Что и как изучает материаловедение

Предмет изучения

Нет необходимости объяснять, что такое материал. Все, что нас окружает, вся наша техника, здания, сооружения, предметы обихода состоят из различных природных или искусственно полученных материалов. В пределе понятие «материал» аналогично понятию «вещество».

Роль материалов в истории человечества настолько важна, что целые эпохи развития цивилизации названы по имени преобладавших материалов: каменный век, бронзовый век, железный… Освоение новых материалов позволяло обществу перейти на новую ступень, более полно удовлетворять свои потребности. Поэтому вместе с развитием человечества накапливалось и знание о свойствах природных и искусственных материалов. В современном мире материаловедение является динамично развивающейся наукой, одним из самых актуальных и перспективных направлений человеческой деятельности. Томск не остался в стороне: у нас успешно действует и сотрудничает с ТПУ Институт физики прочности и материаловедения в составе Томского научного центра СО РАН.

 

Определение материаловедения

Материаловедение – это прикладная наука о связи между составом, структурой и свойствами материалов, а также о влиянии различных видов обработки на их структуру и свойства.

Взаимосвязь эта выражается следующей схемой:

Состав

и Структура Свойства Применение

Технология

 

Обратите внимание на направленность этой взаимосвязи: от химического состава и технологии получения зависит структура материала, а структура, в свою очередь, определяет его свойства. Области применения одного и того же материала могут быть очень разнообразны, в зависимости от его структуры и свойств.

 

Методы исследования в материаловедении

Теоретическими основами современного материаловедения являются физика и химия (особенно физическая химия); кроме того, в ходе изучения этой дисциплины понадобятся представления из таких технических наук, как сопротивление материалов, детали машин, прикладная механика. Материаловедение развивается прежде всего экспериментальным путем, но в ХХ столетии был создан и продолжает совершенствоваться математический аппарат, позволяющий до эксперимента просчитывать поведение материала в различных условиях, создавать модели структуры и выбирать оптимальную.

Структура – важнейшее понятие в материаловедении. Можно сказать, что под структурой понимается состав, размеры и форма, количественное соотношение и пространственное расположение составляющих материал частиц. В зависимости от размеров этих частиц и применяемых методов их выявления различают понятия:

– макроструктура (строение материала, видимое невооруженным глазом или с помощью лупы; размер объектов до 10^{-4 м, или 0, 1 мм),}

– микроструктура (строение материала, наблюдаемое с помощью оптического микроскопа; размер объектов до 10^{-7 м, или 0, 1 мкм),}

– тонкая структура (строение молекул и атомов, расположение элементарных частиц в молекулах и кристаллах). Изучается с помощью рентгеноструктурного анализа, непосредственно наблюдается в электронном микроскопе. Размер объектов до 10^{-10 м, или 0, 1 нм.}

Сравнительно недавно (конец XX в.) появилось понятие наноструктуры. Под наноструктурой понимают объекты в материале, имеющие величину от долей нанометра до 100 нм. (1 нм = 10^{-9 м.)}

 

Задачи и возможности материаловедения

Создание новых материалов и познание закономерностей их поведения позволяет экономить сырье, уменьшать массу машин и конструкций, добиваться большей точности изготовления деталей, повышать надежность и долговечность техники, увеличивать мощность двигателей.

Новые материалы порождают новые технологии и целые новые отрасли: в электронике решающую роль сыграло появление полупроводниковых материалов и жидких кристаллов, в авиа- и ракетостроении – композитов, в радиотехнике – сверхпроводящих материалов и аморфных сплавов.

 

Цель изучения дисциплины «Материаловедение»

Инженеры-теплоэнергетики должны представлять, как «устроены» материалы, из которых изготовлены детали турбин и котлов, различные конструкции атомных и тепловых электростанций. Надо знать свойства материалов в условиях эксплуатации, их реакцию на изменение нагрузок, температуры и других условий внешней среды. Это дает возможность грамотно решать многие вопросы: выбор материалов для различных изделий, пригодность деталей к дальнейшей эксплуатации, вероятность выхода из строя, предотвращение аварийных ситуаций.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. A. Какой заголовок подходит к данному тексту?
2. BIM как частный случай PLM. Жизненный цикл продукта, жизненный цикл строительного проекта.
3. I) индивидуальная монополистическая деятельность, которая проявляется как злоупотребление со стороны хозяйствующего субъекта своим доминирующим положением на рынке.
4. I. Какое из данных утверждений выражает основную идею текста?
5. I. Логистика как системный инструмент.
6. I. Понятие как форма мышления
7. I. Предмет, метод и специфика административного права как отрасли права
8. I. Теоретические основы использования палочек Кюизенера как средство математического развития дошкольников.
9. I. Флагелляция как метод БДСМ
10. II. В каком абзаце есть ответ на поставленный вопрос.
11. II. КАК ВЫЗДОРОВЕТЬ ОТ НЕИЗЛЕЧИМОЙ БОЛЕЗНИ ЗА ОДИН ДЕНЬ.
12. II. Суждение как форма мышления