علم المواد والتكنولوجيا هو أحد أهم التخصصات لجميع الطلاب الذين يدرسون الهندسة الميكانيكية تقريبًا. من المستحيل تخيل وتنفيذ تطورات جديدة يمكن أن تنافس في السوق الدولية دون معرفة دقيقة بهذا الموضوع.
دراسة مجموعة المواد الخام المختلفة وخصائصها هو مسار علم المواد. تحدد الخصائص المختلفة للمواد المستخدمة مسبقًا نطاق تطبيقها في الهندسة. يؤثر الهيكل الداخلي للمعدن أو السبائك المركبة بشكل مباشر على جودة المنتج.
الميزات الأساسية
يسلط علم المواد وتكنولوجيا المواد الإنشائية الضوء على أهم أربع خصائص لأي معدن أو سبيكة. بادئ ذي بدء ، هذه هي الميزات المادية والميكانيكية التي تجعل من الممكن التنبؤ بالصفات التشغيلية والتكنولوجية لمنتج في المستقبل. الخاصية الميكانيكية الرئيسيةها هي القوة - إنها تؤثر بشكل مباشر على عدم قابلية المنتج النهائي للتدمير تحت تأثير أحمال العمل. إن عقيدة التدمير والقوة هي أحد أهم مكونات المقرر الأساسي "علم المواد والتكنولوجيا". يشكل هذا العلم الأساس النظري لإيجاد السبائك والمكونات الهيكلية الصحيحة لتصنيع الأجزاء بخصائص القوة المطلوبة. تجعل الميزات التكنولوجية والتشغيلية من الممكن التنبؤ بسلوك المنتج النهائي تحت أحمال العمل والأحمال القصوى ، وحساب حدود القوة ، وتقييم متانة الآلية بأكملها.
المواد الرئيسية
خلال القرون الماضية ، كان المعدن المادة الرئيسية لإنشاء الآلات والآليات. لذلك ، فإن تخصص "علم المواد" يولي اهتمامًا كبيرًا لعلوم المعادن - علم المعادن وسبائكها. تم تقديم مساهمة كبيرة في تطويرها من قبل العلماء السوفييت: Anosov P. P. ، Kurnakov NS ، Chernov D. K. وآخرون.
أهداف علوم المواد
أساسيات علم المواد مطلوب دراستها من قبل مهندسي المستقبل. بعد كل شيء ، الغرض الرئيسي من تضمين هذا التخصص في المناهج الدراسية هو تعليم طلاب الهندسة كيفية الاختيار الصحيح للمواد للمنتجات المصممة هندسيًا لإطالة عمر خدمتهم.
سيساعد تحقيق هذا الهدف المهندسين المستقبليين على حل المشكلات التالية:
- تقييم الخصائص التقنية للمادة بشكل صحيح من خلال تحليل ظروف التصنيعالمنتج وعمره المفيد
- الحصول على أفكار علمية جيدة التكوين حول الإمكانيات الحقيقية لتحسين خصائص أي معدن أو سبيكة من خلال تغيير هيكلها.
- تعرف على جميع طرق تقوية المواد التي يمكن أن تضمن متانة وأداء الأدوات والمنتجات.
- معرفة محدثة بالمجموعات الرئيسية للمواد المستخدمة ، وخصائص هذه المجموعات والنطاق.
المعرفة اللازمة
الدورة التدريبية "علوم المواد وتكنولوجيا المواد الإنشائية" مخصصة للطلاب الذين يفهمون بالفعل ويمكنهم شرح معنى هذه الخصائص مثل الإجهاد والحمل والبلاستيك والتشوه المرن وحالة تجميع المادة والذرية- التركيب البلوري للمعادن ، أنواع الروابط الكيميائية ، الخصائص الفيزيائية الأساسية للمعادن. في عملية الدراسة ، يخضع الطلاب لتدريب أساسي ، والذي سيكون مفيدًا لهم للتغلب على تخصصات الملف الشخصي. تغطي الدورات التدريبية الأكثر تقدمًا عمليات وتقنيات التصنيع المختلفة ، حيث يلعب علم المواد والتكنولوجيا دورًا مهمًا.
من يعمل
معرفة ميزات التصميم والخصائص التقنية للمعادن والسبائك ستكون مفيدة لتقني أو مهندس أو مصمم يعمل في مجال تشغيل الآلات والآليات الحديثة. يمكن للمتخصصين في مجال تكنولوجيا المواد الجديدة العثور على مكان عملهم في الهندسة والسيارات والطيران ،صناعة الطاقة والفضاء. في الآونة الأخيرة ، كان هناك نقص في المتخصصين الحاصلين على دبلوم في علوم وتكنولوجيا المواد في صناعة الدفاع وفي مجال تطوير الاتصالات.
تطوير علم المواد
كنظام منفصل ، علم المواد هو مثال لعلم تطبيقي نموذجي يشرح تكوين وهيكل وخصائص المعادن المختلفة وسبائكها في ظل ظروف مختلفة.
القدرة على استخراج المعادن وصنع سبائك مختلفة اكتسبها الشخص خلال فترة تحلل النظام الجماعي البدائي. ولكن كعلم منفصل ، بدأت دراسة علوم المواد وتكنولوجيا المواد منذ ما يزيد قليلاً عن 200 عام. بداية القرن الثامن عشر هي فترة الاكتشافات للموسوعة الفرنسية ريومور ، الذي كان أول من حاول دراسة التركيب الداخلي للمعادن. تم إجراء دراسات مماثلة من قبل المصنّع الإنجليزي Grignon ، الذي كتب في عام 1775 تقريرًا قصيرًا عن الهيكل العمودي الذي اكتشفه ، والذي يتكون أثناء تصلب الحديد.
في الإمبراطورية الروسية ، تنتمي الأعمال العلمية الأولى في مجال علم المعادن إلى M. V. Lomonosov ، الذي حاول في دليله شرح جوهر العمليات المعدنية المختلفة بإيجاز.
حقق علم المعادن قفزة كبيرة إلى الأمام في بداية القرن التاسع عشر ، عندما تم تطوير طرق جديدة لدراسة المواد المختلفة. في عام 1831 ، أظهرت أعمال P. Anosov إمكانية فحص المعادن تحت المجهر. بعد ذلك أثبت العديد من العلماء من عدد من الدول علميًاالتحولات الهيكلية للمعادن أثناء تبريدها المستمر.
بعد مائة عام ، لم يعد عصر المجاهر الضوئية موجودًا. لم تستطع تقنية المواد الإنشائية تحقيق اكتشافات جديدة باستخدام طرق عفا عليها الزمن. تم استبدال البصريات بالإلكترونيات. بدأ علم المعادن في اللجوء إلى الأساليب الإلكترونية للرصد ، ولا سيما حيود النيوترونات وانحراف الإلكترون. بمساعدة هذه التقنيات الجديدة ، من الممكن زيادة أقسام المعادن والسبائك حتى 1000 مرة ، مما يعني أن هناك أسبابًا أكثر بكثير للاستنتاجات العلمية.
معلومات نظرية حول بنية المواد
في عملية دراسة الانضباط ، يتلقى الطلاب المعرفة النظرية حول الهيكل الداخلي للمعادن والسبائك. في نهاية الدورة ، يجب أن يكون الطلاب قد اكتسبوا المهارات والقدرات التالية:
- حول التركيب البلوري الداخلي للمعادن ؛
- حول تباين الخواص و الخواص. ما أسباب هذه الخصائص وكيف يمكن أن تتأثر ؛
- حول عيوب مختلفة في بنية المعادن والسبائك ؛
- حول طرق دراسة الهيكل الداخلي للمادة
دراسات عملية في تخصص علم المواد
قسم علوم المواد متوفر في كل جامعة تقنية. خلال دورة معينة ، يدرس الطالب الأساليب والتقنيات التالية:
أساسيات علم المعادن - التاريخ والطرق الحديثة لإنتاج السبائك المعدنية. إنتاج الحديد والصلب في أفران الصهر الحديثة. صب الفولاذ والحديد الزهر ، طرق لتحسين جودة المنتجإنتاج المعادن. تصنيف وتمييز الفولاذ وخصائصه التقنية والفيزيائية. صهر المعادن غير الحديدية وسبائكها ، وإنتاج الألمنيوم والنحاس والتيتانيوم وغيرها من المعادن غير الحديدية. المعدات المستخدمة
- أساسيات علم المواد تشمل دراسة إنتاج المسبك ، حالته الحالية ، المخططات التكنولوجية العامة لإنتاج المسبوكات.
- نظرية تشوه البلاستيك ، ما هو الفرق بين التشوه البارد والساخن ، ما هو تصلب العمل ، جوهر الختم الساخن ، طرق الختم على البارد ، نطاق تطبيق مواد الختم.
- الصياغة: جوهر هذه العملية والعمليات الرئيسية. ما هي منتجات الدرفلة وأين يتم استخدامها ، وما هي المعدات المطلوبة للدرفلة والرسم. كيف يتم الحصول على المنتجات النهائية باستخدام هذه التقنيات ، وأين يتم استخدامها.
- إنتاج اللحام وخصائصه العامة وآفاق التطور وتصنيف طرق اللحام للمواد المختلفة. العمليات الفيزيائية والكيميائية للحصول على اللحامات.
- المواد المركبة. بلاستيك. طرق الحصول على الخصائص العامة. طرق العمل بالمواد المركبة. آفاق التطبيق.
التطور الحديث لعلوم المواد
في الآونة الأخيرة ، تلقى علم المواد دفعة قوية للتنمية. جعلت الحاجة إلى مواد جديدة العلماء يفكرون في الحصول على معادن نقية وعالية النقاء ، والعمل جارٍ على إنشائهامواد خام مختلفة وفقًا للخصائص المحسوبة في البداية. تقترح التكنولوجيا الحديثة للمواد الإنشائية استخدام مواد جديدة بدلاً من المواد المعدنية القياسية. يتم إيلاء المزيد من الاهتمام لاستخدام البلاستيك والسيراميك والمواد المركبة التي لها معايير قوة متوافقة مع المنتجات المعدنية ، ولكنها خالية من عيوبها.
