Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnik ist für fast alle Studierenden des Maschinenbaus eine der wichtigsten Disziplinen. Die Schaffung neuer Entwicklungen, die auf dem internationalen Markt konkurrieren könnten, ist ohne gründliche Kenntnisse auf diesem Gebiet nicht vorstellbar und umzusetzen.
Das Studium der Bandbreite verschiedener Rohstoffe und ihrer Eigenschaften ist das Studium der Materialwissenschaften. Verschiedene Eigenschaften der verwendeten Werkstoffe bestimmen den Anwendungsbereich in der Technik. Die innere Struktur eines Metalls oder einer Verbundlegierung wirkt sich direkt auf die Produktqualität aus.
Grundfunktionen
Materialwissenschaft und Strukturwerkstofftechnologie hebt die vier wichtigsten Eigenschaften eines Metalls oder einer Legierung hervor. Zunächst einmal sind dies physikalische und mechanische Merkmale, die es ermöglichen, die betrieblichen und technologischen Eigenschaften eines zukünftigen Produkts vorherzusagen. Die wichtigste mechanische EigenschaftHier ist die Stärke - sie wirkt sich direkt auf die Unzerstörbarkeit des fertigen Produkts unter dem Einfluss von Arbeitsbelastungen aus. Die Lehre von Zerstörung und Festigkeit ist einer der wichtigsten Bestandteile des Grundstudiums „Werkstoffkunde und Werkstofftechnik“. Diese Wissenschaft bildet die theoretische Grundlage, um die richtigen Strukturlegierungen und Komponenten für die Herstellung von Teilen mit den gewünschten Festigkeitseigenschaften zu finden. Technologische und betriebliche Merkmale ermöglichen es, das Verh alten des Endprodukts unter Arbeits- und Extrembelastungen vorherzusagen, die Festigkeitsgrenzen zu berechnen und die H altbarkeit des gesamten Mechanismus zu bewerten.
Hauptmaterialien
In den letzten Jahrhunderten war Metall das Hauptmaterial für die Herstellung von Maschinen und Mechanismen. Daher widmet die Disziplin "Materialwissenschaften" der Metallwissenschaft - der Wissenschaft von Metallen und ihren Legierungen - große Aufmerksamkeit. Einen großen Beitrag zu seiner Entwicklung leisteten sowjetische Wissenschaftler: Anosov P. P., Kurnakov N. S., Chernov D. K. und andere.
Materialwissenschaftliche Ziele
Die Grundlagen der Materialwissenschaften müssen von zukünftigen Ingenieuren studiert werden. Schließlich besteht der Hauptzweck der Aufnahme dieser Disziplin in den Lehrplan darin, Ingenieurstudenten beizubringen, die richtige Materialauswahl für technische Produkte zu treffen, um deren Lebensdauer zu verlängern.
Das Erreichen dieses Ziels wird zukünftigen Ingenieuren helfen, die folgenden Probleme zu lösen:
- Die technischen Eigenschaften eines Materials richtig einschätzen, indem man die Herstellungsbedingungen analysiertProdukt und seine Nutzungsdauer.
- Gut fundierte wissenschaftliche Vorstellungen über die tatsächlichen Möglichkeiten zur Verbesserung der Eigenschaften eines Metalls oder einer Legierung durch Änderung seiner Struktur zu haben.
- Kennen Sie alle Möglichkeiten zum Härten von Materialien, die die H altbarkeit und Leistung von Werkzeugen und Produkten gewährleisten können.
- Aktuelles Wissen über die Hauptgruppen der verwendeten Materialien, die Eigenschaften dieser Gruppen und den Geltungsbereich haben.
Notwendige Kenntnisse
Die Vorlesung "Werkstoffkunde und Technologie von Baustoffen" richtet sich an Studierende, die bereits die Bedeutung von Eigenschaften wie Spannung, Belastung, plastische und elastische Verformung, Aggregatzustand der Materie, Atom- Kristallstruktur von Metallen, Arten chemischer Bindungen, grundlegende physikalische Eigenschaften von Metallen. Während des Studiums durchlaufen die Studierenden eine Grundausbildung, die ihnen zur Eroberung der Profildisziplinen dient. Fortgeschrittenere Kurse decken verschiedene Herstellungsverfahren und -technologien ab, in denen Materialwissenschaft und -technologie eine wichtige Rolle spielen.
Wer arbeitet?
Die Kenntnis der Konstruktionsmerkmale und technischen Eigenschaften von Metallen und Legierungen ist für einen Technologen, Ingenieur oder Konstrukteur, der auf dem Gebiet des Betriebs moderner Maschinen und Mechanismen arbeitet, von Nutzen. Spezialisten auf dem Gebiet der neuen Werkstofftechnik finden ihren Arbeitsplatz in Maschinenbau, Automotive, Luftfahrt,Energie- und Raumfahrtindustrie. In der Verteidigungsindustrie und im Bereich der Kommunikationsentwicklung herrscht in letzter Zeit ein Mangel an Fachkräften mit einem Diplom in Materialwissenschaft und -technologie.
Entwicklung der Materialwissenschaften
Als eigenständige Disziplin ist die Materialwissenschaft ein Beispiel für eine typische angewandte Wissenschaft, die die Zusammensetzung, Struktur und Eigenschaften verschiedener Metalle und ihrer Legierungen unter verschiedenen Bedingungen erklärt.
Die Fähigkeit, Metall zu extrahieren und verschiedene Legierungen herzustellen, wurde von einer Person während der Zeit des Zerfalls des primitiven Gemeinschaftssystems erworben. Aber als getrennte Wissenschaften wurden Materialwissenschaft und Materi altechnologie vor etwas mehr als 200 Jahren untersucht. Der Beginn des 18. Jahrhunderts ist die Zeit der Entdeckungen des französischen Enzyklopädisten Réaumur, der als erster versuchte, die innere Struktur von Metallen zu untersuchen. Ähnliche Studien wurden von dem englischen Fabrikanten Grignon durchgeführt, der 1775 einen kurzen Bericht über die von ihm entdeckte Säulenstruktur verfasste, die bei der Erstarrung von Eisen entsteht.
Im Russischen Reich gehörten die ersten wissenschaftlichen Arbeiten auf dem Gebiet der Metallurgie M. V. Lomonosov, der in seinem Handbuch versuchte, das Wesen verschiedener metallurgischer Prozesse kurz zu erklären.
Die Metallwissenschaft machte zu Beginn des 19. Jahrhunderts einen großen Sprung nach vorne, als neue Methoden zur Untersuchung verschiedener Materialien entwickelt wurden. 1831 zeigten die Arbeiten von P. P. Anosov die Möglichkeit, Metalle unter einem Mikroskop zu untersuchen. Danach haben mehrere Wissenschaftler aus einer Reihe von Ländern wissenschaftlich bewiesenStrukturumwandlungen in Metallen während ihrer kontinuierlichen Abkühlung.
Hundert Jahre später ist die Ära der optischen Mikroskope vorbei. Die Technologie der Strukturwerkstoffe konnte mit ver alteten Methoden keine neuen Entdeckungen machen. Optik wurde durch Elektronik ersetzt. Die Metallwissenschaft begann, auf elektronische Beobachtungsmethoden zurückzugreifen, insbesondere Neutronenbeugung und Elektronenbeugung. Mit Hilfe dieser neuen Technologien ist es möglich, die Schnitte von Metallen und Legierungen bis zu 1000-mal zu vergrößern, was bedeutet, dass es viel mehr Gründe für wissenschaftliche Schlussfolgerungen gibt.
Theoretische Informationen über die Struktur von Materialien
Im Verlauf des Studiums der Disziplin erh alten die Studierenden theoretisches Wissen über den inneren Aufbau von Metallen und Legierungen. Am Ende des Kurses sollten die Studierenden folgende Fähigkeiten und Fertigkeiten erworben haben:
- über die innere Kristallstruktur von Metallen;
- über Anisotropie und Isotropie. Was diese Eigenschaften verursacht und wie sie beeinflusst werden können;
- über verschiedene Defekte in der Struktur von Metallen und Legierungen;
- über Methoden zur Untersuchung der inneren Struktur des Materials.
Praktische Studien im Fachgebiet Materialwissenschaften
Fakultät für Werkstoffwissenschaften gibt es an jeder Technischen Universität. Im Laufe eines bestimmten Kurses lernt der Student die folgenden Methoden und Technologien:
Grundlagen der Metallurgie - Geschichte und moderne Verfahren zur Herstellung von Metalllegierungen. Produktion von Stahl und Eisen in modernen Hochöfen. Gießen von Stahl und Gusseisen, Methoden zur Verbesserung der Produktqualitätmetallurgische Produktion. Klassifizierung und Kennzeichnung von Stahl, seine technischen und physikalischen Eigenschaften. Schmelzen von Nichteisenmetallen und deren Legierungen, Herstellung von Aluminium, Kupfer, Titan und anderen Nichteisenmetallen. Verwendete Ausrüstung
- Die Grundlagen der Werkstoffkunde umfassen das Studium der Gießereiproduktion, ihres aktuellen Standes, allgemeiner technologischer Schemata zur Herstellung von Gussteilen.
- Theorie der plastischen Verformung, was ist der Unterschied zwischen K alt- und Warmverformung, was ist K altverfestigung, das Wesen des Heißprägens, K altprägeverfahren, Anwendungsbereich von Stanzmaterialien.
- Schmieden: die Essenz dieses Prozesses und die Hauptoperationen. Was sind Walzprodukte und wo werden sie verwendet, welche Ausrüstung wird zum Walzen und Ziehen benötigt? Wie fertige Produkte mit diesen Technologien hergestellt werden und wo sie verwendet werden.
- Schweißproduktion, ihre allgemeinen Merkmale und Entwicklungsperspektiven, Klassifizierung von Schweißverfahren für verschiedene Materialien. Physikalisch-chemische Verfahren zur Erzielung von Schweißnähten.
- Verbundwerkstoffe. Kunststoffe. Gewinnungsverfahren, allgemeine Merkmale. Methoden der Arbeit mit Verbundwerkstoffen. Bewerbungsaussichten.
Moderne Entwicklung der Materialwissenschaften
In letzter Zeit hat die Materialwissenschaft einen starken Entwicklungsschub erh alten. Der Bedarf an neuen Materialien ließ Wissenschaftler darüber nachdenken, reine und hochreine Metalle zu erh alten, an deren Schaffung gearbeitet wirdverschiedene Rohstoffe nach zunächst berechneten Eigenschaften. Die moderne Technologie von Strukturmaterialien schlägt die Verwendung neuer Substanzen anstelle von Standardmetallen vor. Mehr Aufmerksamkeit wird der Verwendung von Kunststoffen, Keramiken und Verbundwerkstoffen geschenkt, die Festigkeitsparameter haben, die mit Metallprodukten kompatibel sind, aber deren Nachteile nicht aufweisen.