Sains dan Teknologi Bahan ialah salah satu disiplin terpenting bagi hampir semua pelajar yang belajar kejuruteraan mekanikal. Penciptaan perkembangan baharu yang boleh bersaing di pasaran antarabangsa adalah mustahil untuk dibayangkan dan dilaksanakan tanpa pengetahuan menyeluruh tentang subjek ini.
Mempelajari rangkaian pelbagai bahan mentah dan sifatnya adalah kursus sains bahan. Pelbagai sifat bahan yang digunakan menentukan julat penggunaannya dalam kejuruteraan. Struktur dalaman logam atau aloi komposit menjejaskan kualiti produk secara langsung.
Ciri Asas
Sains Bahan dan Teknologi Bahan Struktur menyerlahkan empat ciri terpenting mana-mana logam atau aloi. Pertama sekali, ini adalah ciri fizikal dan mekanikal yang memungkinkan untuk meramalkan kualiti operasi dan teknologi produk masa depan. Sifat mekanikal utamadi sini adalah kekuatan - ia secara langsung memberi kesan kepada ketidakmusnahan produk siap di bawah pengaruh beban kerja. Doktrin kemusnahan dan kekuatan adalah salah satu komponen terpenting dalam kursus asas "bahan sains dan teknologi". Sains ini membentuk asas teori untuk mencari aloi dan komponen struktur yang sesuai untuk pembuatan bahagian dengan ciri kekuatan yang diingini. Ciri teknologi dan operasi membolehkan anda meramalkan kelakuan produk siap di bawah beban kerja dan melampau, mengira had kekuatan dan menilai ketahanan keseluruhan mekanisme.
Bahan Utama
Selama berabad-abad yang lalu, logam telah menjadi bahan utama untuk mencipta mesin dan mekanisme. Oleh itu, disiplin "sains bahan" memberi perhatian yang besar kepada sains logam - sains logam dan aloinya. Sumbangan besar kepada pembangunannya telah dibuat oleh saintis Soviet: Anosov P. P., Kurnakov N. S., Chernov D. K. dan lain-lain.
Matlamat Sains Bahan
Asas sains bahan diperlukan untuk dipelajari oleh jurutera masa depan. Lagipun, tujuan utama memasukkan disiplin ini dalam kurikulum adalah untuk mengajar pelajar kejuruteraan membuat pilihan bahan yang tepat untuk produk kejuruteraan untuk memanjangkan hayat perkhidmatan mereka.
Mencapai matlamat ini akan membantu jurutera masa depan menyelesaikan masalah berikut:
- Menilai sifat teknikal bahan dengan betul dengan menganalisis keadaan pembuatanproduk dan hayat bergunanya.
- Untuk mempunyai idea saintifik yang terbentuk dengan baik tentang kemungkinan sebenar untuk memperbaiki sebarang sifat logam atau aloi dengan mengubah strukturnya.
- Ketahui tentang semua cara untuk mengeras bahan yang boleh memastikan ketahanan dan prestasi alatan dan produk.
- Mempunyai pengetahuan terkini tentang kumpulan utama bahan yang digunakan, sifat kumpulan ini dan skop.
Pengetahuan yang diperlukan
Kursus "Sains Bahan dan Teknologi Bahan Struktur" bertujuan untuk pelajar yang sudah memahami dan boleh menerangkan maksud ciri-ciri seperti tegasan, beban, ubah bentuk plastik dan kenyal, keadaan pengagregatan jirim, atom- struktur hablur logam, jenis ikatan kimia, sifat fizikal asas logam. Dalam proses belajar, pelajar menjalani latihan asas, yang akan berguna kepada mereka untuk menakluki disiplin profil. Kursus yang lebih maju meliputi pelbagai proses dan teknologi pembuatan, di mana sains dan teknologi bahan memainkan peranan penting.
Siapa yang bekerja?
Pengetahuan tentang ciri reka bentuk dan ciri teknikal logam dan aloi akan berguna kepada ahli teknologi, jurutera atau pereka yang bekerja dalam bidang pengendalian mesin dan mekanisme moden. Pakar dalam bidang teknologi bahan baharu boleh mencari tempat kerja mereka dalam bidang kejuruteraan, automotif, penerbangan,industri tenaga dan angkasa lepas. Baru-baru ini, terdapat kekurangan pakar dengan diploma dalam sains dan teknologi bahan dalam industri pertahanan dan dalam bidang pembangunan komunikasi.
Pembangunan sains bahan
Sebagai disiplin yang berasingan, sains bahan ialah contoh sains gunaan biasa yang menerangkan komposisi, struktur dan sifat pelbagai logam dan aloinya dalam keadaan berbeza.
Keupayaan untuk mengekstrak logam dan membuat pelbagai aloi diperoleh oleh seseorang semasa tempoh penguraian sistem komunal primitif. Tetapi sebagai sains yang berasingan, sains bahan dan teknologi bahan mula dipelajari lebih kurang 200 tahun dahulu. Permulaan abad ke-18 adalah tempoh penemuan oleh ensiklopedia Perancis Réaumur, yang merupakan orang pertama yang cuba mengkaji struktur dalaman logam. Kajian serupa telah dijalankan oleh pengeluar Inggeris Grignon, yang pada tahun 1775 menulis laporan ringkas mengenai struktur kolumnar yang ditemuinya, yang terbentuk semasa pemejalan besi.
Di Empayar Rusia, karya saintifik pertama dalam bidang metalurgi adalah milik M. V. Lomonosov, yang dalam manualnya cuba menerangkan secara ringkas intipati pelbagai proses metalurgi.
Sains logam membuat lonjakan besar ke hadapan pada awal abad ke-19, apabila kaedah baharu untuk mengkaji pelbagai bahan telah dibangunkan. Pada tahun 1831, karya P. P. Anosov menunjukkan kemungkinan memeriksa logam di bawah mikroskop. Selepas itu, beberapa saintis dari beberapa negara telah membuktikan secara saintifikperubahan struktur dalam logam semasa penyejukan berterusannya.
Seratus tahun kemudian, era mikroskop optik tidak lagi wujud. Teknologi bahan struktur tidak dapat membuat penemuan baru menggunakan kaedah ketinggalan zaman. Optik telah digantikan dengan elektronik. Sains logam mula menggunakan kaedah pemerhatian elektronik, khususnya, pembelauan neutron dan pembelauan elektron. Dengan bantuan teknologi baharu ini, adalah mungkin untuk meningkatkan bahagian logam dan aloi sehingga 1000 kali ganda, yang bermakna terdapat lebih banyak alasan untuk kesimpulan saintifik.
Maklumat teori tentang struktur bahan
Dalam proses mempelajari disiplin, pelajar menerima pengetahuan teori tentang struktur dalaman logam dan aloi. Pada akhir kursus, pelajar sepatutnya telah memperoleh kemahiran dan kebolehan berikut:
- tentang struktur hablur dalaman logam;
- tentang anisotropi dan isotropi. Apa yang menyebabkan sifat ini, dan cara ia boleh dipengaruhi;
- tentang pelbagai kecacatan pada struktur logam dan aloi;
- tentang kaedah mengkaji struktur dalaman bahan.
Kajian amali dalam disiplin sains bahan
Jabatan sains bahan tersedia di setiap universiti teknikal. Semasa kursus tertentu, pelajar mempelajari kaedah dan teknologi berikut:
Asas metalurgi - sejarah dan kaedah moden untuk menghasilkan aloi logam. Pengeluaran keluli dan besi dalam relau letupan moden. Menuang keluli dan besi tuang, kaedah untuk meningkatkan kualiti produkpengeluaran metalurgi. Pengelasan dan penandaan keluli, ciri teknikal dan fizikalnya. Peleburan logam bukan ferus dan aloinya, pengeluaran aluminium, kuprum, titanium dan logam bukan ferus lain. Peralatan yang digunakan
- Asas sains bahan termasuk kajian pengeluaran faundri, keadaan semasanya, skim teknologi am untuk menghasilkan tuangan.
- Teori ubah bentuk plastik, apakah perbezaan antara ubah bentuk sejuk dan panas, apakah pengerasan kerja, intipati pengecapan panas, kaedah pengecapan sejuk, julat penggunaan bahan pengecap.
- Penempaan: intipati proses ini dan operasi utama. Apakah produk rolling dan di mana ia digunakan, peralatan apa yang diperlukan untuk rolling dan lukisan. Cara produk siap diperoleh menggunakan teknologi ini dan tempat ia digunakan.
- Pengeluaran kimpalan, ciri umum dan prospek pembangunannya, klasifikasi kaedah kimpalan untuk pelbagai bahan. Proses fiziko-kimia untuk mendapatkan kimpalan.
- Bahan komposit. plastik. Kaedah mendapatkan, ciri umum. Kaedah bekerja dengan bahan komposit. Prospek permohonan.
Perkembangan moden sains bahan
Baru-baru ini, sains bahan telah menerima dorongan kuat untuk pembangunan. Keperluan untuk bahan baharu membuatkan saintis berfikir tentang mendapatkan logam tulen dan ultratulen, kerja sedang dijalankan untuk menciptapelbagai bahan mentah mengikut ciri yang dikira pada mulanya. Teknologi moden bahan struktur mencadangkan penggunaan bahan baru dan bukannya bahan logam standard. Lebih banyak perhatian diberikan kepada penggunaan plastik, seramik, bahan komposit yang mempunyai parameter kekuatan yang serasi dengan produk logam, tetapi tidak mempunyai kelemahannya.
