Материалознание и технология на материалите. Технология на строителните материали

Специалност "Материалознание и технология на материалите" е една от най-важните дисциплини за почти всички студенти, които обучават инженерство. Създаването на нови разработки, които биха могли да се конкурират на международния пазар, не може да се представи и приложи без задълбочени познания по тази тема.

Изучаването на асортимента от различни суровини и техните свойства се извършва от курс по материалознание. Различните свойства на използваните материали предопределят обхвата на тяхното използване в инженеринга. Вътрешната структура на металната или композитната сплав влияе пряко върху качеството на продукта.

Основни свойства

Материалната наука и технологията на структурните материали означават четири най-важни характеристики на всеки метал или сплав. На първо място, това са физически и механични характеристики, които позволяват да се предвидят оперативните и технологичните качества на бъдещия продукт. Основната механична характеристика тук е силата - тя пряко засяга неразрушимостта на готовите продукти под влияние на натоварването. Доктрината за унищожаване и сила е един от най-важните компоненти на основния курс "Материалознание и технология на материалите". Тази наука е теоретична основа за търсене на необходимите структурни сплави и компоненти, предназначени за производството на части с необходимите характеристики на якост. Технологичните и оперативните характеристики позволяват да се предскаже поведението на крайния продукт при работа и крайни товари, да се изчислят границите на якост и да се оцени продължителността на целия механизъм.

Основни материали

През последните векове основният материал за създаването на машини и механизми е метал. Следователно, дисциплината "наука за материалите" обръща голямо внимание на металознанието - науката за металите и техните сплави. Съветски учени допринесоха значително за неговото развитие: Аносов ПП, Кърнаков НС, Чернов ДК и др.

Цели на материалознанието

Основите на науката за материалите са задължителни за изучаване от бъдещи инженери. В края на краищата основната цел на включването на тази дисциплина в курса е да се научат студентите от техническите специалности да направят правилния избор на материали за проектираните продукти, за да удължат периода на тяхната работа.

Постигането на тази цел ще помогне на бъдещите инженери да решат следните задачи:

• Правилно оценявайте техническите свойства на материала, като анализирате условията за производство на продукта и периода на неговото функциониране.
• Правилно са формирали научни идеи за реалните възможности за подобряване на свойствата на метал или сплав чрез промяна на структурата му.
• Имайте предвид всички начини за втвърдяване на материалите, които могат да осигурят издръжливостта и производителността на инструменти и продукти.
• Имайте съвременни познания за основните групи използвани материали, свойствата на тези групи и областта на приложение.

Необходими знания

Курсът "Материалознание и технология на структурните материали" е предназначен за студенти, които вече разбират и могат да обяснят значимостта на такива характеристики като напрежение, товар, пластмаса и еластична деформация, агрегатното състояние на материята, атом-кристалната структура на металите, видовете химични връзки, основните физични свойства на металите. В процеса на изучаване студентите преминават основно обучение, което е полезно за тях да завладеят профилни дисциплини. По-старите курсове разглеждат различни производствени процеси и технологии, в които материалната наука и технологията на материалите играят важна роля.

С кого да работя?

Познаването на конструктивните характеристики и техническите характеристики на металите и сплавите е полезно технолог, инженер или дизайнер, работещ в областта на експлоатацията на модерни машини и механизми. Специалисти в областта на технологиите на нови материали могат да намерят своето място на работа в машиностроенето, автомобилостроенето, авиацията, енергетиката и космическите полета. Напоследък е имало недостиг на специалисти с диплома по "материалознание и технология на материалите" в отбранителната промишленост и в развитието на комуникационно оборудване.

Развитие на науката за материалите

Като отделна дисциплина науката за материалите е пример за типична приложна наука, която обяснява състава, структурата и свойствата на различни метали и техните сплави при различни условия.

Възможността да се извлича метал и да се произвеждат различни сплави е придобита от човека в периода на разпадане на примитивната комунална система. Но като отделна наука материалната наука и технологията на материалите започнаха да се изучават преди повече от 200 години. Началото на 18-ти век е периодът на откритията на френския учен-енциклопедист Реанур, който първо се опита да изучи вътрешната структура на металите. Подобни изследвания са извършени от английския производител Гриньон, който през 1775 г. е написал кратък доклад за колонната структура, която е открил, който се образува, когато желязото се втвърдява.

В Руската империя първите научни трудове в областта на металургията принадлежат на М. В. Ломоносов, който в своето ръководство се опитва да обясни накратко естеството на различните металургични процеси.

Основен напредък в областта на металургията е направен в началото на 19 век, когато бяха разработени нови методи за изследване на различни материали. През 1831 г. произведенията на ПП Аносов показаха възможността за изследване на металите под микроскоп. След това няколко учени от редица страни имат научно доказани структурни промени в металите с непрекъснатото им охлаждане.

Един век по-късно, ерата на оптичните микроскопи престава да съществува. Технологията на структурните материали не може да направи нови открития, използвайки остарели методи. Оптиката беше заменена с електронно оборудване. Металната наука започва да прибягва до електронни методи за наблюдение, по-специално неутронна дифракция и електронна дифракция. С помощта на тези нови технологии е възможно да се увеличат размерите на металите и сплавите до 1000 пъти, което означава, че има много повече основания за научни заключения.

Теоретична информация за структурата на материалите

В процеса на изучаване на дисциплината студентите получават теоретични знания за вътрешната структура на металите и сплавите. В края на курса студентите трябва да получат следните умения и навици:

• на вътрешен кристалната структура на металите;
• за анизотропията и изотропията. Какво определя тези свойства и как те могат да бъдат повлияни;
• върху различни дефекти в структурата на металите и сплавите;
• Относно методите за изучаване на вътрешната структура на материала.

Практически упражнения в дисциплината на материалознанието

Катедрата по материалознание е на разположение във всеки технически университет. По време на курса студентът изучава следните методи и технологии:

• Основи на металургията - история и съвременни методи за получаване на сплави от метали. Производство на стомана и чугун в модерни доменни пещи. Отливане на стомана и чугун, методи за подобряване на качеството на продуктите от металургичното производство. Класификация и маркиране на стоманата, нейните технически и физически характеристики. Топене на цветни метали и техните сплави, производство на алуминий, мед, титан и други цветни метали. Приложено с това оборудване.

• Основите на науката за материалите включват проучването на леярна производство, модерно нейното състояние, общо технологични схеми получаване на отливки.
• Теория на пластичната деформация, каква е разликата между студената и горещата деформация, какво е втвърдяване, същността на горещото щамповане, методите за студено щамповане, обхвата на приложение на щампованите материали.
• Коване: същността на този процес и основните операции. Какво е производството на валцоване и къде се прилага, какви съоръжения се изискват за валцуване и изтегляне. Как да получите готовите продукти за тези технологии и къде се използват.
• Заваряване, неговите общи характеристики и перспективи за развитие, класификация на методите за заваряване на различни материали. Физикохимични процеси на заваръчни шевове.
• Композитни материали. Пластмаси. Методи на получаване, общи характеристики. Методи на работа с композитни материали. Перспективи за прилагане.

Съвременното развитие на науката за материалите

Напоследък материалната наука е получила мощен импулс за развитие. Необходимостта от нови материали, направени от учените да мислят за получаване на чисти и ultrapure метали, работи в момента за създаване на различни суровини в съответствие с първоначално изчислените характеристики. Съвременната технология на структурните материали предполага използването на нови вещества вместо стандартния метал. По-голямо внимание се отделя на използването на пластмаси, керамика, композитни материали, които имат якостни параметри, които са съвместими с металните продукти, но нямат недостатъци.