bestuderen. In 1831 toonden de werken van P. P. Anosov de mogelijkheid om metalen onder een microscoop te onderzoeken. Daarna hebben verschillende wetenschappers uit een aantal landen wetenschappelijk bewezenstructurele transformaties in metalen tijdens hun continue koeling.
Honderd jaar later houdt het tijdperk van optische microscopen op te bestaan. De technologie van structurele materialen kon geen nieuwe ontdekkingen doen met behulp van verouderde methoden. Optica is vervangen door elektronica. Metaalwetenschap begon toevlucht te nemen tot elektronische observatiemethoden, in het bijzonder neutronendiffractie en elektronendiffractie. Met behulp van deze nieuwe technologieën is het mogelijk om de secties van metalen en legeringen tot 1000 keer te vergroten, wat betekent dat er veel meer gronden zijn voor wetenschappelijke conclusies.
Theoretische informatie over de structuur van materialen
Tijdens het bestuderen van de discipline krijgen studenten theoretische kennis over de interne structuur van metalen en legeringen. Aan het einde van de cursus moeten de studenten de volgende vaardigheden en capaciteiten hebben verworven:
- over de interne kristalstructuur van metalen;
- over anisotropie en isotropie. Waardoor worden deze eigenschappen veroorzaakt en hoe kunnen ze worden beïnvloed;
- over verschillende defecten in de structuur van metalen en legeringen;
- over methoden om de interne structuur van het materiaal te bestuderen.
Praktische studies in de discipline materiaalkunde
Departement materiaalkunde is beschikbaar in elke technische universiteit. Tijdens een bepaalde cursus bestudeert de student de volgende methoden en technologieën:
Fundamentals van metallurgie - geschiedenis en moderne methoden voor het produceren van metaallegeringen. Productie van staal en ijzer in moderne hoogovens. Gieten van staal en gietijzer, methoden om de productkwaliteit te verbeterenmetallurgische productie. Classificatie en markering van staal, zijn technische en fysieke kenmerken. Smelten van non-ferrometalen en hun legeringen, productie van aluminium, koper, titanium en andere non-ferrometalen. Gebruikte apparatuur
- De basisprincipes van materiaalkunde omvatten de studie van de gieterijproductie, de huidige staat, algemene technologische schema's voor het produceren van gietstukken.
- Theorie van plastische vervorming, wat is het verschil tussen koude en warme vervorming, wat is werkverharding, de essentie van hot stamping, cold stamping-methoden, het toepassingsgebied van stempelmaterialen.
- Smeden: de essentie van dit proces en de belangrijkste bewerkingen. Wat zijn walsproducten en waar wordt het gebruikt, welke apparatuur is nodig voor het walsen en trekken. Hoe afgewerkte producten worden verkregen met behulp van deze technologieën en waar ze worden gebruikt.
- Lasproductie, de algemene kenmerken en ontwikkelingsvooruitzichten, classificatie van lasmethoden voor verschillende materialen. Fysisch-chemische processen voor het verkrijgen van lassen.
- Samengestelde materialen. Kunststoffen. Methoden om te verkrijgen, algemene kenmerken. Werkwijzen voor het werken met composietmaterialen. Toepassingsvooruitzichten.
Moderne ontwikkeling van materiaalkunde
De materiaalwetenschap heeft recentelijk een krachtige impuls gekregen voor ontwikkeling. De behoefte aan nieuwe materialen deed wetenschappers nadenken over het verkrijgen van pure en ultrazuivere metalen, er wordt aan gewerkt om te creërenverschillende grondstoffen volgens aanvankelijk berekende kenmerken. Moderne technologie van structurele materialen suggereert het gebruik van nieuwe stoffen in plaats van standaard metalen. Er wordt meer aandacht besteed aan het gebruik van kunststoffen, keramiek, composietmaterialen die sterkteparameters hebben die compatibel zijn met metalen producten, maar zonder hun nadelen.
