Materiálová věda a technologie materiálů. Technologie stavebních materiálů

Specializace "Materiálová věda a technologie materiálů" je jednou z nejdůležitějších disciplín téměř pro všechny studenty, kteří studují inženýrství. Vytvoření nového vývoje, který by mohl konkurovat na mezinárodním trhu, nelze představit a realizovat bez důkladné znalosti tohoto předmětu.

Studium sortimentu různých surovin a jejich vlastností probíhá v rámci vědy o materiálech. Různé vlastnosti použitých materiálů předurčují rozsah jejich použití ve strojírenství. Vnitřní struktura kovové nebo kompozitní slitiny přímo ovlivňuje kvalitu výrobku.

Základní vlastnosti

Materiálová věda a technologie konstrukčních materiálů označují čtyři nejdůležitější vlastnosti jakéhokoliv kovu nebo slitiny. Především jsou to fyzické a mechanické vlastnosti, které umožňují předvídat provozní a technologické vlastnosti budoucího produktu. Hlavní mechanickou vlastností zde je síla - přímo ovlivňuje nezničitelnost hotových výrobků pod vlivem zatížení. Doktrína zničení a síly je jednou z nejdůležitějších složek základního kurzu "Materiálová věda a technologie materiálů". Tato věda je teoretický základ pro hledání potřebných strukturálních slitin a součástí určených k výrobě dílů s potřebnými pevnostními vlastnostmi. Technologické a provozní vlastnosti umožňují předpovědět chování hotového výrobku při práci a extrémních zatíženích, vypočítat mezní hodnoty pevnosti a odhadnout životnost celého mechanismu.

Základní materiály

V posledních stoletích je hlavním materiálem pro tvorbu strojů a mechanismů kov. Proto věda o materiálních vědách věnuje velkou pozornost kovové vědě - vědě o kovu a jejích slitinách. Sovětští vědci významně přispěli k jeho rozvoji: Anosov PP, Kurnakov NS, Chernov DK a další.

Cíle věd o materiálu

Základy vědy o materiálech jsou povinné pro studium budoucích inženýrů. Koneckonců, hlavním účelem začlenění této disciplíny do výcvikového kurzu je učit studenty technických oborů, aby správně zvolili materiál pro navrhované výrobky, aby prodloužili dobu jejich provozu.

Dosažení tohoto cíle pomůže budoucím inženýrům řešit následující úkoly:

• Správně vyhodnotit technické vlastnosti materiálu, analyzovat podmínky výroby a dobu jeho provozu.
• Správně vytvořili vědecké představy o skutečných možnostech zlepšení jakýchkoli vlastností kovu nebo slitiny změnou struktury.
• Uvědomte si všechny způsoby vytvrzování materiálů, které mohou zajistit trvanlivost a výkonnost nástrojů a výrobků.
• Mají moderní znalosti o hlavních skupinách použitých materiálů, vlastnostech těchto skupin a oblasti použití.

Požadované znalosti

Předmět "Materiálová věda a technologie strukturálních materiálů" je určen pro studenty, kteří již rozumí a mohou vysvětlit význam takových vlastností jako napětí, zatížení, plast a elastická deformace, agregátní stav hmoty, atomová krystalová struktura kovů, typy chemických vazeb, základní fyzikální vlastnosti kovů. V průběhu studia studují studenti základní školení, které jim pomohou zvládnout profilové disciplíny. Starší kursy se zabývají různými výrobními procesy a technologiemi, ve kterých hraje významnou roli materiálová věda a technologie materiálů.

S kým pracovat?

Znalost konstrukčních prvků a technických vlastností kovů a slitin je užitečná technolog, inženýr nebo projektant pracující v oblasti provozu moderních strojů a mechanismů. Specialisté v oblasti technologií nových materiálů mohou nalézt své pracovní místo ve strojírenství, automobilovém průmyslu, letectví, energetice a kosmických polích. Nedávno došlo k nedostatku odborníků s diplomem v oboru "materiálová věda a technologie materiálů" v obranného průmyslu a ve vývoji komunikačních zařízení.

Vývoj materiálové vědy

Jako samostatná disciplína je materiálová věda příkladem typické aplikované vědy, která vysvětluje složení, strukturu a vlastnosti různých kovů a jejich slitin za různých podmínek.

Schopnost extrahovat kov a vyrábět různé slitiny získá člověk v době rozkladu primitivního komunálního systému. Ale jako samostatná věda se materiálová věda a technologie materiálů začaly studovat před více než 200 lety. Začátkem 18. století je období objevů francouzského vědce-encyklopedisty Reaumur, který se nejprve pokusil studovat vnitřní strukturu kovů. Podobné studie provedl anglický výrobce Grignon, který v roce 1775 napsal krátkou zprávu o sloupcové struktuře, kterou objevil, který vzniká po ztuhnutí železa.

V Ruské říši patřily první vědecké práce v oblasti hutnictví MV Lomonosova, který se ve svém vedení snažil stručně vysvětlit povahu různých metalurgických procesů.

Významný pokrok v oblasti metalurgie vznikl na počátku 19. století, kdy byly vyvinuty nové metody pro zkoumání různých materiálů. V roce 1831 práce PP Anosova ukázaly možnost zkoumat kovy pod mikroskopem. Poté několik vědců z řady zemí má vědecky prokázané strukturální transformace v kovu s průběžným chlazením.

O sto let později přestala existovat doba optických mikroskopů. Technologie konstrukčních materiálů nemohla objevit nové objevy za použití zastaralých metod. Optika byla nahrazena elektronickým zařízením. Kovová věda se začala uchylovat k elektronickým metodám pozorování, zejména neutronové difrakce a difrakce elektronů. Díky těmto novým technologiím je možné zvýšit úseky kovů a slitin až na 1000 krát, což znamená, že existuje mnohem více důvodů pro vědecké závěry.

Teoretické informace o struktuře materiálů

V průběhu studia oboru obdrží studenti teoretické znalosti o vnitřní struktuře kovů a slitin. Na konci kurzu studenti získají následující dovednosti a návyky:

• na vnitřní straně krystalické struktury kovů;
• o anizotropii a izotropii. Co určuje tyto vlastnosti a jak mohou být ovlivněny;
• na různé vady struktury kovů a slitin;
• Metody studia vnitřní struktury materiálu.

Praktická cvičení v oboru vědy o materiálech

Oddělení materiálové vědy je k dispozici na všech technických univerzitách. V průběhu kurzu student studuje následující metody a technologie:

• Základy metalurgie - historie a moderní metody získávání slitin kovů. Výroba oceli a litiny v moderních vysokých pecích. Odlévání oceli a litiny, metody zlepšování jakosti výrobků hutní výroby. Klasifikace a značení oceli, její technické a fyzikální vlastnosti. Tavení neželezných kovů a jejich slitin, výroba hliníku, mědi, titanu a jiných neželezných kovů. Používá se s tímto zařízením.

• Základy materiálové vědy zahrnují studii slévárenství výroba, moderní jeho stav, společný technologických schémat získání odlitků.
• Teorie plastické deformace, jaký je rozdíl mezi deformací za studena a za tepla, co je vytvrzování, podstatou horké razby, způsoby lisování za studena, rozsah použití razících materiálů.
• Kování: podstata tohoto procesu a základní operace. Jaká je výroba válcovny a kde je použita, jaké vybavení je nutné pro válcování a tažení. Jak získat hotové výrobky pro tyto technologie a kde se používají.
• Svařování, jeho obecné charakteristiky a vyhlídky na vývoj, klasifikaci metod svařování pro různé materiály. Fyzikálně chemické procesy svařovacích švů.
• Kompozitní materiály. Plasty. Metody získání, obecné charakteristiky. Metody práce s kompozitními materiály. Perspektivy aplikace.

Moderní vývoj vědy o materiálech

Nedávno získala věda o materiálech silný impuls pro rozvoj. Potřeba nových materiálů, které vědci přemýšlejí o získávání čistých a ultračistých kovů, se připravuje na vytvoření různých surovin podle původně vypočtených charakteristik. Moderní technologie konstrukčních materiálů naznačuje použití nových látek namísto standardního kovu. Více pozornosti je věnováno používání plastů, keramiky, kompozitních materiálů, které mají pevnostní parametry, které jsou slučitelné s kovovými výrobky, ale postrádají jejich nevýhody.