Material Sains dan Teknologi adalah salah satu disiplin ilmu yang paling penting bagi hampir semua siswa yang belajar teknik mesin. Penciptaan perkembangan baru yang dapat bersaing di pasar internasional tidak mungkin dibayangkan dan diterapkan tanpa pengetahuan yang mendalam tentang subjek ini.
Mempelajari berbagai bahan mentah dan sifat-sifatnya adalah mata kuliah ilmu material. Berbagai sifat bahan yang digunakan menentukan jangkauan aplikasinya di bidang teknik. Struktur internal logam atau paduan komposit secara langsung mempengaruhi kualitas produk.
Fitur Dasar
Ilmu Material dan Teknologi Material Struktural menyoroti empat karakteristik terpenting dari logam atau paduan apa pun. Pertama-tama, ini adalah fitur fisik dan mekanis yang memungkinkan untuk memprediksi kualitas operasional dan teknologi produk masa depan. Sifat mekanik utamainilah kekuatannya - ini secara langsung mempengaruhi ketidakhancuran produk jadi di bawah pengaruh beban kerja. Doktrin kehancuran dan kekuatan adalah salah satu komponen terpenting dari kursus dasar "ilmu pengetahuan dan teknologi material". Ilmu ini membentuk dasar teoretis untuk menemukan paduan dan komponen struktural yang tepat untuk pembuatan suku cadang dengan karakteristik kekuatan yang diinginkan. Fitur teknologi dan operasional memungkinkan untuk memprediksi perilaku produk jadi di bawah beban kerja dan ekstrem, menghitung batas kekuatan, dan mengevaluasi daya tahan seluruh mekanisme.
Bahan Utama
Selama berabad-abad terakhir, logam telah menjadi bahan utama untuk membuat mesin dan mekanisme. Oleh karena itu, disiplin "ilmu material" menaruh perhatian besar pada ilmu logam - ilmu logam dan paduannya. Kontribusi besar untuk perkembangannya dibuat oleh para ilmuwan Soviet: Anosov P. P., Kurnakov N. S., Chernov D. K., dan lainnya.
Tujuan Ilmu Material
Dasar-dasar ilmu material wajib dipelajari oleh para insinyur masa depan. Lagi pula, tujuan utama memasukkan disiplin ini ke dalam kurikulum adalah untuk mengajar mahasiswa teknik membuat pilihan bahan yang tepat untuk produk rekayasa guna memperpanjang masa pakai mereka.
Mencapai tujuan ini akan membantu insinyur masa depan memecahkan masalah berikut:
- Menilai sifat teknis suatu material dengan benar dengan menganalisis kondisi manufakturproduk dan masa manfaatnya.
- Memiliki gagasan ilmiah yang matang tentang kemungkinan nyata untuk meningkatkan sifat logam atau paduan apa pun dengan mengubah strukturnya.
- Tahu tentang semua cara pengerasan material yang dapat memastikan ketahanan dan kinerja alat dan produk.
- Memiliki pengetahuan terkini tentang kelompok utama bahan yang digunakan, sifat kelompok ini dan ruang lingkupnya.
Pengetahuan yang diperlukan
Kursus "Ilmu Bahan dan Teknologi Bahan Struktur" ditujukan bagi mahasiswa yang telah memahami dan dapat menjelaskan pengertian sifat-sifat seperti tegangan, beban, deformasi plastis dan elastik, keadaan agregasi zat, sifat- struktur kristal logam, jenis ikatan kimia, sifat fisik dasar logam. Dalam proses belajar, siswa menjalani pelatihan dasar, yang akan berguna bagi mereka untuk menaklukkan profil disiplin ilmu. Kursus yang lebih maju mencakup berbagai proses dan teknologi manufaktur, di mana sains dan teknologi material memainkan peran penting.
Siapa yang bekerja?
Pengetahuan tentang fitur desain dan karakteristik teknis logam dan paduan akan berguna bagi teknolog, insinyur, atau perancang yang bekerja di bidang pengoperasian mesin dan mekanisme modern. Spesialis di bidang teknologi material baru dapat menemukan tempat kerja mereka di bidang teknik, otomotif, penerbangan,energi dan industri luar angkasa. Akhir-akhir ini, terjadi kekurangan tenaga ahli dengan ijazah di bidang ilmu dan teknologi material di industri pertahanan dan di bidang pengembangan komunikasi.
Pengembangan ilmu material
Sebagai disiplin ilmu yang terpisah, ilmu material adalah contoh dari ilmu terapan khas yang menjelaskan komposisi, struktur dan sifat berbagai logam dan paduannya dalam kondisi yang berbeda.
Kemampuan untuk mengekstrak logam dan membuat berbagai paduan diperoleh oleh seseorang selama periode dekomposisi sistem komunal primitif. Tetapi sebagai ilmu yang terpisah, ilmu material dan teknologi material mulai dipelajari sedikit lebih dari 200 tahun yang lalu. Awal abad ke-18 adalah periode penemuan ensiklopedis Prancis Réaumur, yang pertama kali mencoba mempelajari struktur internal logam. Studi serupa dilakukan oleh pabrikan Inggris Grignon, yang pada tahun 1775 menulis laporan singkat tentang struktur kolom yang ia temukan, yang terbentuk selama pemadatan besi.
Di Kekaisaran Rusia, karya ilmiah pertama di bidang metalurgi adalah milik M. V. Lomonosov, yang dalam manualnya mencoba menjelaskan secara singkat esensi dari berbagai proses metalurgi.
Ilmu logam membuat lompatan besar pada awal abad ke-19, ketika metode baru untuk mempelajari berbagai bahan dikembangkan. Pada tahun 1831, karya-karya P. P. Anosov menunjukkan kemungkinan pemeriksaan logam di bawah mikroskop. Setelah itu, beberapa ilmuwan dari sejumlah negara membuktikan secara ilmiahtransformasi struktural dalam logam selama pendinginan terus menerus.
Seratus tahun kemudian, era mikroskop optik tidak ada lagi. Teknologi bahan struktural tidak dapat membuat penemuan baru menggunakan metode yang sudah ketinggalan zaman. Optik telah digantikan oleh elektronik. Ilmu logam mulai menggunakan metode pengamatan elektronik, khususnya difraksi neutron dan difraksi elektron. Dengan bantuan teknologi baru ini, dimungkinkan untuk meningkatkan bagian logam dan paduan hingga 1000 kali, yang berarti ada lebih banyak alasan untuk kesimpulan ilmiah.
Informasi teoretis tentang struktur bahan
Dalam proses mempelajari disiplin, siswa menerima pengetahuan teoritis tentang struktur internal logam dan paduan. Di akhir kursus, siswa seharusnya telah memperoleh keterampilan dan kemampuan berikut:
- tentang struktur kristal internal logam;
- tentang anisotropi dan isotropi. Apa yang menyebabkan sifat-sifat ini, dan bagaimana mereka dapat dipengaruhi;
- tentang berbagai cacat pada struktur logam dan paduan;
- tentang metode mempelajari struktur internal materi.
Praktik dalam disiplin ilmu material
Jurusan ilmu material tersedia di setiap universitas teknik. Selama kursus tertentu, siswa mempelajari metode dan teknologi berikut:
Dasar-dasar metalurgi - sejarah dan metode modern dalam memproduksi paduan logam. Produksi baja dan besi di tanur sembur modern. Penuangan baja dan besi cor, metode untuk meningkatkan kualitas produkproduksi metalurgi. Klasifikasi dan penandaan baja, karakteristik teknis dan fisiknya. Peleburan logam non-ferrous dan paduannya, produksi aluminium, tembaga, titanium dan logam non-ferrous lainnya. Peralatan yang digunakan
- Dasar-dasar ilmu material meliputi studi produksi pengecoran, keadaan saat ini, skema teknologi umum untuk memproduksi coran.
- Teori deformasi plastis, apa perbedaan antara deformasi dingin dan panas, apa itu pengerasan kerja, esensi dari hot stamping, metode cold stamping, berbagai aplikasi bahan stamping.
- Forging: inti dari proses ini dan operasi utama. Apa itu produk rolling dan di mana digunakan, peralatan apa yang dibutuhkan untuk rolling dan drawing. Bagaimana produk jadi diperoleh dengan menggunakan teknologi ini, dan di mana mereka digunakan.
- Produksi pengelasan, karakteristik umum dan prospek pengembangannya, klasifikasi metode pengelasan untuk berbagai bahan. Proses fisika-kimia untuk mendapatkan las.
- Bahan komposit. plastik. Metode memperoleh, karakteristik umum. Metode bekerja dengan bahan komposit. Prospek aplikasi.
Perkembangan modern ilmu material
Baru-baru ini, ilmu material menerima dorongan kuat untuk pengembangan. Kebutuhan akan bahan baru membuat para ilmuwan berpikir untuk mendapatkan logam murni dan ultra murni, pekerjaan sedang dilakukan untuk menciptakanberbagai bahan baku sesuai dengan karakteristik awalnya dihitung. Teknologi modern bahan struktural menyarankan penggunaan zat baru daripada yang logam standar. Lebih banyak perhatian diberikan pada penggunaan plastik, keramik, material komposit yang memiliki parameter kekuatan yang kompatibel dengan produk logam, tetapi tidak memiliki kekurangan.
