Materials Ang Agham at Teknolohiya ay isa sa pinakamahalagang disiplina para sa halos lahat ng mga mag-aaral na nag-aaral ng mechanical engineering. Ang paglikha ng mga bagong pag-unlad na maaaring makipagkumpitensya sa internasyonal na merkado ay imposibleng isipin at ipatupad nang walang masusing kaalaman sa paksang ito.
Ang pag-aaral sa hanay ng iba't ibang hilaw na materyales at ang mga katangian ng mga ito ay ang kurso ng mga materyales sa agham. Ang iba't ibang mga katangian ng mga materyales na ginamit ay paunang tinutukoy ang saklaw ng kanilang aplikasyon sa engineering. Direktang nakakaapekto sa kalidad ng produkto ang panloob na istraktura ng metal o composite alloy.
Mga Pangunahing Tampok
Ang
Materials Science at Structural Materials Technology ay nagha-highlight sa apat na pinakamahalagang katangian ng anumang metal o alloy. Una sa lahat, ito ay pisikal at mekanikal na mga tampok na ginagawang posible upang mahulaan ang pagpapatakbo at teknolohikal na mga katangian ng isang hinaharap na produkto. Ang pangunahing mekanikal na pag-aarinarito ang lakas - ito ay direktang nakakaapekto sa hindi pagkasira ng tapos na produkto sa ilalim ng impluwensya ng mga naglo-load ng trabaho. Ang doktrina ng pagkawasak at lakas ay isa sa pinakamahalagang bahagi ng pangunahing kursong "mga materyales sa agham at teknolohiya". Ang agham na ito ay bumubuo ng teoretikal na batayan para sa paghahanap ng tamang mga haluang metal sa istruktura at mga bahagi para sa paggawa ng mga bahagi na may nais na mga katangian ng lakas. Ginagawang posible ng mga tampok na teknolohikal at pagpapatakbo na mahulaan ang gawi ng tapos na produkto sa ilalim ng gumagana at matinding pagkarga, kalkulahin ang mga limitasyon ng lakas, at suriin ang tibay ng buong mekanismo.
Pangunahing Materyal
Sa nakalipas na mga siglo, ang metal ang naging pangunahing materyal para sa paglikha ng mga makina at mekanismo. Samakatuwid, ang disiplina na "materyal science" ay nagbabayad ng malaking pansin sa metal science - ang agham ng mga metal at ang kanilang mga haluang metal. Malaking kontribusyon sa pag-unlad nito ang ginawa ng mga siyentipikong Sobyet: Anosov P. P., Kurnakov N. S., Chernov D. K. at iba pa.
Materials Science Goals
Ang mga pangunahing kaalaman sa agham ng mga materyales ay kinakailangang pag-aralan ng mga inhinyero sa hinaharap. Pagkatapos ng lahat, ang pangunahing layunin ng pagsasama ng disiplina na ito sa kurikulum ay turuan ang mga mag-aaral sa engineering na gumawa ng tamang pagpili ng materyal para sa mga engineered na produkto upang mapahaba ang kanilang buhay ng serbisyo.
Ang pagkamit sa layuning ito ay makakatulong sa mga inhinyero sa hinaharap na malutas ang mga sumusunod na problema:
- Tama ang pagtatasa ng mga teknikal na katangian ng isang materyal sa pamamagitan ng pagsusuri sa mga kundisyon sa pagmamanupakturaprodukto at kapaki-pakinabang na buhay nito.
- Upang magkaroon ng mahusay na nabuong mga siyentipikong ideya tungkol sa mga tunay na posibilidad ng pagpapabuti ng anumang katangian ng isang metal o haluang metal sa pamamagitan ng pagbabago ng istraktura nito.
- Alamin ang tungkol sa lahat ng paraan ng pagpapatigas ng mga materyales na makatitiyak sa tibay at performance ng mga tool at produkto.
- Magkaroon ng up-to-date na kaalaman sa mga pangunahing grupo ng mga materyales na ginamit, ang mga katangian ng mga pangkat na ito at ang saklaw.
Kailangang kaalaman
Ang kursong "Materials Science and Technology of Structural Materials" ay inilaan para sa mga mag-aaral na nauunawaan na at kayang ipaliwanag ang kahulugan ng mga katangian tulad ng stress, load, plastic at elastic deformation, state of aggregation of matter, atomic- kristal na istraktura ng mga metal, mga uri ng mga bono ng kemikal, mga pangunahing pisikal na katangian ng mga metal. Sa proseso ng pag-aaral, ang mga mag-aaral ay sumasailalim sa pangunahing pagsasanay, na magiging kapaki-pakinabang sa kanila upang masakop ang mga disiplina sa profile. Sinasaklaw ng mga mas advanced na kurso ang iba't ibang proseso at teknolohiya sa pagmamanupaktura, kung saan may mahalagang papel ang mga materyales sa agham at teknolohiya.
Sino ang nagtatrabaho?
Ang kaalaman sa mga feature ng disenyo at teknikal na katangian ng mga metal at alloy ay magiging kapaki-pakinabang sa isang technologist, engineer o designer na nagtatrabaho sa larangan ng pagpapatakbo ng mga modernong makina at mekanismo. Ang mga dalubhasa sa larangan ng teknolohiya ng mga bagong materyales ay makakahanap ng kanilang lugar ng trabaho sa engineering, automotive, aviation,industriya ng enerhiya at espasyo. Kamakailan, nagkaroon ng kakulangan ng mga espesyalista na may diploma sa mga materyales sa agham at teknolohiya sa industriya ng depensa at sa larangan ng pagpapaunlad ng komunikasyon.
Development of materials science
Bilang isang hiwalay na disiplina, ang agham ng materyal ay isang halimbawa ng isang tipikal na agham na ginamit na nagpapaliwanag sa komposisyon, istraktura, at mga katangian ng iba't ibang mga metal at mga haluang metal ng mga ito sa ilalim ng magkakaibang kundisyon.
Ang kakayahang kumuha ng metal at gumawa ng iba't ibang haluang metal ay nakuha ng isang tao sa panahon ng pagkabulok ng primitive communal system. Ngunit bilang isang hiwalay na agham, nagsimulang pag-aralan ang agham ng materyales at teknolohiya ng materyales mahigit 200 taon na ang nakalilipas. Ang simula ng ika-18 siglo ay ang panahon ng mga pagtuklas ng French encyclopedist na si Réaumur, na siyang unang sumubok na pag-aralan ang panloob na istruktura ng mga metal. Ang mga katulad na pag-aaral ay isinagawa ng tagagawa ng Ingles na si Grignon, na noong 1775 ay nagsulat ng isang maikling ulat sa istruktura ng columnar na natuklasan niya, na nabuo sa panahon ng solidification ng bakal.
Sa Imperyo ng Russia, ang unang mga akdang siyentipiko sa larangan ng metalurhiya ay pag-aari ni M. V. Lomonosov, na sa kanyang manwal ay sinubukang maikli na ipaliwanag ang kakanyahan ng iba't ibang proseso ng metalurhiko.
Ang agham ng metal ay gumawa ng isang malaking hakbang pasulong sa simula ng ika-19 na siglo, nang bumuo ng mga bagong pamamaraan para sa pag-aaral ng iba't ibang materyales. Noong 1831, ang mga gawa ng P. P. Anosov ay nagpakita ng posibilidad na suriin ang mga metal sa ilalim ng mikroskopyo. Pagkatapos nito, ilang siyentipiko mula sa ilang bansa ang napatunayang siyentipikomga pagbabagong istruktural sa mga metal sa patuloy na paglamig ng mga ito.
Pagkalipas ng isang daang taon, ang panahon ng mga optical microscope ay hindi na umiral. Ang teknolohiya ng mga materyales sa istruktura ay hindi makakagawa ng mga bagong pagtuklas gamit ang mga hindi napapanahong pamamaraan. Ang mga optika ay pinalitan ng electronics. Ang agham ng metal ay nagsimulang gumamit ng mga elektronikong pamamaraan ng pagmamasid, sa partikular, neutron diffraction at electron diffraction. Sa tulong ng mga bagong teknolohiyang ito, posibleng dagdagan ang mga seksyon ng mga metal at haluang metal nang hanggang 1000 beses, na nangangahulugang marami pang batayan para sa mga siyentipikong konklusyon.
Teoretikal na impormasyon tungkol sa istruktura ng mga materyales
Sa proseso ng pag-aaral ng disiplina, ang mga mag-aaral ay tumatanggap ng teoretikal na kaalaman tungkol sa panloob na istraktura ng mga metal at haluang metal. Sa pagtatapos ng kurso, dapat na nakuha ng mga mag-aaral ang mga sumusunod na kasanayan at kakayahan:
- tungkol sa panloob na istraktura ng kristal ng mga metal;
- tungkol sa anisotropy at isotropy. Ano ang sanhi ng mga pag-aari na ito, at kung paano sila maimpluwensyahan;
- tungkol sa iba't ibang depekto sa istruktura ng mga metal at haluang metal;
- tungkol sa mga paraan ng pag-aaral ng panloob na istruktura ng materyal.
Mga praktikal na pag-aaral sa disiplina ng agham ng materyales
Department of materials science ay available sa bawat teknikal na unibersidad. Sa kurso ng isang partikular na kurso, pinag-aaralan ng mag-aaral ang mga sumusunod na pamamaraan at teknolohiya:
Mga Batayan ng metalurhiya - kasaysayan at modernong pamamaraan ng paggawa ng mga metal na haluang metal. Produksyon ng bakal at bakal sa mga modernong blast furnace. Pagbuhos ng bakal at cast iron, mga pamamaraan para sa pagpapabuti ng kalidad ng produktoproduksyon ng metalurhiko. Pag-uuri at pagmamarka ng bakal, ang mga teknikal at pisikal na katangian nito. Pagtunaw ng mga non-ferrous na metal at ang kanilang mga haluang metal, paggawa ng aluminyo, tanso, titanium at iba pang non-ferrous na metal. Kagamitang ginamit
- Kabilang sa mga pangunahing kaalaman ng agham ng mga materyales ang pag-aaral ng produksyon ng pandayan, ang kasalukuyang estado nito, mga pangkalahatang teknolohikal na pamamaraan para sa paggawa ng mga casting.
- Teorya ng plastic deformation, ano ang pagkakaiba sa pagitan ng malamig at mainit na deformation, ano ang work hardening, ang esensya ng hot stamping, cold stamping method, ang hanay ng aplikasyon ng stamping materials.
- Forging: ang kakanyahan ng prosesong ito at ang mga pangunahing operasyon. Ano ang mga rolling product at saan ito ginagamit, anong kagamitan ang kailangan para sa rolling at drawing. Paano nakukuha ang mga natapos na produkto gamit ang mga teknolohiyang ito, at kung saan ginagamit ang mga ito.
- Produksyon ng welding, ang mga pangkalahatang katangian nito at mga prospect ng pag-unlad, pag-uuri ng mga pamamaraan ng welding para sa iba't ibang materyales. Mga prosesong physico-chemical para sa pagkuha ng mga welds.
- Mga pinagsama-samang materyales. Mga plastik. Mga paraan ng pagkuha, pangkalahatang katangian. Mga pamamaraan ng pagtatrabaho sa mga pinagsama-samang materyales. Mga prospect ng aplikasyon.
Modernong pag-unlad ng agham ng materyales
Kamakailan, ang agham ng mga materyales ay nakatanggap ng malakas na impetus sa pag-unlad. Ang pangangailangan para sa mga bagong materyales ay nag-isip sa mga siyentipiko tungkol sa pagkuha ng mga dalisay at ultrapure na mga metal, ang trabaho ay isinasagawa upang lumikhaiba't ibang mga hilaw na materyales ayon sa mga unang kinakalkula na katangian. Ang modernong teknolohiya ng mga materyales sa istruktura ay nagmumungkahi ng paggamit ng mga bagong sangkap sa halip na mga karaniwang metal. Higit na binibigyang pansin ang paggamit ng mga plastic, ceramics, composite na materyales na may mga parameter ng lakas na tugma sa mga produktong metal, ngunit wala sa kanilang mga disadvantage.
