Materialoznanost in tehnologija je ena najpomembnejših disciplin za skoraj vse študente, ki študirajo strojništvo. Ustvarjanje novih razvojev, ki bi lahko konkurirali na mednarodnem trgu, si je nemogoče predstavljati in izvajati brez temeljitega poznavanja te teme.
Proučevanje nabora različnih surovin in njihovih lastnosti je predmet znanosti o materialih. Različne lastnosti uporabljenih materialov določajo obseg njihove uporabe v inženirstvu. Notranja struktura kovine ali kompozitne zlitine neposredno vpliva na kakovost izdelka.
Osnovne funkcije
Material Science and Structural Materials Technology poudarja štiri najpomembnejše značilnosti katere koli kovine ali zlitine. Najprej so to fizikalne in mehanske lastnosti, ki omogočajo napovedovanje operativnih in tehnoloških lastnosti prihodnjega izdelka. Glavna mehanska lastnosttukaj je moč - neposredno vpliva na neuničljivost končnega izdelka pod vplivom delovnih obremenitev. Nauk o uničenju in moči je ena najpomembnejših sestavin osnovnega predmeta »materialoznanost in tehnologija«. Ta znanost predstavlja teoretično osnovo za iskanje pravih strukturnih zlitin in komponent za izdelavo delov z želenimi trdnostnimi lastnostmi. Tehnološke in operativne lastnosti omogočajo napovedovanje obnašanja končnega izdelka pri delovnih in ekstremnih obremenitvah, izračun mej trdnosti in oceno vzdržljivosti celotnega mehanizma.
Glavni materiali
V zadnjih stoletjih je bila kovina glavni material za izdelavo strojev in mehanizmov. Zato disciplina »materialoznanost« veliko pozornost namenja kovinski znanosti – znanosti o kovinah in njihovih zlitinah. Velik prispevek k njegovemu razvoju so dali sovjetski znanstveniki: Anosov P. P., Kurnakov N. S., Chernov D. K. in drugi.
Materials Science Goals
Osnove znanosti o materialih morajo preučiti bodoči inženirji. Konec koncev je glavni namen vključitve te discipline v kurikulum naučiti študente inženiringa, da pravilno izberejo material za inženirske izdelke, da bi podaljšali njihovo življenjsko dobo.
Doseganje tega cilja bo bodočim inženirjem pomagalo rešiti naslednje težave:
- Pravilno ocenite tehnične lastnosti materiala z analizo proizvodnih pogojevizdelek in njegova življenjska doba.
- Imeti dobro oblikovane znanstvene ideje o resničnih možnostih izboljšanja lastnosti kovine ali zlitine s spremembo njene strukture.
- Spoznajte vse načine za utrjevanje materialov, ki lahko zagotovijo vzdržljivost in zmogljivost orodij in izdelkov.
- Imeti najnovejše znanje o glavnih skupinah uporabljenih materialov, lastnostih teh skupin in obsegu.
Potrebno znanje
Predmet "Materialoslovje in tehnologija konstrukcijskih materialov" je namenjen tistim študentom, ki že razumejo in znajo razložiti pomen lastnosti, kot so napetost, obremenitev, plastična in elastična deformacija, agregacijsko stanje snovi, atomsko- kristalna struktura kovin, vrste kemičnih vezi, osnovne fizikalne lastnosti kovin. V procesu študija študenti opravijo osnovno usposabljanje, ki jim bo koristilo pri osvajanju profilnih disciplin. Naprednejši tečaji pokrivajo različne proizvodne procese in tehnologije, pri katerih imata znanost o materialih in tehnologija pomembno vlogo.
Kdo dela?
Poznavanje konstrukcijskih značilnosti in tehničnih lastnosti kovin in zlitin bo koristno tehnologu, inženirju ali konstruktorju, ki deluje na področju delovanja sodobnih strojev in mehanizmov. Strokovnjaki s področja tehnologije novih materialov lahko najdejo svoje delo v inženirstvu, avtomobilizmu, letalstvu,energetska in vesoljska industrija. V zadnjem času v obrambni industriji in na področju razvoja komunikacij primanjkuje specialistov z diplomo iz znanosti o materialih in tehnologije.
Razvoj znanosti o materialih
Kot samostojna disciplina je znanost o materialih primer tipične uporabne znanosti, ki razlaga sestavo, strukturo in lastnosti različnih kovin in njihovih zlitin pod različnimi pogoji.
Sposobnost pridobivanja kovine in izdelave različnih zlitin je oseba pridobila v obdobju razpadanja primitivnega komunalnega sistema. Toda kot ločena znanost so se materialna znanost in tehnologija materialov začeli preučevati pred nekaj več kot 200 leti. Začetek 18. stoletja je obdobje odkritij francoskega enciklopedista Réaumurja, ki je prvi poskušal preučiti notranjo zgradbo kovin. Podobne študije je izvedel angleški proizvajalec Grignon, ki je leta 1775 napisal kratko poročilo o odkriti stebrični strukturi, ki nastane pri strjevanju železa.
V Ruskem cesarstvu so prva znanstvena dela na področju metalurgije pripadala M. V. Lomonosovu, ki je v svojem priročniku poskušal na kratko razložiti bistvo različnih metalurških procesov.
Znanost o kovinah je naredila velik korak naprej na začetku 19. stoletja, ko so se razvile nove metode za preučevanje različnih materialov. Leta 1831 so dela P. P. Anosova pokazala možnost preučevanja kovin pod mikroskopom. Po tem je več znanstvenikov iz številnih držav znanstveno dokazalostrukturne transformacije v kovinah med njihovim neprekinjenim hlajenjem.
Sto let pozneje je doba optičnih mikroskopov prenehala obstajati. Tehnologija konstrukcijskih materialov ni mogla priti do novih odkritij z uporabo zastarelih metod. Optiko je zamenjala elektronika. Znanost o kovinah se je začela zateči k elektronskim metodam opazovanja, zlasti nevtronski difrakciji in difrakciji elektronov. S pomočjo teh novih tehnologij je mogoče preseke kovin in zlitin povečati do 1000-krat, kar pomeni, da je podlag za znanstvene zaključke veliko več.
Teoretični podatki o strukturi materialov
Študentje v procesu študija stroke pridobijo teoretično znanje o notranji zgradbi kovin in zlitin. Ob koncu tečaja bi morali študentje pridobiti naslednje veščine in sposobnosti:
- o notranji kristalni strukturi kovin;
- o anizotropiji in izotropiji. Kaj povzroča te lastnosti in kako nanje lahko vplivamo;
- o različnih napakah v strukturi kovin in zlitin;
- o metodah preučevanja notranje strukture materiala.
Praktični študij v disciplini znanosti o materialih
Oddelek za znanost o materialih je na voljo na vsaki tehnični univerzi. Med potekom določenega predmeta študent študira naslednje metode in tehnologije:
Osnove metalurgije - zgodovina in sodobni načini proizvodnje kovinskih zlitin. Proizvodnja jekla in železa v sodobnih plavžih. Vlivanje jekla in litega železa, metode za izboljšanje kakovosti izdelkovmetalurško proizvodnjo. Razvrstitev in označevanje jekla, njegove tehnične in fizikalne lastnosti. Taljenje neželeznih kovin in njihovih zlitin, proizvodnja aluminija, bakra, titana in drugih neželeznih kovin. Rabljena oprema
- Osnove znanosti o materialih vključujejo preučevanje livarske proizvodnje, njenega trenutnega stanja, splošnih tehnoloških shem za proizvodnjo ulitkov.
- Teorija plastične deformacije, kakšna je razlika med hladno in vročo deformacijo, kaj je utrjevanje, bistvo vročega žigosanja, metode hladnega žigosanja, obseg uporabe materialov za žigosanje.
- Kovanje: bistvo tega procesa in glavne operacije. Kaj so izdelki za valjanje in kje se uporablja, kakšna oprema je potrebna za valjanje in vlečenje. Kako se z uporabo teh tehnologij pridobivajo končni izdelki in kje se uporabljajo.
- Proizvodnja varjenja, njene splošne značilnosti in možnosti razvoja, klasifikacija metod varjenja za različne materiale. Fizikalno-kemijski postopki za pridobivanje zvarov.
- Kompozitni materiali. plastike. Metode pridobivanja, splošne značilnosti. Metode dela s kompozitnimi materiali. Možnosti prijave.
Sodobni razvoj znanosti o materialih
V zadnjem času je znanost o materialih dobila močan zagon za razvoj. Potreba po novih materialih je znanstvenike spodbudila k razmišljanju o pridobivanju čistih in ultra čistih kovin, delo za ustvarjanje je v tekurazlične surovine glede na prvotno izračunane značilnosti. Sodobna tehnologija konstrukcijskih materialov predlaga uporabo novih snovi namesto standardnih kovinskih. Več pozornosti namenjamo uporabi plastike, keramike, kompozitnih materialov, ki imajo trdnostne parametre, ki so združljivi s kovinskimi izdelki, vendar so brez njihovih slabosti.
