Specialitatea „Știința materialelor și tehnologia materialelor”: cu cine să lucrezi? „știința materialelor și tehnologia materialelor Știința materialelor și tehnologia materialelor fnn.

Specialitatea „știința și tehnologia materialelor” este una dintre cele mai importante discipline pentru aproape toți studenții la inginerie mecanică. Crearea de noi dezvoltări care ar putea concura pe piața internațională este imposibil de imaginat și implementat fără o cunoaștere aprofundată a subiectului.

Cursul de știința materialelor studiază gama diferitelor materii prime și proprietățile acestora. Diferitele proprietăți ale materialelor utilizate determină gama de aplicare a acestora în tehnologie. Structura internă a unui metal sau aliaj compozit afectează direct calitatea produsului.

Proprietăți de bază

Știința materialelor și tehnologia materialelor de inginerie evidențiază cele mai importante patru caracteristici ale oricărui metal sau aliaj. În primul rând, acestea sunt caracteristici fizice și mecanice care fac posibilă prezicerea calităților operaționale și tehnologice ale viitorului produs. Principala proprietate mecanică aici este rezistența - afectează direct indestructibilitatea produsului finit sub influența sarcinilor de lucru. Studiul ruperii și rezistenței este una dintre cele mai importante componente ale cursului de bază „știința materialelor și tehnologia materialelor”. Această știință este folosită pentru a găsi aliajele structurale și componentele necesare pentru fabricarea pieselor cu caracteristicile de rezistență dorite. Caracteristicile tehnologice și operaționale fac posibilă prezicerea comportamentului produsului finit la sarcini de funcționare și extreme, calcularea limitelor de rezistență și evaluarea durabilității întregului mecanism.

Materiale de bază

În ultimele secole, principalul material pentru crearea mașinilor și mecanismelor a fost metalul. Prin urmare, disciplina „știința materialelor” acordă o mare atenție științei metalelor - știința metalelor și aliajelor lor. Oamenii de știință sovietici au adus o mare contribuție la dezvoltarea sa: P. P. Anosov, N. S. Kurnakov, D. K. Chernov și alții.

Obiectivele științei materialelor

Fundamentele științei materialelor sunt necesare pentru ca viitorii ingineri să le studieze. La urma urmei, scopul principal al includerii acestei discipline în curriculum este de a-i învăța pe studenții tehnici să facă alegerea corectă a materialului pentru produsele proiectate pentru a prelungi durata de viață a acestora.

Atingerea acestui obiectiv îi va ajuta pe viitorii ingineri să rezolve următoarele probleme:

  • Evaluați corect proprietățile tehnice ale unui material analizând condițiile de fabricație ale produsului și durata de viață a acestuia.
  • Să aibă idei științifice formate în mod corespunzător despre posibilitățile reale de îmbunătățire a oricăror proprietăți ale unui metal sau aliaj prin modificarea structurii acestuia.
  • Cunoașteți toate metodele de întărire a materialelor care pot asigura durabilitatea și performanța uneltelor și produselor.
  • Să aibă cunoștințe actualizate despre principalele grupe de materiale utilizate, proprietățile acestor grupuri și domeniul de aplicare.

Cunoștințe necesare

Cursul „știința materialelor și tehnologia materialelor structurale” este destinat acelor studenți care înțeleg și pot explica deja semnificația unor caracteristici precum stresul, sarcina, starea plastică și agregativă a materiei, structura atomo-cristalină a metalelor, tipurile de substanțe chimice. legături și proprietățile fizice de bază ale metalelor. În procesul de studiu, studenții urmează o pregătire de bază, care le va fi utilă pentru a cuceri discipline de specialitate. Mai multe cursuri de nivel superior examinează diferite procese și tehnologii de fabricație, în care știința materialelor și tehnologia materialelor joacă un rol semnificativ.

Cu cine sa lucrezi?

Cunoașterea caracteristicilor de proiectare și a caracteristicilor tehnice ale metalelor și aliajelor vor fi utile unui proiectant care lucrează în domeniul funcționării mașinilor și mecanismelor moderne. Specialiștii în domeniul tehnologiei noilor materiale își pot găsi locul de muncă în sectoarele ingineriei mecanice, auto, aviație, energie și spațiu. Recent, s-a constatat un deficit de specialiști cu diplomă în știința și tehnologia materialelor în industria de apărare și în domeniul dezvoltării comunicațiilor.

Dezvoltarea științei materialelor

Ca disciplină separată, știința materialelor este un exemplu de știință aplicată tipică care explică compoziția, structura și proprietățile diferitelor metale și aliajele lor în diferite condiții.

Omul a dobândit capacitatea de a extrage metal și de a face diferite aliaje în perioada de descompunere a sistemului comunal primitiv. Dar, ca știință separată, știința materialelor și tehnologia materialelor au început să fie studiate cu puțin peste 200 de ani în urmă. Începutul secolului al XVIII-lea a fost perioada descoperirilor savantului-encicloped francez Reaumur, care a fost primul care a încercat să studieze structura internă a metalelor. Studii similare au fost efectuate de producătorul englez Grignon, care în 1775 a scris un scurt raport despre structura columnară pe care a descoperit-o că se formează atunci când fierul se solidifică.

În Imperiul Rus, primele lucrări științifice în domeniul metalurgiei i-au aparținut lui M.V. Lomonosov, care în manualul său a încercat să explice pe scurt esența diferitelor procese metalurgice.

Știința metalelor a făcut un mare salt înainte la începutul secolului al XIX-lea, când au fost dezvoltate noi metode de studiere a diferitelor materiale. În 1831, lucrările lui P. P. Anosov au arătat posibilitatea studierii metalelor la microscop. După aceasta, mai mulți oameni de știință din mai multe țări au demonstrat științific transformările structurale ale metalelor în timpul răcirii lor continue.

O sută de ani mai târziu, era microscoapelor optice a încetat să mai existe. Tehnologia materialelor structurale nu a putut face noi descoperiri folosind metode învechite. Optica a fost înlocuită cu echipamente electronice. Metalurgia a început să recurgă la metode de observare electronică, în special, difracția neutronilor și difracția electronilor. Cu ajutorul acestor noi tehnologii, este posibilă creșterea secțiunilor metalelor și aliajelor de până la 1000 de ori, ceea ce înseamnă că există mult mai multe temeiuri pentru concluzii științifice.

Informații teoretice despre structura materialelor

În procesul de studiu al disciplinei, studenții dobândesc cunoștințe teoretice despre structura internă a metalelor și aliajelor. La sfârșitul cursului, studenții trebuie să obțină următoarele abilități și abilități:

  • despre intern;
  • despre anizotropie și izotropie. Ce cauzează aceste proprietăți și cum pot fi influențate;
  • despre diverse defecte în structura metalelor și aliajelor;
  • asupra metodelor de studiere a structurii interne a unui material.

Cursuri practice la disciplina știința materialelor

Există un departament de știința materialelor în fiecare universitate tehnică. Pe parcursul cursului, studentul studiază următoarele metode și tehnologii:

  • Fundamentele metalurgiei - istorie și metode moderne de producere a aliajelor metalice. Producția de oțel și fontă în furnalele moderne. Turnarea oțelului și a fontei, metode de îmbunătățire a calității produselor metalurgice. Clasificarea și marcarea oțelului, caracteristicile sale tehnice și fizice. Topirea metalelor neferoase și aliajele acestora, producția de aluminiu, cupru, titan și alte metale neferoase. Echipamentul folosit în acest caz.


Dezvoltarea modernă a științei materialelor

Recent, știința materialelor a primit un impuls puternic pentru dezvoltare. Nevoia de materiale noi i-a forțat pe oamenii de știință să se gândească la obținerea de metale pure și ultra-pure; se lucrează pentru a crea diverse materii prime în funcție de caracteristicile calculate inițial. Tehnologia modernă a materialelor structurale sugerează utilizarea de noi substanțe în locul celor standard metalice. Se acordă mai multă atenție utilizării materialelor plastice, ceramice și compozite, care au parametri de rezistență compatibili cu produsele metalice, dar nu prezintă dezavantajele acestora.

Știința materialelor și tehnologia materialelor noi

Informații de profil

Direcția de pregătire pentru un licență certificat 22.03.01 - „Știința materialelor și tehnologia materialelor” a fost aprobată prin ordin al Ministerului Educației al Federației Ruse din 12 noiembrie 2015 nr. 1331. Perioada standard pentru stăpânirea programul educațional principal pentru pregătirea de licență în direcția „Știința Materialelor și Tehnologia Materialelor” pentru studii cu normă întreagă este de 4 ani.

Principalele tipuri de activități ale unui absolvent (care este în curs de formare), ce poate face un absolvent

Domeniul de activitate profesională a absolvenților:

  • dezvoltarea, cercetarea, modificarea si utilizarea materialelor de natura anorganica si organica in diverse scopuri; procesele de formare, forma și formarea structurii lor; transformări în etapele de producție, prelucrare și exploatare;
  • procese de obținere a materialelor, semifabricatelor, semifabricatelor, pieselor și produselor, precum și gestionarea calității acestora pentru diverse domenii ale ingineriei și tehnologiei (ingineria mecanică și a instrumentelor, aviație și tehnologia rachetelor și spațiale, energie nucleară, electronică solidă, nanoindustrie, echipamente medicale, sport și electrocasnice etc.)

Obiecte de activitate profesională a absolventului:

  • principalele tipuri de materiale moderne structurale și funcționale anorganice (metalice și nemetalice) și organice (polimer și carbon); compozite și materiale hibride; materiale superdure;
  • inteligente și nanomateriale, filme și acoperiri;
  • metode și mijloace de testare și diagnosticare, cercetare și control al calității materialelor, foliilor și acoperirilor, semifabricatelor, semifabricatelor, piese și produse, toate tipurile de echipamente de cercetare, control și testare, analitice
  • echipamente, software de calculator pentru prelucrarea rezultatelor și analiza datelor obținute, modelarea comportării materialelor, evaluarea și prognozarea caracteristicilor de performanță ale acestora;
  • procese tehnologice de producere, prelucrare și modificare a materialelor și acoperirilor, pieselor și produselor; echipamente, echipamente și dispozitive tehnologice; sisteme de control al proceselor;
  • sisteme de documentare și certificare de reglementare și tehnică pentru materiale și produse, procese tehnologice pentru producerea și prelucrarea acestora; documentație de raportare, înregistrări și protocoale ale progresului și rezultatelor experimentelor, documentație privind măsurile de siguranță și siguranța vieții.

Tipuri de activități profesionale ale absolventului:

cercetare si calcul-analitic:

  • colectarea datelor despre tipurile și mărcile existente de materiale, structura și proprietățile acestora în legătură cu rezolvarea problemelor atribuite folosind baze de date și surse literare;
  • participarea la munca unui grup de specialiști în efectuarea de experimente și prelucrarea rezultatelor acestora privind crearea, cercetarea și selecția materialelor, evaluarea calităților lor tehnologice și de serviciu printr-o analiză cuprinzătoare a structurii și proprietăților lor,
  • teste fizico-mecanice, de coroziune și alte încercări;
  • colectarea de informații științifice și tehnice cu privire la subiectul experimentelor pentru pregătirea recenziilor, rapoartelor și publicațiilor științifice, participarea la pregătirea rapoartelor privind sarcina finalizată;
  • munca de birou și pregătirea documentației tehnice de proiectare și de lucru, înregistrări și protocoale; verificarea conformității proiectelor elaborate și a documentației tehnice cu documentele de reglementare.

producție și design și tehnologic:

  • participarea la producția de materiale cu proprietăți tehnologice și funcționale specificate, proiectarea proceselor de înaltă tehnologie ca parte a departamentului de proiectare primară, tehnologică sau de cercetare;
  • organizarea locurilor de muncă, a echipamentelor tehnice ale acestora, întreținerea și diagnosticarea echipamentelor tehnologice, monitorizarea respectării disciplinei tehnologice și a siguranței mediului în departamentul de producție pentru prelucrarea și prelucrarea materialelor, controlul calității produselor fabricate;
  • elaborarea specificațiilor tehnice pentru proiectarea unităților individuale de dispozitive, echipamente și unelte speciale prevăzute de tehnologia de obținere și prelucrare a materialelor;
  • participarea la lucrările de standardizare, pregătire și certificare a proceselor, echipamentelor și materialelor, pregătirea documentelor la crearea unui sistem de management al calității la o întreprindere sau organizație.

organizatoric si managerial:

  • managementul proceselor tehnologice, asigurând siguranța tehnică și de mediu a producției în domeniul activităților lor profesionale;
  • intocmirea documentatiei tehnice (programe de lucru, instructiuni, planuri, devize, solicitari de materiale si echipamente etc.), intocmirea de rapoarte stabilite conform formularelor aprobate;
  • prevenirea accidentelor, bolilor profesionale, prevenirea încălcărilor mediului în domeniul activităților lor profesionale.

Scurtă descriere a profilului de formare

„Știința și tehnologia materialelor noilor materiale” stă la baza tehnologiei moderne: avioane și rachete, mașini și nave, clădiri și structuri, microelectronice și calculatoare, telefoane mobile și navigatoare. Acestea sunt materiale structurale (puternice, ușoare, rezistente la coroziune) și materiale funcționale (cu proprietăți speciale magnetice, electrice, optice și altele). Materialele noi intră din ce în ce mai mult în viața noastră de zi cu zi și îi schimbă radical calitatea. Cu toate acestea, există încă multe probleme nerezolvate pe care voi, solicitanții de astăzi, trebuie să le rezolvați. De exemplu, problema secolului cu care se confruntă oamenii de știință din materiale este crearea unui motor ceramic. Un astfel de motor va fi ușor, cu temperatură ridicată, cu eficiență ridicată, consum redus de combustibil și emisii scăzute de gaze de eșapament în mediu. Dar deocamdată, ceramica este un material foarte fragil din care nu se poate face un motor.

Discipline de bază

  • Introducere în știința materialelor și tehnologia materialelor noi.
  • Productie de piese din materiale compozite.
  • Instrumente și metode pentru studiul nanomaterialelor.
  • Aliaje dure și suprafețe.
  • Proprietățile și aplicațiile nanomaterialelor.
  • Examinarea materialelor și nanomaterialelor.
  • Materiale ceramice si sticla.

Domenii posibile de activitate pentru absolvenți

  • Inginer pentru analiza chimică și spectrală a materialelor.
  • Inginer radiologic.
  • Inginer în microscopie electronică.
  • Inginer metalograf.
  • Inginer de testare a materialelor și acoperirilor.
  • Inginer de detectare a defectelor.
  • Inginer pentru examinarea cauzelor distrugerii materialelor.
  • Inginer tehnologic pentru materiale compozite.
  • Inginer de proces pentru acoperiri de protectie.
  • Inginer aprovizionare cu materiale.
  • Inginer marketing pentru materiale si acoperiri.

  • Igolkina Nadezhda - JSC „Gidroavtomatika”, inginer,
  • Kondratyev Valery - FSUE GNP RKTs "TsSKB-Progress", șeful sectorului de sudare,
  • Alexander Podkatov - Volgaburmash OJSC, maistru,
  • Shibanov Denis - Volgaburmash OJSC, inginer proiectant,
  • Shuldeshov Dmitry - SPRP ORC la NK CHPP-1, Novokuibyshevsk, maestru de sudare.

Companii cu care departamentul cooperează, comunicare cu întreprinderile unde se desfășoară stagiile

  • OJSC „Volgaburmash”;
  • OJSC „Compania generatoare teritorială Volzhskaya”;
  • OJSC „VNIIT NEFT”;
  • OJSC Rafinăria de petrol Samara;
  • RKT-uri FSUE GNP „TSSKB - Progres”;
  • OJSC „Metalist – Samara”;
  • OJSC „Uzina de rulmenți pentru aeronave”;
  • ZAO Alcoa-SMZ;
  • SA „Aviaagregat”;
  • SA „KOTROKO”;
  • SRL „IDC „AE-Systems”;
  • Întreprinderea de Stat „Uzina Samara Instrument-Making - Reid”;
  • OJSC „AVTOVAZ” (Tolyatti);
  • OJSC „DAAZ” (Dimitrovgrad);
  • OJSC „Tyazhmash”, (Syzran)
  • Institutul de Macrocinetică Structurală și Probleme de Știința Materialelor al Academiei Ruse de Științe (ISMAN), Cernogolovka, Regiunea Moscova.

Contacte

Numere de telefon ale Departamentului de Metalurgie, Metalurgie a Pulberilor, Nanomateriale: 242-28-89

Departamentul de Metalurgie, Metalurgie a pulberilor, Nanomateriale

G. Samara, st. Molodogvardeyskaya, 133

Nanotehnologie

Tehnologii de polimeri, materiale compozite și acoperiri de protecție

Informații despre programul educațional

Obiectivul principal al departamentului este formarea de personal cu înaltă calificare în domeniul prelucrării materialelor plastice, materialelor compozite și acoperirilor de protecție.

Departament „Chimia și tehnologia materialelor polimerice și compozite” pregătește și absolvă licențe în direcția 22.03.01 „Știința materialelor și tehnologiile materialelor”în cadrul programului „Tehnologia polimerilor, materialelor compozite și acoperirilor de protecție”.

Tipuri de activități de absolvire

Absolvenții primesc cunoștințe, abilități și abilități care le permit să stăpânească metode avansate de producție și metode moderne de prelucrare a materialelor plastice și materiale compozite, precum și exemple.

Discipline de bază

  • Materiale compozite
  • Grafică pe computer în sisteme de proiectare asistată de calculator
  • Fundamentele proiectării asistate de calculator
  • Bazele teoretice ale prelucrării materialelor plastice
  • Adezivi și acoperiri polimerici
  • Elastomeri. Chimia educației și tehnologia de prelucrare
  • Proprietăți și tehnologii ale materialelor de dimensiuni nanometrice
  • Bazele proiectării instalațiilor de prelucrare a plasticului
  • Procese mecanice
  • Echipamente, tehnologie si calcule pentru turnare prin injectie
  • Echipamente, tehnologie și calcule pentru extrudare etc.

Exemple de angajare pentru absolvenți

Știința și Tehnologia Materialelor
materiale
Subiectul nr. 1 „Introducere”
1

CONȚINUTUL PRELEȚII:
I. PARTEA INTRODUCTORĂ
II. PARTE PRINCIPALĂ
Întrebări de studiu:
1. Materiale moderne în industrie, tehnologie și
dispozitive, implicarea lor în incendii, accidente și dezastre
2. Structura metalelor
III. PARTEA FINALA
2

Obiectivele principale ale materiei sunt de a studia:
- structura materialelor, formarea acesteia în timpul cristalizării,
procese de difuzie în metale, alotrope
transformări sub influența temperaturii; structuri metalice
aliaje, componente structurale ale aliajelor fier-carbon și
diagrame de fază fier-carbon;
- bazele tehnologice pentru producerea fontei și oțelului, acestora
clasificări, etichetare și domenii de aplicare;
- clasificarea și esența metodelor de producție și conectare
piese de prelucrat, bazele prelucrărilor termice și chimico-termice
Detalii;
- bazele producției de piese folosind metalurgia pulberilor și
piese din materiale polimerice;
Structura subiectului este justificată de obiectivele sale și include
studiind două secțiuni:
I. Știința materialelor.
II. Tehnologia materialelor.
3

1. Metale și aliaje structurale –
baza tehnologiei moderne
Toate materialele sunt împărțite în trei grupe în funcție de aplicabilitatea lor:
structural;
auxiliar;
operațional.
Fiecare dintre aceste grupuri include diferite tipuri de materiale.
Materialele structurale sunt destinate fabricării pieselor de mașini,
structuri si structuri. Dintre materialele de construcție, principalele sunt
sunt metale.
Ele sunt împărțite în mod convențional în două tipuri:
metale feroase și aliajele lor;
metale neferoase și aliajele acestora.
Dintre metalele feroase, fierul și acesta
aliaje cu carbon – numite oțeluri și fonte.
Cea mai mare utilizare a metalelor neferoase ca metale structurale este
materiale găsite precum: aluminiu, cupru, zinc etc.
Materialele auxiliare includ următoarele tipuri de materiale:
materiale plastice, cauciuc, diverse materiale compozite, lemn,
materiale silicate etc.
Din grupa materialelor de operare, diverse
combustibili, lubrifianți, vopsele, frâne și lichide de răcire.
4

Metalele sunt substanțe care au un nivel ridicat
conductivitate electrică, conductivitate termică, ductilitate și
un fel de luciu metalic. Date despre proprietăți
datorită caracteristicilor structurale ale metalelor.
Conform teoriei stării metalice, un metal este
este o substanta formata din nuclee pozitive in jurul caruia
electronii se rotesc în orbitali. La ultimul nivel numărul
Sunt puțini electroni și sunt legați slab de nucleu. Acești electroni au
capacitatea de a se mișca pe întregul volum de metal, adică
aparține
întreg
totalitate
atomi.
Asa de
cale,
plastic,
conductivitate termică
Și
conductivitate electrică
asigurată de prezența „gazului electronic”
Dintre toate metalele și aliajele, negrul joacă cel mai important rol.
metale si anume fier si aliajele sale - otel si fonta. De la altii
Producția de aluminiu și a acestuia
aliaje Baza pentru utilizarea pe scară largă a metalelor ca principal
materialele structurale sunt mecanice ridicate
proprietăți.
5

Tip racord metalic

1 – nucleu atomic;
2 – miez atomic;
3 – electroni generalizati
6

2. Structura metalelor
Comun tuturor metalelor și aliajelor este structura cristalină, care
vizibil pe piesele sparte. Se caracterizează prin faptul că atomii
metalele și aliajele formează o rețea cristalină spațial,
constând din celule cristaline elementare (volume de metal),
situate strict ordonate de-a lungul tuturor axelor de coordonate.
Tipurile de celule cristaline elementare sunt diferite pentru diferite metale.
Ordinea de aranjare a atomilor în rețele este, de asemenea, diferită.
Multe metale esențiale formează o rețea cristalină cu
celule elementare sub formă de cub cu un miez în centru, adică o rețea
cub centrat pe corp (crom, wolfram, molibden, vanadiu etc.);
Alte metale, cum ar fi cuprul, nichelul, aluminiul, plumbul etc.
formează o rețea cu o celulă unitate tot sub formă de cub, dar cu atomi,
situat nu numai la nodurile cubului, ci și în mijlocul fiecărei fețe, adică
celule cu un cub centrat pe față;
Al treilea metal, cum ar fi magneziu, titan, zinc etc. formează o rețea de
prismă spațială, adică hexagonală compactă.
o
o
Atomii din celule sunt aranjați într-o manieră ordonată reciproc. Forțele de atracție și repulsie în
celulele sunt egalizate. Corpul își păstrează forma, volumul și are grozav
rezistenta la forfecare.
Distanța dintre atomii vecini dintr-o celulă unitară determină dimensiunile acesteia
celulele care sunt măsurate în angstromi sunt desemnate cu litera Å, 1Å=1 10-8 cm
7

Structura cristalină atomică a metalelor

A
b
a – împachetat strâns hexagonal; b
c – cubic centrat pe corp
V
– fata cubica centrata;
8

În materialele cristaline, distanța dintre atomi este diferită
direcţiile cristalografice sunt diferite. Datorită diferitelor
densitățile atomice se observă în diferite direcții ale cristalului
proprietăți diferite.
Diferențe în proprietățile cristalului în funcție de direcția de testare
numită anizotropie.
Diferența dintre proprietățile fizico-chimice și mecanice ale cristalelor în
în direcții diferite poate fi destul de semnificativă. Anizotropie
caracteristic unui singur cristal. Pentru cele mai tehnice
metale,
întărit
V
comun
conditii,
disponibil
policristalin
structura,
orientat
V
variat
directii. Prin urmare, un astfel de corp este caracterizat de cvasiizotropie,
adică aparenta independență a proprietăților față de direcția de testare.
În timpul tratamentului sub presiune, majoritatea boabelor de metal dobândesc
aproximativ aceeași orientare, iar metalul devine anizotrop.
Acest lucru poate duce la deformarea produsului (delaminare, ondulare)
Acest lucru, în consecință, trebuie luat în considerare la proiectare și
dezvoltarea tehnologiei de obținere a pieselor.
9

Unele metale își schimbă
structură cristalină, adică tipul
rețea cristalină, în
în funcţie de modificările externe
condiţii - temperatură şi presiune.
Procesul de rearanjare a atomilor și
tranziția unui tip de cristalin
zăbrele la altul se numește
transformarea alotropică.
Modificarea acestuia
metal, dar cu cristaline diferite
semnele hash indică inițiala
literele alfabetului grecesc α, β, γ, δ
Astfel, fierul are toate cele 4 transformări alotropice care au loc în timpul
diferite temperaturi și desemnate Feα, Feβ, Feγ și Feδ (Fig); asemănătoare
manganul are modificări. Aproximativ 30 de metale au alotropie
10

3. Procese de difuzie în metal, formare
structuri ale metalelor și aliajelor în timpul cristalizării
Rețelele cristaline discutate mai sus sunt ideale. Cu toate acestea, în
în condiţii reale în metale în stare solidă, difuzie
procese, adică mișcarea atomilor din pozițiile lor normale. Viteză
difuzia este mică, dar crește odată cu creșterea temperaturii. La un anumit
temperatura, atunci când amplitudinea vibrațiilor atomice crește foarte mult, este posibil
ruperea unui atom din locul său și trecerea lui la altul, eliberat de un alt atom.
Vibrațiile și difuzia atomilor provoacă prezența unui număr mare
defecte structurale care perturbă periodicitatea aranjamentului atomilor în
rețea cristalină și au un impact semnificativ asupra proprietăților
material.
Există trei tipuri de defecte în structura cristalină: punctiforme, liniare
și superficială
defecte punctuale: a – posturi vacante;
b – luxaţii.
Defectele punctuale sunt defecte ale căror dimensiuni sunt în totalitate
trei dimensiuni nu depășesc una sau mai multe
distanțe interatomice.
Defectele punctuale includ posturi vacante - prezență
spații libere (absența atomilor) la noduri
rețea cristalină;
dislocații - prezența atomilor substanței principale,
mutat dintr-un nod într-o poziție între noduri;
atomi interstițiali străini;
atomi străini de substituție.
11

Imperfecțiunile liniare sunt mici în două dimensiuni și
mai mare în dimensiunea a treia. Aceste imperfecțiuni
pot exista un număr de locuri libere sau un număr de atomi interstițiali. Special și
Cele mai importante tipuri de imperfecțiuni liniare sunt dislocațiile -
marginea și șurubul
O dislocare a muchiei este
linia QQ", de-a lungul căreia se rupe în interior
marginea cristalină a semiplanului „extra” sau
extraplan PP"QQ"
O dislocare a șurubului este o linie dreaptă EF,
în jurul căruia planele atomice sunt curbate de-a lungul
suprafața șurubului. Ocolind partea de sus
plan atomic în sensul acelor de ceasornic,
ajungem la marginea celui de-al doilea plan atomic şi
etc. În acest caz, cristalul poate fi reprezentat
constând dintr-un singur plan atomic,
răsucite sub forma unei suprafețe elicoidale.
defecte liniare: a – muchie
luxații; b – dislocarea șurubului
Dislocarea șurubului, cum ar fi dislocarea marginii,
format prin deplasarea incompletă a cristalului de-a lungul
planul Q. Spre deosebire de o dislocare a muchiei
dislocarea șurubului este paralelă cu vectorul
schimb
12

Defectele de suprafață au o grosime mică și dimensiuni semnificative în două
alte dimensiuni. De obicei, acestea sunt joncțiunile a două secțiuni orientate
rețea cristalină. Pot fi granițe de cereale, limite de fragmente
în interiorul cerealelor, blocuri de limite în interiorul fragmentelor. Boabele vecine în felul lor
structura cristalină are o orientare spațială inegală
grătare.
Blocurile sunt rotite în raport cu
prieten într-un unghi de la câteva secunde până la
câteva minute, dimensiunea lor este de 10-5 cm.
Fragmente
avea
colţ
orientare greșită nu mai mult de 5°.
Dacă orientarea unghiulară greșită a grătarelor
boabele învecinate sunt mai mici de 5°, atunci așa
limitele se numesc unghi mic
frontiere.
Limita dintre boabe este o zonă de tranziție îngustă 5-10
distanțe atomice cu aranjament atomic perturbat. La hotar
zona, rețeaua cristalină a unui bob se transformă în rețeaua altuia.
13

Cristalizare

Orice substanță poate fi în trei stări de agregare: solidă, lichidă,
gazos O tranziție de la o stare la alta este posibilă dacă noul stat
in conditii noi este mai stabil si are mai putina energie.
Odată cu modificările condițiilor externe, energia liberă se modifică conform unei legi complexe
diferite pentru stările lichide și cristaline.
În conformitate cu această schemă, peste temperatura TS substanța
ar trebui să fie în stare lichidă, iar sub TS - în stare solidă.
Cristalizarea este procesul de formare a zonelor
rețea cristalină în fază lichidă și creștere
cristale din centrii formaţi.
La o temperatură egală cu TS, fazele lichidă și solidă au
aceeași energie, metalul în ambele stări se află
echilibru,
deci doi
faze
poate sa
exista
în același timp pentru un timp infinit de lung.
schimbarea energiei libere
stări lichide și solide în
in functie de temperatura
Temperatura Тs – echilibru
temperatura de cristalizare.
sau
teoretic
Temperatura la care practic începe cristalizarea se numește actuală
temperatura de cristalizare Tcr. Diferența dintre temperatura teoretică și cea reală
cristalizarea se numește grad de suprarăcire: ΔТ=ТS–Ткр.Cu cât este mai mare gradul
hipotermie, cu atât va avea loc cristalizarea mai intensă. Gradul de hipotermie depinde de
14
natura metalului, gradul de contaminare a acestuia și viteza de răcire.

Trecerea unui metal de la lichid la solid
La încălzirea tuturor corpurilor cristaline, inclusiv a metalelor, o limpede
limita de tranziție de la solid la lichid și înapoi.
Procesul de tranziție a unui metal de la o stare lichidă la o stare cristalină poate fi descris
curbe în timp – coordonate temperatură.
Curba de răcire a metalului pur
Metalul în stare lichidă este răcit la punctul 1,
procesul este însoțit de o scădere treptată
temperatura. Procesul este în curs de desfășurare la secțiunea 1–2
cristalizare, însoțită de eliberare
căldură, care se numește căldură latentă
cristalizare. Compensează dispersia
căldură în spațiu și, prin urmare, temperatura
ramane
constant.
După
absolvire
temperatura de cristalizare la punctul 2 din nou
începe să scadă, metalul se răcește în solid
condiție.
Procesul de cristalizare constă din două procese elementare: nuclearea
centrele de cristalizare și creșterea cristalelor din acești centri.
Dimensiunea granulelor unui metal influențează foarte mult proprietățile sale mecanice. Aceste proprietăți
în special tenacitatea și ductilitatea sunt mai mari dacă metalul are o granulație fină.
15

Fiecare cristal de metal este orientat în spațiu în mod arbitrar. Formă
cristale – arbitrare. Forma cristalelor primare seamănă cu cea a
copac, motiv pentru care se numesc dendrite. Această formă de cristale
explicată prin faptul că embrionii cresc în direcția cu minim
distanța dintre atomi, adică se formează axa principală și apoi
Axele de ordinul doi încep să crească etc. Ultimele porțiuni de metal lichid
umple spatiile interaxiale. Forma corectă a dendritei este distorsionată
ca urmare a contactului lor în timpul procesului de creştere.
Ținând cont de acest lucru, în lingou se observă următoarele:
limite de cereale - structură cu granulație fină,
iar în centrul lingoului există o zonă de mare
neorientat
cristale.
Pot fi
chiar slăbire, contracție
scoici.
Acestea sunt defecte secundare (comparativ cu
primar în rețeaua cristalină.
Defecte structurale secundare (cochilii,
afânare) sunt eliminate prin tratament termic.
Defecte primare (în zăbrele) nu sunt
sunt eliminate.
Cinetica procesului de cristalizare
16

Literatură
Principal:
1. Știința materialelor. Tehnologia materialelor structurale: manual /
Ed. V.S. Artamonova – SPbU Serviciul de Stat de Pompieri EMERCOM al Rusiei, 2011. – 312 p.
2. Știința materialelor. Tehnologia materialelor structurale: manual
pentru universități. Ed. Cherednichenko V.S. – ed. a IV-a, șters. – M.: Omega-L, 2008. – 752 p.
3. Știința materialelor și tehnologia materialelor: curs de prelegeri. Ed. Artamonova
V.S.; Ministerul Rusiei pentru Situații de Urgență. - St.Petersburg. : SPbU Serviciul de Stat de Pompieri EMERCOM al Rusiei, 2008. – 112 p.
Adiţional:
1. Știința materialelor și tehnologia metalelor. Ed. Fetisova G.P. Manual. –
M.: Mai sus. şcoală, 2001. – 637 p.
2.
Zhadan V.T., Polukhin P.I., Nesterov A.F. etc. Știința și tehnologia materialelor
materiale. – M.: Metalurgie, 1994. – 622 p.
3.
Știința materialelor și tehnologia materialelor. Ed. Solntseva Yu.P. – M.:
Metalurgie, 1988. – 512 p.

Un absolvent al unei diplome de licență în specialitatea 050710 – Știința Materialelor și Tehnologia Materialelor Noi i se acordă gradul academic de Licență în Știința Materialelor și Tehnologia Materialelor Noi.
Calificările și funcțiile se stabilesc în conformitate cu „Reperul de calificare a posturilor de manageri, specialiști și alți angajați”, aprobat prin Ordinul Ministerului Muncii și Protecției Sociale din 22 noiembrie 2002 nr. 273-P.
Calificări și posturi:
- tehnolog termic;
- tehnolog chimist;
- tehnician de laborator etc.

Caracteristicile calificării licenței de specialitate 050710 - Știința materialelor și tehnologia materialelor noi

Domeniul de activitate profesională
Specialiștii care au absolvit o diplomă de licență desfășoară activități de producție, tehnologice și organizatorice la întreprinderile industriale și, de asemenea, efectuează lucrări experimentale și de cercetare pentru a studia structura și proprietățile materialelor.
Obiecte de activitate profesională
Obiectele de activitate profesională a absolvenților sunt uzine de metalurgie feroasă și neferoasă, fabrici de construcții de mașini și instrumentar, fabrici de producție chimică, institute de cercetare și proiectare în industrie, laboratoare, instituții de învățământ tehnic superior și secundar.
Subiecte de activitate profesională
Subiectele de activitate profesională includ: echipamente tehnologice de producție, instalații și instrumente destinate studiului structurii și proprietăților materialelor, tehnologii de obținere și prelucrare a materialelor noi, precum și a produselor finite din acestea.
Tipuri de activități profesionale
Licențiații în specialitatea 050710 – Știința Materialelor și Tehnologia Materialelor Noi pot desfășura următoarele tipuri de activități profesionale:
- productie si tehnologica;
- organizatoric si managerial;
- calcul si proiectare;
- instalarea și punerea în funcțiune;
- cercetare experimentală.
Funcțiile activității profesionale
Funcțiile activității profesionale includ: organizarea și conducerea producției, controlul asupra implementării proceselor tehnologice, controlul calității materialelor, analiza indicatorilor de mediu și economici ai funcționării site-urilor de producție. Îmbunătățirea proceselor tehnologice de obținere și prelucrare a materialelor.
Sarcini tipice ale activității profesionale:
- studiul compoziţiei chimice şi de fază, structurii şi proprietăţilor materialelor;
- obtinerea de noi materiale, dezvoltarea tehnologiilor pentru tratarea lor termica si chimico-termica, tratarea sub presiune si introducerea lor in productie;
- studiul proiectarii si functionarii echipamentelor, instalatiilor si dispozitivelor tehnologice;
- crearea bazelor unor noi procese tehnologice de obţinere a materialelor şi prelucrare a acestora, implementare în producţie.
Domenii de activitate profesională:
- munca organizatorica si manageriala;
- productie si munca tehnologica;
- munca de cercetare experimentala;
- lucrari de calcul si proiectare.
Conținutul activității profesionale
- studiul structurii și proprietăților materialelor. Crearea de tehnologii avansate pentru obținerea și prelucrarea de noi materiale;
- crearea de unități de producție pentru producția de produse finite care să îndeplinească cerințele de calitate ale unei economii de piață, precum și structura optimă a managementului acestora;
- analiza muncii zonelor de producție ale întreprinderilor pentru obținerea de materiale, produse finite și prelucrarea acestora, introducerea în producție a realizărilor științei și tehnologiei, metode de obținere și prelucrare a materialelor noi;
- analiza capacităţilor tehnice ale instalaţiilor şi dispozitivelor de producţie;
- elaborarea de diagrame tehnologice, instrucțiuni tehnice, hărți de traseu și alte documentații tehnice necesare susținerii noilor procese tehnologice;
- analiza problemelor economice și de mediu în producția de materiale;
- stăpânirea teoriei și practicii științei materialelor, capacitatea de a aplica în practică metode de studiere a structurii și proprietăților materialelor;
- însuşirea metodelor fizice moderne utilizate în ştiinţa materialelor. Cunoaște structura și funcționarea dispozitivelor și instalațiilor fizice complexe moderne;
- realizarea de modele matematice ale structurii și proprietăților materialelor, precum și a tehnologiilor de prelucrare a acestora.
Cerințe pentru competențele cheie ale unui licență în specialitatea 050710 – Știința materialelor și tehnologia materialelor noi
Licența în specialitatea 050710 – Știința materialelor și tehnologia materialelor noi trebuie:
stiu:
- despre relația dintre compoziția fazelor, structura și proprietățile materialelor, procesele tehnologice, proiectarea și funcționarea instrumentelor și echipamentelor științifice și tehnologice;
am o idee:
- despre fundamentele științei materialelor, despre principalele direcții de dezvoltare a acesteia și despre realizările științei și tehnologiei în acest domeniu;
a fi capabil să:
- aplica in practica metode de studiere a structurii si proprietatilor materialelor;
ai abilitatile:
- efectuarea de lucrări de obținere a materialelor noi și prelucrarea acestora, prelucrarea matematică a rezultatelor cercetării științifice, întocmirea hărților tehnologice;
fi competent:
- in materie de siguranta tehnica si de mediu, protectia vietii umane, norme legale si probleme economice.

Discipline de învățământ general
Componentă necesară
Istoria Kazahstanului
Limba kazahă (rusă).
Limbă străină
Informatică
Ecologie
Filozofie
Componenta la alegere

Discipline de bază
Componentă necesară
Matematica I
Matematica II
Fizica 1
Fizica 2
Chimie
Chimie fizică și coloidală
Inginerie Electrică
Geometrie descriptivă și grafică de inginerie
Piese de mașină
Știința materialelor fizice
Standardizare, metrologie și certificare
Proprietățile fizice ale materialelor
Proprietățile mecanice ale materialelor
Radiografie
Componenta la alegere

Discipline majore
Componentă necesară
Protecția muncii și siguranța vieții
Economia și organizarea producției
Materiale noi
Procese tehnologice pentru producerea materialelor
Echipamente tehnologice pentru producerea materialelor
Design de producție
Știința selecției materialelor
Componenta la alegere

Tipuri suplimentare de antrenament
Cultură fizică
Practică
Educational
Stagiu
Prediplomă

Control de stat intermediar PGK
Certificare finală de stat
1) Redactarea și susținerea unei teze (proiect).
2) Examene de stat în specialitate (disciplină)

Lista universităților care recrutează studenți la specialitatea 050710 – Știința Materialelor și Tehnologia Materialelor Noi

Astăzi, industria științei materialelor joacă un rol important în dezvoltarea progresului științific și tehnologic. Se întâmplă că știința materialelor poate acoperi fiecare domeniu al activității umane, ceea ce o face foarte relevantă și solicitată în epoca noastră de noile tehnologii.

În cinstea deschiderii noului site, am decis să întrebăm managerul. Departamentul de Inginerie Mecanică și Știința Materialelor Eremin Evgeniy Nikolaevich, ce se întâmplă în industrie în acest moment și ce îi așteaptă pe studenții-absolvenți în viitor.

Evgeniy Nikolaevich, care este domeniul științei materialelor astăzi?

Este imposibil să ne imaginăm viața fără materiale. Producția și dezvoltarea de noi materiale, metodele de prelucrare a acestora stau la baza producției moderne și determină în mare măsură nivelul dezvoltării acesteia, potențialul științific, tehnic și economic al statului. Ideile progresive ale multor oameni de știință și ingineri de a crea noi mașini nu au putut fi aduse la viață mult timp din cauza lipsei materialelor adecvate cu proprietăți fizice și mecanice ridicate. Secolul al XX-lea a fost marcat de realizări majore în teoria și practica științei materialelor: au fost create materiale de înaltă rezistență pentru piese și unelte, au fost dezvoltate materiale compozite, au fost descoperite și utilizate proprietățile semiconductorilor, au fost descoperite supraconductori, folosiți în energie și alte ramuri ale tehnologiei. Totodată, s-au îmbunătățit metodele de întărire a pieselor prin tratament termic și chimico-termic.

Știința materialelor s-a dezvoltat deosebit de intens în ultimele decenii. Acest lucru se explică prin nevoia de noi materiale pentru explorarea spațiului, dezvoltarea electronicii și energia nucleară. Acest lucru a necesitat includerea a aproape toate elementele tabelului periodic printre materialele industriale.

Astăzi, în Rusia există o serie de centre științifice de renume mondial angajate în dezvoltarea de materiale care pot funcționa în mod fiabil sub diferite influențe. Ei creează din ce în ce mai multe materiale noi care duc producția industrială la un nou nivel.

Soluția la cele mai importante probleme tehnice asociate cu consumul economic de materiale și reducerea greutății mașinilor și dispozitivelor depinde în mare măsură de dezvoltarea științei materialelor. Procesul continuu de creare de noi materiale pentru tehnologia modernă îmbogățește știința materialelor.

De ce domeniu de activitate este legată viitoarea profesie a absolvenților?

Astăzi, industria științei materialelor este un domeniu de activitate de înaltă tehnologie. Știința materialelor este inclusă în lista domeniilor prioritare de dezvoltare în toate țările dezvoltate ale lumii și în sine este una dintre cele mai populare industrii.

Siberia de Vest este un centru major de inginerie generală, specială și de transport, fabricarea de instrumente și industria construcțiilor. Aceste industrii sunt printre sectoarele lider ale economiei Omsk și au o contribuție semnificativă la ocuparea forței de muncă a populației active din punct de vedere economic. Producția industrială este una dintre cele mai dinamice zone de activitate economică din regiunea Omsk. Aici se află un număr mare de întreprinderi relevante, organizații de proiectare și cercetare de importanță națională și internațională. Producția de produse folosind metode de presiune, turnare și sudare este baza producției de achiziții a oricărei întreprinderi. În același timp, proiectarea produselor raționale și competitive și organizarea producției lor sunt imposibile fără un nivel suficient de cunoștințe în domeniul științei materialelor, care este cel mai important indicator al educației unui specialist modern certificat.

Toate acestea necesită pregătirea specialiștilor relevanți în inginerie mecanică, inclusiv oameni de știință a materialelor, și necesită nevoia de personal înalt calificat pentru întreprinderi, organizații și institute de cercetare.

Activitățile profesionale ale absolvenților Institutului de Inginerie Mecanică sunt legate de procesele tehnologice de obținere, prelucrare și prelucrare a materialelor moderne; studierea compoziției lor chimice, a stării de fază; certificarea materialelor și acoperirilor, cu procese tehnologice pentru producerea acestora, precum și cu prelucrarea și diagnosticarea echipamentelor. Am încredere că, sub îndrumarea profesorilor și mentorilor lor, studenții noștri își vor stăpâni pe deplin specialitatea științifică și vor deveni profesioniști în domeniul lor de activitate.

Principalii consumatori de licență și masterat în inginerie mecanică sunt marile întreprinderi moderne din industriile de apărare, cum ar fi Întreprinderea Unitară de Stat Federal „GKNPTs im. M.V. Khrunichev" PA "Polet", FSUE "Centrul științific și de producție pentru ingineria turbinelor cu gaz "Salyut" (filiala "OMO numită după P.I. Baranov"), FSUE OmPO "Irtysh", FSUE NIID, FSUE "Omsktransmash", FSUE "Priborostroenie", OJSC Omskaggregat, LLC NTK „Tehnologia criogenică”, FSUE OPZ numită după. Kozitsky, OJSC „Instrumente și sisteme din Siberia”, OJSC „Saturn”, OJSC „Biroul de proiectare al ingineriei transporturilor”, OJSC „Biroul de proiectare a construcțiilor de mașini”, LLC „Biroul de proiectare a construcțiilor de motoare”, FSUE „Biroul central de proiectare de automatizare” , FSUE „Omsk Scientific- Research Institute of Instrument Engineering”, precum și întreprinderi din alte industrii, cum ar fi NPO Mostovik, OJSC OMUS-1, LLC Foundry and Mechanical Plant, LLC Omskenergoremont, LLC RMZ Sibneft-ONPZ, LLC Științific și Tehnic Centrul „Transport”, fabrici de beton prefabricat, Sibmontazhkomplekt LLC, High Technologies OJSC, Transsibneft OJSC, Nefteprovodstroy OJSC, Sibgazstroydetal Plant CJSC și multe altele.

Cererea de personal inginer în specialitățile de inginerie mecanică este confirmată de cererile întreprinderilor pentru instruire țintită, inclusiv în cadrul Ordinului Federal de țintă pentru întreprinderile complexului militar-industrial (DIC).

Ce le-ați dori studenților noștri?

La mulți ani tuturor studenților noștri. Vă doresc din tot sufletul tuturor sănătate, prosperitate și împlinire a speranțelor și, bineînțeles, finalizarea cu succes a sesiunii care se apropie inexorabil, al cărei rezultat va fi o bursă, și poate mai multe burse în același timp, a căror valoare totală pentru unii studenți ajunge la 10-15 mii de ruble.

Fiți activi, de succes și fericiți, dragi prieteni!