Матэрыялазнаўства і тэхналогія матэрыялаў. Тэхналогія канструкцыйных матэрыялаў

Спецыяльнасць «матэрыялазнаўства і тэхналогія матэрыялаў» з'яўляецца адной з найважнейшых дысцыплін практычна для ўсіх студэнтаў, якія вывучаюць машынабудаванне. Стварэнне новых распрацовак, якія змаглі б канкурыраваць на міжнародным рынку, немагчыма ўявіць і ажыццявіць без дасканалых ведаў дадзенага прадмета.

Вывучэннем асартыменту рознага сыравіны і яго ўласцівасцяў займаецца курс матэрыялазнаўства. Розныя ўласцівасці выкарыстоўваных матэрыялаў прадвызначаюць спектр іх прымянення ў тэхніцы. Унутраная будова металу або кампазітнага сплаву напрамую ўплывае на якасць прадукцыі.

асноўныя ўласцівасці

Матэрыялазнаўства і тэхналогія канструкцыйных матэрыялаў адзначаюць чатыры найбольш важных характарыстыкі любога металу або сплаву. У першую чаргу гэта фізічныя і механічныя асаблівасці, якія дазваляюць прагназаваць эксплуатацыйныя і тэхналагічныя якасці будучага вырабы. Асноўным механічным уласцівасцю тут з'яўляецца трываласць - яна напрамую ўплывае на неразрушаемость гатовай прадукцыі пад уздзеяннем працоўных нагрузак. Вучэнне пра разбурэнне і трываласці ёсць адна з найважнейшых складовых частак базавага курса «матэрыялазнаўства і тэхналогія матэрыялаў". Гэта навука складае тэарэтычную аснову для пошуку патрэбных канструкцыйных сплаваў і кампанентаў, прызначаных для вырабу дэталяў з патрэбнымі трывальнымі характарыстыкамі. Тэхналагічныя і эксплуатацыйныя асаблівасці дазваляюць спрагназаваць паводзіны гатовага вырабы пры працоўных і экстрэмальных нагрузках, вылічыць межы трываласці, даць ацэнку даўгавечнасці ўсяго механізму.

асноўныя матэрыялы

На працягу апошніх стагоддзяў асноўным матэрыялам для стварэння машын і механізмаў з'яўляецца метал. Таму дысцыпліна «матэрыялазнаўства» надае вялікую ўвагу металазнаўства - навуцы пра металы і іх сплавы. Вялікі ўклад у яе развіццё зрабілі савецкія навукоўцы: Аносаў П. П., Курнаков Н. С., Чарноў Д. К. і іншыя.

мэты матэрыялазнаўства

Асновы матэрыялазнаўства абавязковыя для вывучэння будучымі інжынерамі. Бо асноўнай мэтай ўключэння гэтай дысцыплін у навучальны курс з'яўляецца навучанне студэнтаў тэхнічных спецыяльнасцяў рабіць правільны выбар матэрыялу для сканструяваных вырабаў, каб падоўжыць тэрміны іх эксплуатацыі.

Дасягненне пастаўленай мэты дапаможа будучым інжынерам вырашыць наступныя задачы:

• Правільна ацэньваць тэхнічныя ўласцівасці таго ці іншага матэрыялу, аналізуючы ўмовы вырабу вырабы і тэрмін яго эксплуатацыі.
• Мець правільна сфармаваныя навуковыя ўяўленні аб рэальных магчымасцях паляпшэння якіх-небудзь уласцівасцяў металу або сплаву шляхам змены яго структуры.
• Ведаць пра ўсе спосабы ўмацавання матэрыялаў, якія могуць забяспечыць даўгавечнасць і працаздольнасць інструментаў і вырабаў.
• Мець сучасныя веды аб асноўных групах выкарыстоўваных матэрыялаў, уласцівасцях гэтых груп і аб вобласці прымянення.

неабходныя веды

Курс «матэрыялазнаўства і тэхналогія канструкцыйных матэрыялаў» прызначаны для тых студэнтаў, якія ўжо разумеюць і могуць растлумачыць значэнне такіх характарыстык, як напружанне, нагрузка, пластычная і пругкая дэфармацыя, агрэгатны стан рэчыва, атам-крышталічнае будынак металаў, тыпы хімічных сувязяў, асноўныя фізічныя ўласцівасці металаў. У працэсе вывучэння студэнты праходзяць базавую падрыхтоўку, якая ім спатрэбіцца для заваявання профільных дысцыплін. Больш старэйшыя курсы разглядаюць розныя вытворчыя працэсы і тэхналогіі, у якіх важкую ролю адыгрывае матэрыялазнаўства і тэхналогія матэрыялаў.

Кім працаваць?

Веды канструктыўных асаблівасцяў і тэхнічных характарыстык металаў і сплаваў спатрэбяцца тэхнолагу, інжынеру або канструктару, які працуе ў галіне эксплуатацыі сучасных машын і механізмаў. Спецыялісты ў галіне тэхналогіі новых матэрыялаў могуць знайсці сваё месца працы ў машынабудаўнічай, аўтамабільнай, авіяцыйнай, энергетычнай, касмічнай сферы. У апошні час назіраецца дэфіцыт спецыялістаў з дыпломам «матэрыялазнаўства і тэхналогія матэрыялаў» ў абароннай прамысловасці і ў сферы распрацоўкі сродкаў сувязі.

развіццё матэрыялазнаўства

Як асобная дысцыпліна, матэрыялазнаўства уяўляе сабой прыклад тыповай прыкладной навукі, якая тлумачыць склад, будова і ўласцівасці розных металаў і іх сплаваў пры розных умовах.

Уменне здабываць метал і вырабляць розныя сплавы чалавек набыў яшчэ ў перыяд разлажэння першабытнаабшчыннага ладу. Але як асобная навука матэрыялазнаўства і тэхналогія матэрыялаў пачалі вывучацца крыху больш за 200 гадоў таму. Пачатак 18 стагоддзя - перыяд адкрыццяў французскага вучонага-энцыклапедыста Реомюра, які першы паспрабаваў вывучыць ўнутраную структуру металаў. Аналагічныя даследаванні праводзіў англійская фабрыкант Григнон, ў 1775 годзе напісаў невялікае паведамленне пра выяўленай ім столбчатой структуры, якая ўтвараецца пры зацвярдзенні жалеза.

У Расійскай імперыі першыя навуковыя працы ў галіне металазнаўства належалі М. В. Ламаносаву, які ў сваім кіраўніцтве паспрабаваў коратка растлумачыць сутнасць розных металургічных працэсаў.

Вялікі рывок наперад металазнаўства зрабіла ў пачатку 19 стагоддзя, калі былі распрацаваны новыя метады даследавання розных матэрыялаў. У 1831 годзе працы П. П. Аносава паказалі магчымасць даследаваць металы пад мікраскопам. Пасля гэтага некалькімі навукоўцамі з шэрагу краін былі навукова даказаны структурныя ператварэння ў металах пры іх бесперапынным астуджэнні.

Праз сто гадоў эра аптычных мікраскопаў спыніла сваё існаванне. Тэхналогія канструкцыйных матэрыялаў не магла рабіць новыя адкрыцці, карыстаючыся састарэлымі метадамі. На змену оптыцы прыйшло электроннае абсталяванне. Металазнаўства стала звяртацца да электронных метадам назірання, у прыватнасці, нейтронографии і электронографии. З дапамогай гэтых новых тэхналогій магчыма павелічэнне зрэзаў металаў і сплаваў да 1000 разоў, а значыць, падстаў для навуковых высноў стала значна больш.

Тэарэтычныя звесткі аб будынку матэрыялаў

У працэсе вывучэння дысцыпліны студэнты атрымліваюць тэарэтычныя веды аб унутранай структуры металаў і сплаваў. Па заканчэнні курса слухачамі павінны быць атрыманы наступныя ўменні і навыкі:

• пра ўнутраны крышталічным будынку металаў ;
• аб анізатрапіі і изотропии. Чым абумоўлены гэтыя ўласцівасці, і як на іх можна ўздзейнічаць;
• аб розных дэфектах будынка металаў і сплаваў;
• аб метадах даследавання ўнутранай структуры матэрыялу.

Практычныя заняткі па дысцыпліне матэрыялазнаўства

Кафедра матэрыялазнаўства маецца на кожным тэхнічнай ВНУ. У перыяд праходжання зададзенага курсу студэнт вывучае наступныя метады і тэхналогіі:

• Асновы металургіі - гісторыя і сучасныя метады атрымання сплаваў металаў. Вытворчасць сталі і чыгуну ў сучасных даменных печах. Разліўкі сталі і чыгуну, метады павышэння якасці прадукцыі металургічнай вытворчасці. Класіфікацыя і маркіроўка сталі, яе тэхнічныя і фізічныя характарыстыкі. Выплаўленьне каляровых металаў і іх сплаваў, вытворчасць алюмінія, медзі, тытана і іншых каляровых металаў. Якое ўжываецца пры гэтым абсталяванне.

• Асновы матэрыялазнаўства ўключаюць у сябе вывучэнне ліцейнага вытворчасці, сучаснага яго стану, агульных тэхналагічных схем атрымання адлівак.
• Тэорыю пра пластычнай дэфармацыі, чым адрозніваюцца дэфармацыя халодная і гарачая, што такое наклеп, сутнасць гарачай штампоўкі, спосабы халоднай штампоўкі, спектр прымянення штамповочный матэрыялаў.
• Коўка: сутнасць гэтага працэсу і асноўныя аперацыі. Што такое прадукцыя пракатнага вытворчасці і дзе яна ўжываецца, якое абсталяванне патрабуецца для пракату і валачэння. Як атрымліваюць гатовую прадукцыю па гэтых тэхналогіях, і дзе яе ўжываюць.
• Зварачнае вытворчасць, яго агульная характарыстыка і перспектывы развіцця, класіфікацыя метадаў зваркі розных матэрыялаў. Фізіка-хімічныя працэсы атрымання зварных швоў.
• Кампазітныя матэрыялы. Пластмасы. Спосабы атрымання, агульныя характарыстыкі. Метады працы з кампазітнымі матэрыяламі. Перспектывы прымянення.

Сучаснае развіццё матэрыялазнаўства

У апошні час матэрыялазнаўства атрымала магутны штуршок развіцця. Патрэба ў новых матэрыялах прымусіла навукоўцаў задумацца пра атрыманне чыстых і сверхчистых металаў, вядуцца работы па стварэнні рознага сыравіны па першапачаткова пралічаных характарыстыках. Сучасная тэхналогія канструкцыйных матэрыялаў прапануе выкарыстанне новых рэчываў наўзамен стандартных металічных. Больш увагі надаецца прымяненню пластмас, керамікі, кампазіцыйных матэрыялаў, якія маюць параметры трываласці, сумяшчальныя з металічнымі вырабамі, але пазбаўленыя іх недахопаў.