Materials Science and Technology est l'une des disciplines les plus importantes pour presque tous les étudiants en génie mécanique. La création de nouveaux développements qui pourraient rivaliser sur le marché international est impossible à imaginer et à mettre en œuvre sans une connaissance approfondie de ce sujet.
L'étude de la gamme de diverses matières premières et de leurs propriétés est le cours de la science des matériaux. Diverses propriétés des matériaux utilisés prédéterminent la gamme de leur application en ingénierie. La structure interne d'un alliage métallique ou composite affecte directement la qualité du produit.
Caractéristiques de base
La science des matériaux et la technologie des matériaux de structure mettent en évidence les quatre caractéristiques les plus importantes de tout métal ou alliage. Ce sont d'abord des caractéristiques physiques et mécaniques qui permettent de prédire les qualités opérationnelles et technologiques d'un futur produit. La principale propriété mécaniquevoici la force - elle affecte directement l'indestructibilité du produit fini sous l'influence des charges de travail. La doctrine de la destruction et de la force est l'une des composantes les plus importantes du cours de base "science et technologie des matériaux". Cette science constitue la base théorique pour trouver les bons alliages structuraux et composants pour la fabrication de pièces avec les caractéristiques de résistance souhaitées. Les caractéristiques technologiques et opérationnelles permettent de prédire le comportement du produit fini sous des charges de travail et extrêmes, de calculer les limites de résistance et d'évaluer la durabilité de l'ensemble du mécanisme.
Matériaux principaux
Au cours des derniers siècles, le métal a été le matériau principal pour la création de machines et de mécanismes. Par conséquent, la discipline "science des matériaux" accorde une grande attention à la science des métaux - la science des métaux et de leurs alliages. Une grande contribution à son développement a été apportée par les scientifiques soviétiques: Anosov P. P., Kurnakov N. S., Chernov D. K. et d'autres.
Objectifs de la science des matériaux
Les bases de la science des matériaux doivent être étudiées par les futurs ingénieurs. Après tout, l'objectif principal de l'inclusion de cette discipline dans le programme d'études est d'apprendre aux étudiants en génie à faire le bon choix de matériaux pour les produits d'ingénierie afin de prolonger leur durée de vie.
Atteindre cet objectif aidera les futurs ingénieurs à résoudre les problèmes suivants:
- Évaluer correctement les propriétés techniques d'un matériau en analysant les conditions de fabricationproduit et sa durée de vie.
- Avoir des idées scientifiques bien formées sur les possibilités réelles d'améliorer les propriétés d'un métal ou d'un alliage en modifiant sa structure.
- Connaître toutes les façons de durcir les matériaux qui peuvent assurer la durabilité et la performance des outils et des produits.
- Avoir une connaissance à jour des principaux groupes de matériaux utilisés, des propriétés de ces groupes et de la portée.
Connaissances nécessaires
Le cours "Science des matériaux et technologie des matériaux de structure" est destiné aux étudiants qui comprennent déjà et peuvent expliquer la signification de caractéristiques telles que la contrainte, la charge, la déformation plastique et élastique, l'état d'agrégation de la matière, l'atome- structure cristalline des métaux, types de liaisons chimiques, propriétés physiques de base des métaux. En cours d'études, les étudiants suivent une formation de base, qui leur sera utile pour conquérir les disciplines du profil. Des cours plus avancés couvrent divers processus et technologies de fabrication, dans lesquels la science et la technologie des matériaux jouent un rôle important.
Qui travaille ?
La connaissance des caractéristiques de conception et des caractéristiques techniques des métaux et alliages sera utile à un technologue, ingénieur ou concepteur travaillant dans le domaine du fonctionnement des machines et mécanismes modernes. Les spécialistes dans le domaine de la technologie des nouveaux matériaux peuvent trouver leur lieu de travail dans l'ingénierie, l'automobile, l'aviation,industrie de l'énergie et de l'espace. Récemment, il y a eu une pénurie de spécialistes diplômés en science et technologie des matériaux dans l'industrie de la défense et dans le domaine du développement des communications.
Développement de la science des matériaux
En tant que discipline distincte, la science des matériaux est un exemple de science appliquée typique qui explique la composition, la structure et les propriétés de divers métaux et de leurs alliages dans différentes conditions.
La capacité d'extraire le métal et de fabriquer divers alliages a été acquise par une personne pendant la période de décomposition du système communal primitif. Mais en tant que science distincte, la science des matériaux et la technologie des matériaux ont commencé à être étudiées il y a un peu plus de 200 ans. Le début du XVIIIe siècle est la période des découvertes de l'encyclopédiste français Réaumur, qui fut le premier à tenter d'étudier la structure interne des métaux. Des études similaires ont été menées par le fabricant anglais Grignon, qui a rédigé en 1775 un bref rapport sur la structure colonnaire qu'il a découverte, qui se forme lors de la solidification du fer.
Dans l'Empire russe, les premiers travaux scientifiques dans le domaine de la métallurgie appartenaient à M. V. Lomonosov, qui dans son manuel a tenté d'expliquer brièvement l'essence de divers procédés métallurgiques.
La science des métaux a fait un grand bond en avant au début du XIXe siècle, lorsque de nouvelles méthodes d'étude de divers matériaux ont été développées. En 1831, les travaux de P. P. Anosov montrèrent la possibilité d'examiner les métaux au microscope. Après cela, plusieurs scientifiques de plusieurs pays ont prouvé scientifiquementtransformations structurelles des métaux lors de leur refroidissement continu.
Cent ans plus tard, l'ère des microscopes optiques a cessé d'exister. La technologie des matériaux de structure ne pouvait pas faire de nouvelles découvertes en utilisant des méthodes dépassées. L'optique a été remplacée par l'électronique. La science des métaux a commencé à recourir aux méthodes électroniques d'observation, en particulier la diffraction des neutrons et la diffraction des électrons. Avec l'aide de ces nouvelles technologies, il est possible d'augmenter les sections de métaux et d'alliages jusqu'à 1000 fois, ce qui signifie qu'il y a beaucoup plus de raisons de conclure scientifiquement.
Informations théoriques sur la structure des matériaux
Au cours de l'étude de la discipline, les étudiants acquièrent des connaissances théoriques sur la structure interne des métaux et des alliages. À la fin du cours, les étudiants doivent avoir acquis les compétences et aptitudes suivantes:
- à propos de la structure cristalline interne des métaux;
- sur l'anisotropie et l'isotropie. Qu'est-ce qui cause ces propriétés et comment elles peuvent être influencées;
- à propos de divers défauts dans la structure des métaux et alliages;
- sur les méthodes d'étude de la structure interne du matériau.
Études pratiques dans la discipline de la science des matériaux
Le département de science des matériaux est disponible dans toutes les universités techniques. Au cours d'un cours donné, l'étudiant étudie les méthodes et technologies suivantes:
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Développement moderne de la science des matériaux
Récemment, la science des matériaux a reçu un puissant élan de développement. Le besoin de nouveaux matériaux a fait réfléchir les scientifiques à l'obtention de métaux purs et ultra-purs, des travaux sont en cours pour créerdifférentes matières premières selon des caractéristiques initialement calculées. La technologie moderne des matériaux de structure suggère l'utilisation de nouvelles substances au lieu de celles en métal standard. Une plus grande attention est accordée à l'utilisation de plastiques, de céramiques, de matériaux composites qui ont des paramètres de résistance compatibles avec les produits métalliques, mais qui sont dépourvus de leurs inconvénients.
