მასალების მეცნიერება და ტექნოლოგია არის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი დისციპლინა თითქმის ყველა სტუდენტისთვის, რომელიც სწავლობს მანქანათმშენებლობას. ახალი ტექნოლოგიის შექმნა, რომელსაც შეუძლია კონკურენცია გაუწიოს საერთაშორისო ბაზარზე, წარმოუდგენელია და განხორციელდება ამ საგნის საფუძვლიანი ცოდნის გარეშე.
სხვადასხვა ნედლეულის დიაპაზონის და მათი თვისებების შესწავლა მასალების მეცნიერების კურსია. გამოყენებული მასალების სხვადასხვა თვისებები წინასწარ განსაზღვრავს მათი გამოყენების დიაპაზონს ინჟინერიაში. ლითონის ან კომპოზიტური შენადნობის შიდა სტრუქტურა პირდაპირ გავლენას ახდენს პროდუქტის ხარისხზე.
ძირითადი ფუნქციები
მასალების მეცნიერება და სტრუქტურული მასალების ტექნოლოგია ხაზს უსვამს ნებისმიერი ლითონის ან შენადნობის ოთხ ყველაზე მნიშვნელოვან მახასიათებელს. უპირველეს ყოვლისა, ეს არის ფიზიკური და მექანიკური მახასიათებლები, რომლებიც შესაძლებელს ხდის მომავალი პროდუქტის ოპერატიული და ტექნოლოგიური თვისებების პროგნოზირებას. მთავარი მექანიკური თვისებააქ არის სიძლიერე - ეს პირდაპირ გავლენას ახდენს მზა პროდუქტის ურღვევობაზე სამუშაო დატვირთვის გავლენის ქვეშ. ნგრევისა და სიძლიერის დოქტრინა არის საბაზისო კურსის „მასალების მეცნიერება და ტექნოლოგია“ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი კომპონენტი. ეს მეცნიერება ქმნის თეორიულ საფუძველს სწორი სტრუქტურული შენადნობებისა და კომპონენტების მოსაძებნად სასურველი სიმტკიცის მახასიათებლების მქონე ნაწილების დასამზადებლად. ტექნოლოგიური და ოპერატიული მახასიათებლები შესაძლებელს ხდის მზა პროდუქტის ქცევის პროგნოზირებას სამუშაო და ექსტრემალურ დატვირთვებში, გამოთვალოს სიძლიერის ლიმიტები და შეაფასოს მთელი მექანიზმის გამძლეობა.
მთავარი მასალები
ბოლო საუკუნეების განმავლობაში ლითონი იყო ძირითადი მასალა მანქანებისა და მექანიზმების შესაქმნელად. ამიტომ, დისციპლინა „მატერიალოლოგია“დიდ ყურადღებას უთმობს მეტალის მეცნიერებას - მეცნიერებას ლითონებისა და მათი შენადნობების შესახებ. მის განვითარებაში დიდი წვლილი შეიტანეს საბჭოთა მეცნიერებმა: Anosov P. P., Kurnakov N. S., Chernov D. K. და სხვები.
მატერიალისტიკის მიზნები
მატერიალური მეცნიერების საფუძვლების შესწავლა აუცილებელია მომავალი ინჟინრების მიერ. ყოველივე ამის შემდეგ, ამ დისციპლინის სასწავლო პროგრამაში ჩართვის მთავარი მიზანი არის ინჟინერიის სტუდენტებს ასწავლოს, გააკეთონ მასალის სწორი არჩევანი ინჟინერიული პროდუქტებისთვის, რათა გაზარდონ მათი მომსახურების ვადა.
ამ მიზნის მიღწევა დაეხმარება მომავალ ინჟინრებს შემდეგი პრობლემების გადაჭრაში:
- სწორად შეაფასეთ მასალის ტექნიკური თვისებები წარმოების პირობების ანალიზითპროდუქტი და მისი სასარგებლო სიცოცხლე.
- გქონდეთ კარგად ჩამოყალიბებული მეცნიერული იდეები ლითონის ან შენადნობის ნებისმიერი თვისების გაუმჯობესების რეალური შესაძლებლობების შესახებ მისი სტრუქტურის შეცვლით.
- იცოდე მასალების გამკვრივების ყველა ხერხის შესახებ, რომელიც უზრუნველყოფს ხელსაწყოებისა და პროდუქტების გამძლეობასა და შესრულებას.
- აქვს განახლებული ცოდნა გამოყენებული მასალების ძირითადი ჯგუფების, ამ ჯგუფების თვისებებისა და ფარგლების შესახებ.
აუცილებელი ცოდნა
კურსი "მასალების მეცნიერება და სტრუქტურული მასალების ტექნოლოგია" განკუთვნილია იმ სტუდენტებისთვის, რომლებსაც უკვე ესმით და შეუძლიათ ახსნან ისეთი მახასიათებლების მნიშვნელობა, როგორიცაა დაძაბულობა, დატვირთვა, პლასტიკური და ელასტიური დეფორმაცია, მატერიის აგრეგაციის მდგომარეობა, ატომური ლითონების კრისტალური სტრუქტურა, ქიმიური ბმების სახეები, ლითონების ძირითადი ფიზიკური თვისებები. სწავლის პროცესში სტუდენტები გადიან საბაზისო ტრენინგებს, რაც მათთვის სასარგებლო იქნება პროფილის დისციპლინების დასაპყრობად. უფრო მოწინავე კურსები მოიცავს სხვადასხვა წარმოების პროცესებსა და ტექნოლოგიებს, რომლებშიც მნიშვნელოვან როლს თამაშობს მასალების მეცნიერება და ტექნოლოგია.
ვინ მუშაობს?
მეტალებისა და შენადნობების დიზაინის მახასიათებლებისა და ტექნიკური მახასიათებლების ცოდნა გამოადგება ტექნოლოგს, ინჟინერს ან დიზაინერს, რომელიც მუშაობს თანამედროვე მანქანებისა და მექანიზმების მუშაობის სფეროში. ახალი მასალების ტექნოლოგიის დარგის სპეციალისტებს შეუძლიათ იპოვონ სამუშაო ადგილი ინჟინერიაში, ავტომობილებში, ავიაციაში,ენერგეტიკა და კოსმოსური ინდუსტრია. ბოლო დროს შეიმჩნევა დიპლომის მქონე სპეციალისტების დეფიციტი თავდაცვის მრეწველობაში და კომუნიკაციების განვითარების სფეროში.
მასალების მეცნიერების განვითარება
როგორც ცალკე დისციპლინა, მასალების მეცნიერება არის ტიპიური გამოყენებითი მეცნიერების მაგალითი, რომელიც განმარტავს სხვადასხვა ლითონებისა და მათი შენადნობების შემადგენლობას, სტრუქტურას და თვისებებს სხვადასხვა პირობებში.
ლითონის ამოღების და სხვადასხვა შენადნობების დამზადების უნარი ადამიანმა პრიმიტიული კომუნალური სისტემის დაშლის პერიოდში შეიძინა. მაგრამ, როგორც ცალკე მეცნიერება, მასალების მეცნიერება და მასალების ტექნოლოგია დაიწყო შესწავლა 200 წელზე მეტი ხნის წინ. მე-18 საუკუნის დასაწყისი არის ფრანგი ენციკლოპედისტი რეომურის აღმოჩენების პერიოდი, რომელიც პირველმა სცადა ლითონების შიდა სტრუქტურის შესწავლა. მსგავსი კვლევები ჩაატარა ინგლისელმა მწარმოებელმა Grignon-მა, რომელმაც 1775 წელს დაწერა მოკლე მოხსენება მის მიერ აღმოჩენილ სვეტურ სტრუქტურაზე, რომელიც წარმოიქმნება რკინის გამაგრების დროს.
რუსეთის იმპერიაში პირველი სამეცნიერო ნაშრომები მეტალურგიის დარგში ეკუთვნოდა მ.ვ.ლომონოსოვს, რომელიც თავის სახელმძღვანელოში ცდილობდა მოკლედ აეხსნა სხვადასხვა მეტალურგიული პროცესის არსი.
მეტალის მეცნიერებამ დიდი ნახტომი გააკეთა მე-19 საუკუნის დასაწყისში, როდესაც შემუშავდა სხვადასხვა მასალის შესწავლის ახალი მეთოდები. 1831 წელს P. P. Anosov-ის ნაშრომებმა აჩვენა ლითონების მიკროსკოპის ქვეშ გამოკვლევის შესაძლებლობა. ამის შემდეგ რამდენიმე მეცნიერმა მთელი რიგი ქვეყნებიდან მეცნიერულად დაამტკიცასტრუქტურული გარდაქმნები მეტალებში მათი უწყვეტი გაგრილების დროს.
ასი წლის შემდეგ, ოპტიკური მიკროსკოპების ეპოქამ არსებობა შეწყვიტა. სტრუქტურული მასალების ტექნოლოგიამ ვერ შეძლო ახალი აღმოჩენების გაკეთება მოძველებული მეთოდების გამოყენებით. ოპტიკა შეიცვალა ელექტრონიკით. ლითონის მეცნიერებამ დაიწყო დაკვირვების ელექტრონული მეთოდების გამოყენება, კერძოდ, ნეიტრონის დიფრაქციისა და ელექტრონული დიფრაქციისთვის. ამ ახალი ტექნოლოგიების დახმარებით შესაძლებელია ლითონებისა და შენადნობების მონაკვეთების 1000-ჯერ გაზრდა, რაც იმას ნიშნავს, რომ მეცნიერული დასკვნების გაცილებით მეტი საფუძველი არსებობს.
თეორიული ინფორმაცია მასალების სტრუქტურის შესახებ
დისციპლინის შესწავლის პროცესში სტუდენტები იღებენ თეორიულ ცოდნას ლითონებისა და შენადნობების შიდა აგებულების შესახებ. კურსის ბოლოს სტუდენტებს უნდა ჰქონდეთ შემდეგი უნარები და უნარები:
- მეტალების შიდა კრისტალური სტრუქტურის შესახებ;
- ანიზოტროპიისა და იზოტროპიის შესახებ. რა იწვევს ამ თვისებებს და როგორ შეიძლება გავლენა იქონიოს მათზე;
- მეტალების და შენადნობების აგებულების სხვადასხვა დეფექტების შესახებ;
- მასალის შიდა სტრუქტურის შესწავლის მეთოდების შესახებ.
პრაქტიკული კვლევები მასალების მეცნიერების დისციპლინაში
მატერიალისტიკის დეპარტამენტი ხელმისაწვდომია ყველა ტექნიკურ უნივერსიტეტში. მოცემული კურსის განმავლობაში სტუდენტი სწავლობს შემდეგ მეთოდებსა და ტექნოლოგიებს:
მეტალურგიის საფუძვლები - ისტორია და ლითონის შენადნობების წარმოების თანამედროვე მეთოდები. ფოლადის და რკინის წარმოება თანამედროვე აფეთქებულ ღუმელებში. ფოლადის და თუჯის ჩამოსხმა, პროდუქციის ხარისხის გაუმჯობესების მეთოდებიმეტალურგიული წარმოება. ფოლადის კლასიფიკაცია და მარკირება, მისი ტექნიკური და ფიზიკური მახასიათებლები. ფერადი ლითონებისა და მათი შენადნობების დნობა, ალუმინის, სპილენძის, ტიტანის და სხვა ფერადი ლითონების წარმოება. გამოყენებული აღჭურვილობა
- მასალების მეცნიერების საფუძვლები მოიცავს სამსხმელო წარმოების შესწავლას, მის ამჟამინდელ მდგომარეობას, ჩამოსხმის წარმოების ზოგად ტექნოლოგიურ სქემებს.
- პლასტიკური დეფორმაციის თეორია, რა განსხვავებაა ცივ და ცხელ დეფორმაციას შორის, რა არის სამუშაო გამკვრივება, ცხელი ჭედვის არსი, ცივი ჭედვის მეთოდები, შტამპის მასალების გამოყენების დიაპაზონი.
- გაყალბება: ამ პროცესის არსი და ძირითადი ოპერაციები. რა არის მოძრავი პროდუქტები და სად გამოიყენება, რა აღჭურვილობაა საჭირო მოძრავი და სახატავი. როგორ მიიღება მზა პროდუქტები ამ ტექნოლოგიების გამოყენებით და სად გამოიყენება ისინი.
- შედუღების წარმოება, მისი ზოგადი მახასიათებლები და განვითარების პერსპექტივები, სხვადასხვა მასალის შედუღების მეთოდების კლასიფიკაცია. ფიზიკურ-ქიმიური პროცესები შედუღების მისაღებად.
- კომპოზიტური მასალები. პლასტმასები. მიღების მეთოდები, ზოგადი მახასიათებლები. კომპოზიციურ მასალებთან მუშაობის მეთოდები. განაცხადის პერსპექტივები.
მასალების მეცნიერების თანამედროვე განვითარება
ამ ბოლო დროს, მასალების მეცნიერებამ მიიღო ძლიერი იმპულსი განვითარებისთვის. ახალი მასალების საჭიროებამ აიძულა მეცნიერები იფიქრონ სუფთა და ულტრასუფთა ლითონების მოპოვებაზე, მიმდინარეობს მუშაობა მის შექმნაზესხვადასხვა ნედლეული თავდაპირველად გათვლილი მახასიათებლების მიხედვით. სტრუქტურული მასალების თანამედროვე ტექნოლოგია ვარაუდობს ახალი ნივთიერებების გამოყენებას სტანდარტული ლითონის ნაცვლად. მეტი ყურადღება ეთმობა პლასტმასის, კერამიკის, კომპოზიტური მასალების გამოყენებას, რომლებსაც გააჩნიათ ლითონის პროდუქტებთან თავსებადი სიმტკიცის პარამეტრები, მაგრამ მოკლებულია მათ ნაკლოვანებებს.
