الاتجاه "علوم المواد وتقنيات المواد. علم المواد وتكنولوجيا المواد التخصص: علم المواد وتكنولوجيا المواد آفاق
![الاتجاه](https://i0.wp.com/ok-t.ru/img/baza5/LR-MATERIALOVEDENIE-1382960527.files/image037.jpg)
وزارة التربية والتعليم في جمهورية بيلاروسيا
مواطن بيلاروسي
جامعة فنية
قسم المعلومات ومعدات وتقنيات القياس
أعمال المختبرات
(دراسة الحالة)
بالانضباط
""علم المواد وتكنولوجيا المواد""
الجزء 1
مينسك 2003 مقدمة
في عملية دراسة دورة "علم المواد وتكنولوجيا المواد"، إلى جانب المحاضرات والتمارين العملية، يلعب العمل العملي في المختبر دورًا مهمًا. دون إتقان مهارات استخدام تحليل سلوك المواد في ظل ظروف مختلفة، فإن التوليف المستهدف للمواد الجديدة واستخدامها المعقول في الممارسة العملية أمر مستحيل.
سيسمح لك إكمال العمل المخبري بتوحيد المبادئ النظرية للفروع الرئيسية لعلم المواد، والتعرف على الأساليب الحديثة للبحث العلمي وتحليل النتائج التجريبية التي تم الحصول عليها. ونتيجة لذلك، يمكنك إجراء دراسة علمية صغيرة ومكتملة بالكامل.
يحتوي الكتاب المدرسي (الجزء الأول) على أعمال مختبرية تعكس دراسة الخصائص الفيزيائية والكيميائية الأساسية للمواد الإنشائية وبنيتها.
من السمات الخاصة للمادة المقدمة وجود جزء نظري واسع النطاق إلى حد ما، والذي يسمح للطلاب بالتحضير بشكل مستقل للفصول الدراسية. يوفر الدليل قائمة بالأدبيات الإضافية التي ستسهل إجراء دراسة أكثر تفصيلاً للأعمال.
الغرض من الدليل هو التعرف على مختلف المواد الهيكلية المعدنية وغير المعدنية المستخدمة في صناعة الأدوات، كما أن يكتسب الطلاب أفكارًا واضحة حول الطبيعة المتنوعة للظواهر الفيزيائية والكيميائية التي تحدث في المواد في ظل ظروف مختلفة أثناء تركيبها وتشغيلها. .
بعد الانتهاء من العمل المعملي يتم إعداد تقرير يتضمن:
1) صفحة العنوان؛
2) المبادئ النظرية الأساسية.
3) إجراءات أداء العمل مع عرض النتائج في شكل جداول وتبعيات رسومية؛
4) تحليل النتائج والاستنتاجات التي تم الحصول عليها. عند إجراء العمل المختبري، من الضروري الالتزام الصارم بمتطلبات السلامة.
معملالوظيفة رقم 1
دراسة هيكل المعادن وسبائكها
الهدف من العمل:دراسة مخطط حالة الحديد والكربون، والتعرف على البنية المجهرية لسبائك الحديد والكربون (الفولاذ والحديد الزهر)، والمواد المركبة المسحوقية.
الجزء النظري
عندما يتغير تركيز المكونات في السبائك، وكذلك أثناء تبريدها أو تسخينها (تحت ضغط خارجي ثابت)، تحدث تغيرات طورية وهيكلية كبيرة في هذه السبائك، والتي يمكن تتبعها بوضوح باستخدام الرسوم البيانيةالحالات، وهي تمثيل رسومي لحالة السبائك. يتم إنشاء الرسوم البيانية لحالة توازن السبائك. حالة توازن ولاية- حالة مستقرة لا تتغير بمرور الوقت وتتميز بحد أدنى من الطاقة الحرة للنظام.
عادة ما يتم إنشاء مخططات المرحلة بشكل تجريبي. لبنائها يتم استخدام الطريقة الحرارية. يتم استخدامه للحصول على منحنيات التبريد للسبائك. ومن التوقفات والالتواءات على هذه المنحنيات الناتجة عن التأثيرات الحرارية للتحولات، يتم تحديد درجات حرارة التحولات نفسها. باستخدام مخططات الطور، يتم تحديد درجات حرارة الانصهار والتحولات المتعددة الأشكال في السبائك، وعدد المراحل والأطوار الموجودة في سبيكة من تركيبة معينة عند درجة حرارة معينة، وكذلك النسبة الكمية لهذه المراحل في السبيكة. بالإضافة إلى الطريقة الحرارية، تتضمن دراسة التحولات في الحالة الصلبة دراسة البنية المجهرية باستخدام المجاهر الضوئية والإلكترونية، وتحليل حيود الأشعة السينية، ودراسة الخواص الفيزيائية للسبائك، وما إلى ذلك.
في السبائك الثنائية، يتم عرض درجة الحرارة عموديا، وتركيز المكونات أفقيا. كل نقطة على المحور السيني تقابل محتوى معين من مكون وآخر، مع الأخذ في الاعتبار أن المحتوى الإجمالي للمكونات في كل نقطة من هذا المحور يقابل 100%.
لذلك، مع زيادة كمية أحد مكونات السبيكة، يجب أن ينخفض محتوى المكون الآخر في السبيكة.
يتم تحديد نوع مخطط الطور حسب طبيعة التفاعلات التي تحدث بين مكونات السبائك في الحالتين السائلة والصلبة. من المفترض أنه في الحالة السائلة هناك قابلية ذوبان غير محدودة بين المكونات، أي. أنها تشكل محلول سائل متجانس (تذوب). في الحالة الصلبة، يمكن للمكونات أن تشكل مخاليط ميكانيكية من مكونات نقية، ومحاليل صلبة غير محدودة، ومحاليل صلبة محدودة، ومركبات كيميائية مستقرة، ومركبات كيميائية غير مستقرة، وتخضع أيضًا لتحولات متعددة الأشكال.
مخاليط ميكانيكيةتتشكل إذا كانت العناصر التي تتكون منها السبيكة عند التصلب من الحالة السائلة لا تذوب في بعضها البعض ولا تتفاعل. هيكل الخليط هو جسم غير متجانس. يُظهر المقطع الرقيق بلورات من مكونات مختلفة تشكل خليطًا ميكانيكيًا. يحدد التحليل الكيميائي أيضًا المكونات المختلفة. يمكن التمييز بين نوعين من الشبكات البلورية.
صلب حلول- المراحل التي يحتفظ فيها أحد المكونات (المذيب) بشبكته البلورية، وتوجد ذرات المكونات الأخرى (الذائبة) في شبكته، مما يؤدي إلى تشويهها. يُظهر التحليل الكيميائي للمحلول الصلب وجود عنصرين، كما يُظهر حيود الأشعة السينية نوع واحد من شبكة المذيب. الهيكل عبارة عن حبوب متجانسة. إذا كان كلا المكونين لهما نفس النوع من الشبكات البلورية، وتختلف أقطارهما الذرية بما لا يزيد عن 8 - 15٪، فمن الممكن ذوبان غير محدود (على سبيل المثال، الذهب والفضة).
مركبات كيميائيةتتشكل عندما تتفاعل العناصر التي تشكل السبائك مع بعضها البعض. في البنية فهي مواد صلبة متجانسة. تختلف خواص المركبات الكيميائية عن خواص العناصر التي تتكون منها. لديهم نقطة انصهار ثابتة. تختلف الشبكة البلورية للمركب الكيميائي عن شبكات المكونات الأصلية. في المركب الكيميائي، يتم الحفاظ على نسبة معينة من ذرات العناصر، أي. هناك صيغة كيميائية للمركب.
مخطط الحالة لنظام الحديد والكربون
الحديد وسبائكه مع الكربون
تعدد الأشكال هو خاصية مادة أو مادة لتغيير شبكتها البلورية مع التغيرات في درجة الحرارة، والأشكال البلورية لـ α-Fe و... الكربون عنصر غير معدني. في الطبيعة، يحدث على شكل اثنين... في الظروف العادية، يوجد الكربون على شكل تعديل للجرافيت مع شبكة ذات طبقات سداسية. تعديل...يصبح
يصبح- سبائك الحديد والكربون التي تحتوي على ما يصل إلى 2.14% كربون. بالإضافة إلى ذلك، تحتوي السبائك عادة على المنغنيز والسيليكون والكبريت والفوسفور. يمكن إدخال بعض العناصر خصيصًا لتحسين الخواص الفيزيائية والكيميائية (عناصر صناعة السبائك).
حسب الهيكلوينقسم الفولاذ إلى:
1) Hypoeutectoidتحتوي على ما يصل إلى 0.8% كربون (تركيبة P+P)؛
2) الفولاذ eutectoidتحتوي على 0.8% كربون (P)؛
3) فرط النشاطتحتوي على أكثر من 0.8% كربون (P+sec.C).
نقطة د - نقطة eutectoid(أثناء التبريد، يتم تشكيل خليط ميكانيكي من الفريت والسمنتيت من الأوستينيت). لا يحدث التحول eutectoid من السائل، ولكن من محلول صلب.
اعتمادا على التركيب الكيميائي، يتم تمييز الكربون وسبائك الفولاذ. في دورها الفولاذ الكربونييمكن ان يكون:
1) منخفض الكربون (محتوى الكربون أقل من 0.25%)؛
2) الكربون المتوسط (محتوى الكربون 0.25 - 0.60٪)؛
3) عالي الكربون، حيث يتجاوز تركيز الكربون 0.60%.
سبائك الفولاذمقسمة إلى:
1) سبائك منخفضة - محتوى عناصر صناعة السبائك يصل إلى 2.5٪؛
2) سبائك متوسطة- ر- 2.5ما يصل إلى 10% عناصر صناعة السبائك؛
3) سبائك عالية - تحتوي على أكثر من 10٪ من عناصر صناعة السبائك.
حسب الغرضالفولاذ هي:
1) الهيكلية، المخصصة للمنتجات الجسم والهندسية؛
2) الآلة التي تصنع منها أدوات القطع والقياس والختم وغيرها. تحتوي هذه الفولاذ
أكثر من 0.65% كربون؛
3) ذات خصائص فيزيائية خاصة، على سبيل المثال، مع خصائص مغناطيسية معينة أو معامل تمدد خطي منخفض (الفولاذ الكهربائي، Invar)؛
4) ذات خصائص كيميائية خاصة، على سبيل المثال، الفولاذ المقاوم للصدأ أو المقاوم للحرارة أو المقاوم للحرارة.
اعتمادا على محتوى الشوائب الضارةوينقسم الفولاذ (الكبريت والفوسفور) إلى:
1. فولاذ ذو جودة عادية، محتوى يصل إلى 0.06٪ كبريت و
ما يصل إلى 0.07٪ فوسفور.
2. جودة عالية - تصل إلى 0.035% من الكبريت والفوسفور لكل منهما على حدة.
3. جودة عالية - ما يصل إلى 0.025٪ من الكبريت والفوسفور.
4. جودة عالية بشكل خاص، تصل إلى 0.025% فوسفور وتصل إلى 0.0] 5% كبريت.
حسب درجة إزالة الأكسجينمصنوعة من الفولاذ، أي. حسب درجة إزالة الأكسدة فهي تتميز:
1) الفولاذ الهادئ، أي. منزوعة الأكسدة تمامًا، ويُشار إليها بالحرفين "sp" في نهاية العلامة التجارية؛
2) الفولاذ المغلي - منزوع الأكسدة قليلاً، ومميز بالحرفين "kp" ؛
3) الفولاذ شبه الهادئ، الذي يحتل موقعًا متوسطًا بين الاثنين السابقين؛ تم تحديدها بواسطة الحروف "ps".
اعتمادًا على المؤشرات القياسية (قوة الشد σ، الاستطالة النسبية δ%، قوة الخضوع δt، الانحناء البارد)، يتم تقسيم فولاذ كل مجموعة إلى فئات، والتي يتم تحديدها بالأرقام العربية.
الفولاذ ذو الجودة العاديةيُشار إليه بالحرفين "St" ورقم العلامة التجارية التقليدية (من 0 إلى 6) اعتمادًا على التركيب الكيميائي والخواص الميكانيكية. كلما زاد محتوى الكربون وخصائص القوة للصلب، زاد عدده. للإشارة إلى فئة الفولاذ، تتم إضافة الرقم المطابق للفئة إلى تسمية العلامة التجارية في النهاية، وعادةً لا تتم الإشارة إلى الفئة الأولى.
على سبيل المثال: St1kp2 - فولاذ كربوني من النوعية العادية، درجة الغليان، درجة رقم 1، الفئة الثانية، يتم توفيره للمستهلكين على أساس الخواص الميكانيكية (المجموعة أ).
فولاذ عالي الجودةتم وضع علامة على النحو التالي: في بداية العلامة، قم بالإشارة إلى محتوى الكربون بأجزاء من المائة بالنسبة للفولاذ،
على سبيل المثال: ST45 - فولاذ كربوني عالي الجودة، هادئ، يحتوي على 0.45% C.
U7 - فولاذ أدوات الكربون، فولاذ عالي الجودة، يحتوي على 0.7٪ C، هادئ (جميع أدوات الفولاذ خالية من الأكسدة جيدًا).
يتم تحديد عناصر صناعة السبائك الموجودة في الفولاذ بالأحرف الروسية: A - النيتروجين، K - الكوبالت، T - التيتانيوم، B - النيوبيوم، M - الموليبدينوم، F - الفاناديوم، B - التنغستن، N - النيكل، X - الكروم، G - المنغنيز ، ف - الفوسفور، د - النحاس، ج - السيليكون.
إذا كان هناك رقم بعد الحرف يدل على عنصر السبائك فإنه يدل على محتوى هذا العنصر كنسبة مئوية. إذا لم يكن هناك رقم، فإن الفولاذ يحتوي على 0.8 - 1.5٪ من عناصر السبائك.
على سبيل المثال: 14G2 - فولاذ منخفض الجودة وعالي الجودة، وهادئ، ويحتوي على ما يقرب من 14% كربون وما يصل إلى 2.0% منجنيز.
OZH16N15MZB - فولاذ عالي الجودة، فولاذ هادئ يحتوي على 0.03% C، 16.0% Cr، 15.0% Ni، حتى 3.0% Mo، حتى 1.0% Nb.
الفولاذ عالي الجودة وخاصة عالي الجودةيتم تمييزها بنفس طريقة الجودة العالية، ولكن في نهاية درجة الفولاذ عالي الجودة يتم وضع الحرف A (يشير هذا الحرف الموجود في منتصف علامة العلامة التجارية إلى وجود النيتروجين المُدخل خصيصًا في الفولاذ)، وبعد الدرجة العالية الجودة بشكل خاص، يتم فصل الحرف "SH" بشرطة.
على سبيل المثال: U8A - فولاذ أداة كربون عالي الجودة يحتوي على 0.8٪ كربون؛
ZOKHGS-Sh عبارة عن فولاذ متوسط السبائك عالي الجودة يحتوي على 0.30% من الكربون ومن 0.8 إلى 1.5% من الكروم والمنغنيز والسيليكون لكل منهما.
يتم تعيين مجموعات معينة من الفولاذ بشكل مختلف إلى حد ما.
يتم تمييز الفولاذ الحامل للكرة بالأحرف "ШХ"، وبعد ذلك يُشار إلى محتوى الكروم بعشر النسبة المئوية (ШХ6).
يُشار إلى الفولاذ عالي السرعة (السبائك المركبة) بالحرف "P"، ويشير الرقم الذي يليه إلى نسبة التنغستن فيه (P18).
يتم تحديد الفولاذ الأوتوماتيكي بالحرف "A" ورقم يشير إلى متوسط محتوى الكربون بأجزاء من المئة (A12).
الحديد الزهر
الحديد الزهرتسمى سبائك الحديد والكربون التي تحتوي على أكثر من 2.14% كربون. أنها تحتوي على نفس الشوائب الموجودة في الفولاذ، ولكن بكميات أكبر.
الحديد الزهر، على عكس الفولاذ، يتبلور بالكامل مع تكوين سهل الانصهار، لديه قدرة منخفضة على تشوه البلاستيك وخصائص الصب العالية.
اعتمادا على حالة الكربونفي الحديد الزهر هناك:
1) الحديد الزهر، حيث يكون كل الكربون في حالة ربط على شكل كربيد (حديد زهر أبيض)؛
2) الحديد الزهر، حيث يكون الكربون إلى حد كبير أو كليًا في حالة حرة على شكل جرافيت (حديد زهر رمادي، عالي القوة، قابل للطرق).
الحديد الزهر الأبيضلا يحتوي على الجرافيت، وكل الكربون مرتبط بالسمنتيت Fe 3 C. وينقسم الحديد الزهر الأبيض، اعتمادًا على محتوى الكربون، إلى:
1) ناقص التوتر - محتوى الكربون يصل إلى 4.3٪. يتكون الهيكل من البرليت والسمنتيت الثانوي والليديبوريت.
2) سهل الانصهار - محتوى الكربون 4.3٪. يتكون الهيكل من الليديبوريت.
3) فرط التوتر - محتوى الكربون أكثر من 4.3٪. يتكون الهيكل من الليديبوريت والسمنتيت الأولي.
نقطة ج - سهل الانصهار. يحدث التحول سهل الانصهار من السائل. ويسمى سهل الانصهار الناتج ليدبوريت. عند النقطة C، تتعايش ثلاث مراحل في وقت واحد في حالة توازن: السائل المنصهر، والأوستينيت، والسمنتيت.
الحديد الزهر الرماديتحتوي على الكربون في حالة حرة على شكل جرافيت على شكل صفيحة. تحت المجهر، سيتم ملاحظة الجرافيت على شكل خطوط منحنية داكنة على خلفية فاتحة. بالمقارنة مع القاعدة المعدنية، الجرافيت لديه قوة منخفضة. يمكن اعتبار مواقعها بمثابة انقطاعات. يتميز الحديد الزهر الرمادي بخصائص ميكانيكية سيئة عند اختباره في اختبارات الشد. ومع ذلك، يتمتع الحديد الزهر الرمادي أيضًا بعدد من المزايا: فهو يتيح لك الحصول على مصبوبات رخيصة الثمن وله خصائص صب جيدة. القدرة على الماكينات ، خصائص التخميد العالية.
يتم تمييز الحديد الزهر الرمادي بحرفين SC ورقمين يتوافقان مع الحد الأدنى لقيمة قوة الشد بالميجا باسكال.
على سبيل المثال: SCh10 - حديد زهر رمادي بقوة شد 100 ميجا باسكال.
عندما تصبح شوائب الجرافيت مستديرة، فإن دورها السلبي كقطع في القاعدة المعدنية يتناقص، وتزداد الخواص الميكانيكية للحديد الزهر. يتم تحقيق الشكل المستدير للجرافيت عن طريق التعديل. عند استخدام المغنيسيوم كمعدل بنسبة تصل إلى 0.5%، يتم الحصول على الحديد الزهر عالي القوة.
يحتوي حديد الدكتايل على الكربون في حالة حرة على شكل شوائب جرافيت كروية. تحت المجهر، يتم ملاحظة حبيبات داكنة مستديرة ذات أحجام مختلفة على خلفية فاتحة. الأجزاء الحرجة مصنوعة من الحديد الزهر عالي القوة. يتم تمييز الحديد الزهر عالي القوة بالأحرف HF والرقم الذي يميز قيمة قوة الشد.
على سبيل المثال: HF 35 - حديد زهر عالي القوة بقوة شد تبلغ 350 ميجا باسكال.
حديد قابل للطرقيحتوي على الكربون في حالة حرة على شكل جرافيت على شكل رقائق. يتم الحصول على الحديد الزهر القابل للطرق من الحديد الزهر الأبيض عن طريق التلدين بالجرافيت (التليين طويل الأمد عند درجة حرارة 1000 درجة مئوية). تحت المجهر، لوحظ مرحلة ندف على خلفية خفيفة.
يتم تمييز الحديد الزهر القابل للطرق بالحروف KCH ورقمين: الأول هو قوة الشد، والثاني هو الاستطالة النسبية.
على سبيل المثال: KCh 35-10 - حديد زهر قابل للطرق بقوة شد تبلغ 350 ميجا باسكال واستطالة نسبية قدرها 10٪.
يتكون الهيكل المجهري للحديد الزهر من قاعدة معدنية وشوائب من الجرافيت. تعتمد خصائص الحديد الزهر على خصائص القاعدة المعدنية وطبيعة شوائب الجرافيت.
يمكن أن تكون القاعدة المعدنية:
1) البيرليت (قاعدة داكنة تحت المجهر)؛
2) الفريت بيرليت (المناطق الفاتحة والداكنة بالتناوب تحت المجهر)؛
3) الحديدي (قاعدة ضوئية تحت المجهر).
يحدد هيكل القاعدة المعدنية صلابة الحديد الزهر.
الرسوم البيانيةهي عملية ترسيب الجرافيت أثناء تبلور أو تبريد سبائك الحديد والكربون. الرسوم البيانية هي عملية انتشار وتحدث ببطء. تتكون عملية الجرافيت من عدة مراحل:
1) تشكيل المراكز، الجرافيت؛
2) انتشار ذرات الكربون إلى مراكز الجرافيت؛
3) نمو رواسب الجرافيت.
المواد المركبة التي تم الحصول عليها بهذه الطريقة
تعدين المساحيق
تشمل العملية التكنولوجية لتصنيع المنتجات من المساحيق: الحصول على المساحيق، وتحضير الشحنة، والقولبة، والتلبيد، والساخنة... عند تشكيل قطع العمل من مساحيق ذات تركيبة كيميائية معينة...دراسة هيكل السبائك
تتم دراسة بنية السبائك في هذا العمل باستخدام المجهر الضوئي. تتشكل الصورة في الضوء المنعكس. بالنسبة للتحليل الدقيق، يتم إجراء عينات ذات سطح مصقول -... ونتيجة للتحليل، يتم تحديد شكل الشوائب وحجمها وتوزيعها وكمية الجرافيت وعناصر السبائك،...الجزء التجريبي
1. باستخدام عينات مجهرية من مواد المسحوق، قم بفحص بنية المواد وتصويرها بيانياً تحت المجهر. قارن الهيكل بالوصف الموجود في الألبوم.
2. استخدام عينات مجهرية من الفولاذ وألبوم مساعد يحتوي على صور فوتوغرافية ودراسة هيكلها وتصويرها بيانياً. تحديد محتوى الكربون في العينات وتكوين المرحلة باستخدام مخطط المرحلة الوارد في الجزء النظري.
3. استخدام عينات مجهرية من الحديد الزهر وألبوم مساعد يحتوي على صور فوتوغرافية ودراسة هيكلها وتصويرها بيانياً. تحديد نوع حديد الزهر وشكل شوائب الجرافيت ونوع القاعدة المعدنية. تحديد محتوى الكربون من الحديد الزهر الأبيض. باستخدام مخطط الطور، حدد تكوين الطور للحديد الزهر الأبيض.
4. دراسة مخطط طور الحديد والكربون. حدد خطوط السائل، وخطوط الصلبة، ونقاط الانصهار والانصهار، وخطوط التحولات الطورية، ونقاط انصهار الحديد، والسمنتيت، وما إلى ذلك.
5. بناء على نتائج العمل المنجز، صياغة الاستنتاجات.
العمل المعملي رقم 2،
دراسة الخواص الميكانيكية
مواد بناء
الهدف من العمل:دراسة الخواص الميكانيكية للمواد الإنشائية وطرق تقييم الخواص.
الجزء النظري
تعتمد الخواص الميكانيكية للمواد على نوع حالة الإجهاد (التي تنشأ في العينات أثناء الاختبار)، وظروف وطبيعة التحميل، والسرعة، ودرجة الحرارة، وحالة البيئة الخارجية. الغرض من الاختبار الميكانيكي للمواد هو التحديد الدقيق لتلك الخصائص أو غيرها أو مجموعة منها التي ستميز بشكل كامل موثوقية تشغيل المنتجات المقابلة في ظل ظروف خدمة معينة. يمكن تسمية مجموعة هذه الخواص الميكانيكية بالقوة الهيكلية.
يتم أخذ مجموعات مختلفة من الخواص الميكانيكية كمعايير للتقييم. يتم تمييز مجموعات المعايير التالية:
1. تقييمات خصائص قوة المواد، والتي يتم تحديدها بشكل متكرر وبشكل مستقل عن خصائص المنتجات المصنوعة منها وشروط خدمتها. عادة، يتم تحديد خصائص القوة هذه في ظل ظروف الشد تحت التحميل الثابت.
2. تقييم خصائص المواد المرتبطة مباشرة بظروف خدمة المنتجات وتحديد متانتها وموثوقيتها.
3. تقديرات قوة الهيكل ككل، يتم تحديدها خلال الاختبارات التجريبية والتشغيلية.
يتم بعد ذلك تحديد أول مجموعتين من معايير تقييم الخصائص على العينات
مثل الأخير - على الأجزاء والهياكل الجاهزة.
تشمل الخواص الميكانيكية الرئيسية للمواد ما يلي:
1) قوة- قدرة المادة على مقاومة التدمير تحت الحمل؛
2) بلاستيك- قدرة المادة على تغيير شكلها وحجمها بشكل لا رجعة فيه دون تدميرها تحت الحمل؛
3) هشاشة- قدرة المادة على الانهيار دون امتصاص وقائي للطاقة؛
4) اللزوجة- قدرة المادة على امتصاص الطاقة الميكانيكية بشكل لا رجعة فيه حتى لحظة التدمير؛
5) مرونة- قدرة المادة على استعادة شكلها وحجمها بعد إزالة الحمولة؛
6) صلابة- قدرة المادة على مقاومة اختراق جسم آخر لها في الطبقة السطحية.
مخطط التوتر
إن إنشاء مخطط الإجهاد والانفعال هو الهدف الرئيسي لاختبار الشد. ولهذه الاختبارات يتم استخدام عينات أسطوانية من... وتسمى منطقة OA بالمنطقة المرنة (بعد إزالة عينة الحمل Rpts...تحديد صلابة المواد
صلابة- قدرة المادة على مقاومة التشوه في الطبقة السطحية تحت تأثيرات التلامس المحلي.
فوائد اختبار الصلابة
2. قياس الصلابة باستخدام التقنية أبسط بكثير من تحديد القوة (لا يتطلب عينات خاصة، يتم إجراؤه... 3. قياس الصلابة لا يترتب عليه تدمير الجزء الذي يتم اختباره و... 4. يمكن قياس الصلابة على أجزاء ذات سماكة صغيرة، وكذلك في طبقات رقيقة.تحديد الصلابة حسب مقياس موس
بالزجاج وشفرة السكين وما إلى ذلك، كما هو موضح في الجدول. 2.1. الجدول 2.1الجزء التجريبي
1. اختبارات الشد.
1.1. الحصول على عينات الصلب اسطوانية اختبارها للتوتر.
1.2. باستخدام الفرجار، أخذ القياسات اللازمة لأطوال وأقطار العينات. أدخل البيانات في الجدول 2.2.
الجدول 2.2
1.3. تحديد الخصائص الميكانيكية الرئيسية، وهي قوة الشد للمادة، والاستطالة النسبية والانكماش النسبي باستخدام الصيغ الواردة في الجزء النظري من العمل.
1.4. أنشئ مخطط شد لصور الفولاذ بإحداثيات P-Δl.
1.5. التعرف على مخططات الشد لمختلف المواد الإنشائية التي قدمها المعلم، وتسليط الضوء على المناطق الرئيسية، وتحديد الخصائص الميكانيكية.
2. تحديد صلابة المواد.
2.1. تحديد صلابة برينل:
أ) يتم وضع عينة الاختبار على طاولة جهاز قياس الصلابة؛
ب) تحديد حجم قوة التحميل ومدة الحمل؛
ج) عمل بصمة على العينة، وخفض طاولة الأدوات، وإزالة العينة؛
د) باستخدام المجهر، قم بقياس قطر الطباعة الناتجة وحساب صلابة برينل.
2.2. تحديد صلابة فيكرز:
أ) تحديد أطوال أقطار البصمة على عينة مثبتة على مسرح المجهر؛
2.3. دراسة تأثير محتوى الكربون في الفولاذ على صلابته؛
أ) قياس أقطار المسافات البادئة للعينات التي تم الحصول عليها للفولاذ ST20، ST45، U8؛
ب) تحديد قيم صلابة برينل باستخدام الجداول المرجعية؛
ج) بناء الاعتماد الرسومي للصلابة على محتوى الكربون وشرحه.
3. بناء على نتائج العمل، صياغة الاستنتاجات.
العمل المختبري رقم 3
دراسة عملية تبلور المواد
الهدف من العمل: دراسة ميزات عملية تبلور المواد باستخدام مثال الأملاح والمعادن، وتحديد* تأثير العوامل المختلفة على بنية المادة المتبلورة، والتعرف على طرق التحليل الحراري.
الجزء النظري
يمكن لأي مادة أن تكون في إحدى حالات التجمع الثلاث: الصلبة والسائلة والغازية. ويحدث الانتقال من حالة إلى أخرى عند درجة حرارة معينة تسمى درجة حرارة الانصهار أو التبلور أو الغليان أو التسامي.
تتمتع الأجسام البلورية الصلبة ببنية منتظمة، حيث توجد الذرات والأيونات في عقد الشبكات البلورية (ما يسمى بالترتيب قصير المدى)، ويتم توجيه الخلايا والكتل الفردية بطريقة معينة بالنسبة لبعضها البعض (الطويلة - ترتيب النطاق). في السوائل، لا يمتد اتجاه معين إلى الحجم بأكمله، ولكن فقط إلى عدد صغير من الذرات التي تشكل مجموعات مستقرة نسبيًا، أو تقلبات (ترتيب قصير المدى). ومع انخفاض درجة الحرارة يزداد استقرار التقلبات وتظهر لها القدرة على النمو.
مع زيادة درجة حرارة المادة الصلبة، تزداد حركة الذرات في مواقع الشبكة، ويزداد سعة الاهتزازات، وعندما تصل إلى
عند درجة حرارة معينة، تسمى نقطة الانصهار، تنهار الشبكة لتشكل مرحلة سائلة.
يتم ملاحظة الصورة المعاكسة عندما يتم تبريد السائل (الذوبان) وتصلبه لاحقًا. وعندما تبرد تقل حركة الذرات، وبالقرب من نقطة الانصهار تتكون مجموعات من الذرات تتجمع فيها الذرات كما في البلورات. هذه المجموعات هي مراكز تبلور أو نوى تنمو عليها فيما بعد طبقة من البلورات. عند الوصول إلى درجة حرارة "الذوبان والتصلب"، يتم تشكيل شبكة بلورية مرة أخرى، ويمر المعدن إلى الحالة الصلبة. يسمى تحول المعدن من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة عند درجة حرارة معينة بلورة.
تتميز الأجسام البلورية تباين- اعتماد الخصائص على الاتجاه. الأجسام غير المتبلورة (مثل الزجاج). متماثل- خصائصها لا تعتمد على الاتجاه.
دعونا ننظر في الظروف الديناميكية الحرارية للتبلور. تتميز حالة الطاقة لأي نظام بوجود احتياطي معين من الطاقة الداخلية، والتي تتكون من طاقة حركة الجزيئات والذرات وما إلى ذلك. الطاقة الحرة هي ذلك المكون من الطاقة الداخلية الذي يمكن تحويله إلى عمل في ظل ظروف متساوية الحرارة. تتغير كمية الطاقة الحرة مع التغيرات في درجات الحرارة، والذوبان، والتحولات متعددة الأشكال، وما إلى ذلك.
وفقا للقانون الثاني للديناميكا الحرارية، يميل كل نظام إلى الحد الأدنى من قيمة الطاقة الحرة. أي عملية مستمرة بشكل عفوي تحدث فقط إذا كانت الحالة الجديدة أكثر استقرارا، أي. لديه طاقة حرة أقل. على سبيل المثال، تميل الكرة إلى التدحرج على مستوى مائل، مما يقلل من طاقتها الحرة. إن العودة التلقائية للكرة إلى أعلى المستوى المائل أمر مستحيل، لأن هذا من شأنه أن يزيد من طاقتها الحرة.
تخضع عملية التبلور لنفس القانون. يتصلب المعدن إذا كانت الحالة الصلبة تحتوي على طاقة حرة أقل، ويذوب إذا كانت الحالة السائلة تحتوي على طاقة حرة أقل. يظهر الشكل 1 التغير في الطاقة الحرة للحالات السائلة والصلبة مع تغيرات درجة الحرارة. 3.1. تختلف التغيرات في درجات الحرارة في الطاقة الحرة بالنسبة للحالة السائلة والصلبة للمادة.
أرز. 3.1. حالة التبلور الديناميكي الحراري
يتم التمييز بين درجات حرارة التبلور النظرية والفعلية.
T 0 هي درجة حرارة التبلور النظرية أو التوازنية التي يكون عندها F السائل = F الصلب.عند درجة الحرارة هذه، يكون وجود المعدن في كل من الحالتين السائلة والصلبة محتملًا بالتساوي. سيبدأ التبلور الحقيقي عندما تكون هذه العملية مفيدة للنظام من الناحية الديناميكية الحرارية، في ظل الشرط ΔF = F l - F الصلب، والذي يتطلب بعض التبريد الفائق. تسمى درجة الحرارة التي يحدث عندها التبلور عمليا درجة حرارة التبلور الفعليةتي كر. يسمى الفرق بين درجات حرارة التبلور النظرية والفعلية درجة انخفاض حرارة الجسم:ΔT = T 0 - T كر. كلما زادت درجة التبريد الفائق ΔT، زاد الفرق في الطاقات الحرة ΔF، وكلما زادت كثافة التبلور.
مثلما يتطلب التصلب تبريدًا فائقًا للوصول إلى درجة حرارة التبلور الفعلية، فإن الذوبان يتطلب تسخينًا فائقًا للوصول إلى درجة حرارة الانصهار الفعلية.
آلية عملية التبلور
1) نواة مراكز التبلور؛ 2) نمو البلورات من هذه المراكز. عند درجات حرارة قريبة من درجة حرارة التصلب، تتشكل مجموعات صغيرة من الذرات في المعدن السائل، لذلك...التحليل الحراري
أرز. 3.5. أنواع منحنيات التبريد عندما يتبلور عنصر نقي فإن إزالة الحرارة التي تحدث بسبب التبريد يتم تعويضها بالحرارة...هيكل من سبيكة الفولاذ الطري
يظهر الشكل رسمًا تخطيطيًا لهيكل سبيكة فولاذية هادئة. 3.7. يتكون هيكل السبيكة من ثلاث مناطق: المنطقة الخارجية الدقيقة الحبيبات 1، المنطقة العمودية... الشكل 1. 3.7. هيكل سبيكة معدنيةالجزء التجريبي
1. إجراء التحليل الحراري للمعدن.
1.1. قم بتشغيل الفرن الذي توضع فيه العينة المعدنية.
1.2. تسخين (تذويب) العينة إلى درجة الحرارة المحددة من قبل مساعد المختبر.
1.3. خذ القراءات من جهاز القياس كل 60 ثانية. تتم ترجمة القراءات باستخدام جدول المعايرة.
1.4. عند الوصول إلى درجة الحرارة النهائية للتجربة، أطفئ الفرن وقم بإجراء عملية التبريد (التبلور) للمعدن.
1.5. خذ القراءات من جهاز القياس كل 60 ثانية.
1.6. بناء منحنيات التدفئة والتبريد في الإحداثيات
"درجة الحرارة - الوقت" على رسم بياني واحد.
1.7. تحديد النقاط الحرجة للتحولات الإجمالية و
درجة انخفاض حرارة الجسم.
2. دراسة عملية التبلور باستخدام مثال الأملاح المعدنية.
2.1. ضع قطرات من المحاليل الملحية المشبعة على شريحة زجاجية وضعها على مسرح المجهر.
2.2. النظر في هياكل الأملاح التي تم الحصول عليها بعد فترة زمنية معينة أثناء عملية التبخر الطبيعي للمياه وتصويرها بيانياً. تحديد أنواع التكوينات البلورية وتسلسل تكوين المناطق وعددها.
3. بناء على النتائج التجريبية، صياغة الاستنتاجات.
العمل المختبري رقم 4
أبحاث الخصائص الحرارية
مواد بناء
هدفالعمل: دراسة الخواص الفيزيائية الحرارية للمواد. تحديد معامل درجة الحرارة للتمدد الخطي للسبيكة.
الجزء النظري
يتطلب عدد من صناعات صنع الأدوات استخدام مواد ذات خصائص حرارية منظمة بشكل صارم، وتشمل الخصائص الفيزيائية الحرارية الرئيسية: مقاومة الحرارة، ومقاومة البرد، والتوصيل الحراري، ومقاومة الحرارة، والسعة الحرارية، والتمدد الحراري.
مقاوم للحرارةيشير إلى قدرة المواد على تحمل درجات الحرارة المرتفعة بشكل موثوق (على المدى القصير أو لفترة مماثلة لوقت التشغيل العادي) دون ضرر ودون تدهور مقبول للخصائص المهمة الأخرى من الناحية العملية. يتم تقييم حجم المقاومة للحرارة من خلال قيم درجة الحرارة المقابلة التي تظهر عندها التغيرات في الخواص (على سبيل المثال، الخواص الكهربائية للعوازل غير العضوية). غالبًا ما يتم تحديد المقاومة الحرارية للعوازل العضوية من خلال بداية التشوه الميكانيكي. إذا تم اكتشاف تدهور الخصائص فقط بعد التعرض لفترة طويلة لدرجات حرارة مرتفعة - بسبب العمليات الكيميائية التي تحدث ببطء، فهذا هو ما يسمى الشيخوخة الحرارية للمواد. بالإضافة إلى تأثيرات درجة الحرارة، يمكن أن يتأثر معدل الشيخوخة بشكل كبير عن طريق: زيادة ضغط الهواء، وتركيز الأكسجين،
الكواشف الكيميائية المختلفة، الخ.
بالنسبة لعدد من المواد الهشة (الزجاج والسيراميك)، فإن مقاومة التغيرات المفاجئة في درجات الحرارة - النبضات الحرارية - أمر مهم. تسمى القدرة على تحمل التغيرات الحرارية مقاوم للحرارة.عندما يتم تسخين أو تبريد سطح المادة بسرعة، بسبب خلق اختلاف في درجة الحرارة بين الطبقات الخارجية والداخلية للمادة والتمدد الحراري أو الانكماش غير المتساوي، قد تتشكل الشقوق. يتم تقييم المقاومة الحرارية من خلال عدد الدورات الحرارية التي تحملتها عينة المادة دون تغيير ملحوظ في خصائصها.
ونتيجة الاختبارات يتم تحديد مقاومة المادة للتأثيرات الحرارية، وقد لا تكون هذه المقاومة واحدة في حالات مختلفة. على سبيل المثال، قد يتبين أن المادة التي يمكنها تحمل التسخين قصير المدى بسهولة إلى درجة حرارة معينة غير مستقرة فيما يتعلق بالشيخوخة الحرارية في ظل التعرض لفترة طويلة حتى لدرجة حرارة أقل، أو المادة التي يمكنها تحمل التسخين لفترة طويلة إلى درجة حرارة عالية وثابتة. قد تتشقق درجة الحرارة وتغير خصائصها عندما تبرد بسرعة. قد يلزم أحيانًا إجراء اختبار درجة الحرارة المرتفعة مع التعرض المتزامن لزيادة رطوبة الهواء (المناخ الاستوائي).
عندما يتم تصميم المعدات للعمل في درجات حرارة منخفضة، فإن مقاومتها للبرد مهمة - قدرة المادة على تحمل درجات الحرارة المنخفضة بشكل موثوق، على سبيل المثال، من -60 درجة مئوية وما دونها، دون ضرر ودون تدهور غير مقبول للخصائص الأخرى المهمة عمليًا. في درجات الحرارة المنخفضة، كقاعدة عامة، تتحسن الخواص الكهربائية للمواد العازلة؛ ومع ذلك، فإن العديد من المواد المرنة والمرنة في درجات الحرارة العادية، تصبح هشة وصلبة للغاية في درجات الحرارة المنخفضة، مما يؤدي إلى تشغيل غير موثوق.
جميع المواد الصلبة قادرة على توصيل الحرارة بدرجة أو بأخرى. بعضها أسوأ والبعض الآخر أفضل. التوصيل الحراري هو خاصية المواد التي تقوم بتوصيل الحرارة من الأجزاء الأكثر تسخينًا في الجسم إلى الأجزاء الأقل تسخينًا، مما يؤدي إلى معادلة درجة الحرارة.
من حيث المبدأ، هناك الطرق التالية لنقل الطاقة الحرارية في المادة:
1) إشعاع- جميع الأجسام مهما كانت درجة حرارتها تبعث طاقة. قد تكون هذه ظاهرة حرارية بحتة (الإشعاع الحراري) و
التلألؤ (الفسفرة والفلورة)، وهو من أصل غير حراري؛
2) الحمل الحراري- انتقال الحرارة المباشر المرتبط بحركة السوائل والغازات؛
3) توصيل حراري- انتقال الحرارة نتيجة تفاعل ذرات أو جزيئات المادة. في المواد الصلبة، يتم نقل الطاقة الحرارية بشكل رئيسي من خلال هذه الطريقة.
ينص قانون فورييه الأساسي للتوصيل الحراري على أن كثافة التدفق الحراري تتناسب مع التدرج في درجة الحرارة. القانون صالح للأجسام المتناحية (الخصائص لا تعتمد على الاتجاه). تتميز المواد الصلبة متباينة الخواص بمعاملات التوصيل الحراري في اتجاه المحاور الرئيسية.
في الحالة العامة، يتم التوصيل الحراري في المواد الصلبة من خلال آليتين - حركة ناقلات التيار (الإلكترونات بشكل رئيسي) والاهتزازات الحرارية المرنة لذرات الشبكة. يتمتع الألومنيوم والذهب والنحاس والفضة بمعامل التوصيل الحراري الأقصى. البلورات ذات البنية الشبكية الأكثر تعقيدًا لها موصلية حرارية أقل، لأن درجة تبديد الموجات المرنة الحرارية أكبر هناك. ويلاحظ أيضًا انخفاض في التوصيل الحراري أثناء تكوين المحاليل الصلبة، لأن وفي هذه الحالة تظهر مراكز إضافية لتبديد الموجات الحرارية. في السبائك غير المتجانسة (متعددة الأطوار)، يكون معامل التوصيل الحراري هو مجموع التوصيلات الحرارية للأطوار الناتجة. تكون الموصلية الحرارية للمركبات دائمًا أقل بكثير من الموصلية الحرارية للمكونات التي تشكلها.
السعة الحرارية- هذه خاصية للمادة نفسها، ولا تعتمد على السمات الهيكلية لمنتج معين ومساميته وكثافته وأحجامه البلورية وعوامل أخرى. السعة الحرارية هي كمية الحرارة المقابلة للتغير في درجة حرارة وحدة كمية المادة بمقدار 1 درجة مئوية.
التمدد الحراري- زيادة في الحجم والأبعاد الخطية للأجسام مع تغير في درجة الحرارة. إنها سمة من سمات جميع المواد تقريبًا.
على الرغم من أن قوة قوى الترابط في المادة الصلبة عالية جدًا، إلا أن هناك احتمالات لحركة الجسيمات الأولية (الذرات والأيونات). سواء في الأجسام غير المتبلورة أو في الأجسام البلورية، تهتز الذرات بالقرب من مركز التوازن.
في هذه الحالة، يزداد سعة التذبذبات مع زيادة درجة الحرارة. تبين الممارسة أن الحجم المحدد لمعظم المواد يزيد مع زيادة درجة الحرارة، أي. يحدث التمدد الحراري. ومع ذلك، فإن ظاهرة التمدد الحراري لا ترتبط بزيادة سعة الحركة الاهتزازية للذرات، بل بعدم تناغمها. لفهم جوهر هذه الظاهرة، من الضروري النظر في تفاعل القوة أثناء تكوين الرابطة الكيميائية بين الذرات، وكذلك اعتماد الطاقة المحتملة للنظام على المسافة بين الذرات. يتضمن أي نوع من الروابط الكيميائية توازنًا بين قوى الجذب والتنافر بين الذرات. عندما تقترب الذرات من بعضها البعض، تهيمن قوى الجذب في البداية. إن تقريب الذرات من حد معين يقلل من طاقة النظام، أي. يوفر لها المزيد من الاستقرار. ومع ذلك، عند المسافة بين الذرية الصغيرة بما فيه الكفاية، تظهر قوى تنافر، مما يمنع المزيد من الاقتراب من الذرات. ويزداد تأثير هذه القوى مع تناقص المسافة بين الذرات، وهو ما يتوافق مع زيادة طاقة النظام. عند قيمة معينة للمسافة بين الذرية، سيتم موازنة قوى التنافر والجذب، وبعد ذلك يتطلب الاقتراب الإضافي تطبيق قوة خارجية، وهو ما يتوافق مع القيم الإيجابية للقوة الناتجة F الدقة.
أرز. 4.1. مخطط تفاعل القوة بين
جسيمات مشحونة بشكل معاكس
يتميز البئر المحتمل بعدم التماثل الواضح. لنفترض أنه عند درجة حرارة معينة، تمتلك الذرة المهتزة طاقة معينة. في هذه الحالة، فإنه يتأرجح بالنسبة للمركز، وينحرف بالتناوب "اليسار واليمين". منذ النزوح من الموقف
يجب أن يكون التوازن متطابقًا، فإن زيادة طاقة النظام تؤدي إلى إزاحة مركز التذبذبات على طول محور المسافة بين الذرات. وبالتالي فإن متوسط المسافة بين الذرات يزداد مع زيادة درجة الحرارة، وهو ما يتوافق مع التمدد الحراري للجسم.
وهكذا فإن ظاهرة التمدد الحراري للمواد الصلبة تقوم على عدم تناغم الحركة الاهتزازية لذراتها، ودرجة انحراف الاهتزازات الحرارية عن القانون التوافقي، أي. يتم تحديد حجم التمدد الحراري للجسم إلى حد كبير من خلال درجة عدم تناسق البئر المحتملة. كقاعدة عامة، في المواد ذات الرابطة الأيونية، تتميز البئر المحتملة بعرض كبير وعدم تناسق. وتحدد هذه الحقيقة الزيادة الكبيرة في متوسط المسافات بين الذرات عند تسخينها، أو التمدد الحراري الكبير للمركبات الأيونية.
على العكس من ذلك، في المواد ذات الرابطة التساهمية في الغالب (البوريدس، النتريدات، الكربيدات)، فإن البئر المحتملة لها شكل انخفاض مدبب، وبالتالي فإن درجة تناظرها أعلى. ولذلك فإن زيادة المسافة بين الذرات عند التسخين تكون صغيرة نسبياً، وهو ما يتوافق مع تمددها الحراري الصغير نسبياً. المعادن، كقاعدة عامة، زادت التمدد الحراري، لأن الروابط المعدنية بشكل عام أضعف من الروابط الأيونية والتساهمية. وأخيرًا، تتميز البوليمرات العضوية بالتمدد الكبير جدًا عند تسخينها، وذلك بسبب ضعف قوى فان دير فال التي تعمل بين الجزيئات، بينما تعمل القوى التساهمية القوية داخل الجزيئات.
ومن الناحية الكمية، يتم تقدير التمدد الحراري للمواد بالقيم التالية:
1. معامل درجة الحرارة للتمدد الخطي عند درجة حرارة معينة (TCLE)، الموافق للاستطالة النسبية للعينة مع تغير متناهي الصغر في درجة الحرارة.
2. المعامل الحراري للتمدد الحجمي الذي يميز التمدد الثلاثي الأبعاد للمادة.
إحدى النتائج العملية المهمة هي الحاجة إلى استخدام بيانات TCLE التي تم الحصول عليها في نطاق درجة الحرارة المحدد الذي تعمل فيه المادة. لا يمكن مقارنة معاملات درجة الحرارة
تمدد المواد المقاسة عند درجات حرارة مختلفة.
بالنسبة للمواد المتناحية (البلورات ذات الشبكة المكعبة والزجاج)، يكون معامل التمدد الحراري هو نفسه في جميع الاتجاهات. ومع ذلك، فإن معظم المواد البلورية متباينة الخواص (يختلف التمدد على طول محاور مختلفة). تكون هذه الظاهرة أكثر وضوحًا، على سبيل المثال، في المواد ذات الطبقات (الجرافيت)، عندما يكون للروابط الكيميائية اتجاه واضح. ونتيجة لذلك، يكون تمدد الجرافيت على طول الطبقة أقل بكثير من تمدده العمودي عليها. بالنسبة لبعض المواد المماثلة ذات التباين الواضح، قد تكون قيمة LTEC في أحد الاتجاهات سلبية. على سبيل المثال، كورديريت 2MgO 2A1 2 O 3 5SiO 2، حيث يتم ملاحظة تمدد البلورة أثناء التمدد الحراري على طول محور واحد، ويتم ملاحظة الضغط على طول المحور الآخر، مما يتوافق مع تقارب طبقات الهيكل. وتستخدم هذه الظاهرة في التكنولوجيا؛ في المادة الميدانية والبلورية، يؤدي التوزيع الفوضوي للبلورات إلى التوجه المتبادل لتوسعها الإيجابي والسلبي. والنتيجة هي مادة ذات قيمة TCLE منخفضة، وتتميز بمقاومة عالية جدًا للحرارة. في الوقت نفسه، في مثل هذه المواد، قد تنشأ ضغوط كبيرة على حدود الحبوب، مما يؤثر على قوتها الميكانيكية. بالنسبة للمواد متعددة الأطوار، عند حدود مرحلتين متلامستين بمعاملات تمدد حراري مختلفة، ستعمل ضغوط الضغط على الطور بمعامل تمدد كبير، وستعمل ضغوط الشد على الطور بمعامل تمدد حراري صغير (عند تسخينه). عند التبريد، تتغير علامات الفولتية. عندما يتم تجاوز قيم الإجهاد الحرجة، قد تحدث تشققات وحتى تدمير المادة.
وبالتالي، فإن TCLE هي خاصية حساسة للبنية وحساسة للتغيرات في بنية المادة، على سبيل المثال، لوجود تحولات متعددة الأشكال فيها. في هذا الصدد، يمكن ملاحظة مكامن الخلل في منحنيات التمدد للمواد متعددة الأطوار، وتعطل طابعها الرتيب.
إذا حدث تمدد جسم ما في نطاق درجة حرارة معين بشكل منتظم، فسيتم التعبير عن التمدد بيانيًا كخط مستقيم (الشكل 4.2)، وسيكون متوسط معامل التمدد الخطي مساويًا عدديًا لمماس زاوية ميل هذا الخط المستقيم على محور درجة الحرارة مرتبط بالتغير النسبي في طول العينة.
أرز. 4.2. توسع موحد للجسم عند تسخينه
ومع ذلك، فإن توسيع العينة لا يحدث دائمًا بشكل موحد. تتيح لنا دراسة خصائص التمدد الحراري في نطاقات درجات الحرارة المختلفة أيضًا استخلاص استنتاجات غير مباشرة حول درجة الحرارة وطبيعة التحولات الهيكلية المختلفة في المادة. في مثل هذه الحالات، لن يتم التعبير عن اعتماد التمدد الحراري على درجة الحرارة بخط مستقيم، ولكن باعتماد أكثر تعقيدًا (الشكل 4.3).
أرز. 4.3. التوسع غير المتكافئ للجسم عند تسخينه
للعثور على قيمة معامل التمدد عند نقاط فردية من منحنى التمدد، تحتاج إلى رسم مماس لمحور درجة الحرارة من خلال نقطة المنحنى المقابلة لدرجة حرارة القياس. سيتم التعبير عن حجم معامل التمدد الخطي بواسطة ظل زاوية ميل المماس لمحور درجة الحرارة.
يعتمد مقدار التمدد الحراري للأجسام عند تسخينها بشكل أساسي على طبيعة المادة، أي. على تركيبته الكيميائية والمعدنية، وبنية الشبكة المكانية، وقوة الرابطة الكيميائية، وما إلى ذلك. لذا،
يتم تحديد قيمة معامل التمدد الحراري للسيراميك، أولاً وقبل كل شيء، بطبيعة الطور البلوري، والزجاج - بالتركيب الكيميائي، والسيراميك الزجاجي - بطبيعة الطور البلوري، والتركيب الكيميائي للزجاج المتبقي المرحلة ونسبتها.
تظهر المواد الزجاجية اعتماداً معقداً على درجة حرارة التمدد. في البداية، حتى ما يسمى بدرجة حرارة التزجج، بالقرب من درجة حرارة التليين، يتناسب التمدد مع درجة الحرارة. عند درجات حرارة أعلى من درجة حرارة التزجج، يزداد معدل الاستطالة بشكل حاد. يتوافق هذا القسم مع فترة الانتقال من الحالة الهشة إلى الحالة شديدة اللزوجة، والتي تحدث فيها عمليات إعادة الهيكلة الهيكلية للزجاج، وتعتبر درجة حرارة التزجج هي حدود الحالة الهشة. وبعد الوصول إلى الحد الأقصى، تبدأ الاستطالة في الانخفاض، وهو ما يرتبط بانكماش العينة الزجاجية نتيجة تليينها.
TCLE هي خاصية تقنية للمادة ويتم حسابها بواسطة الصيغة
حيث l 0 هو طول الجسم عند درجة الحرارة الأولية T 0 ;
l t - طول الجسم عند تسخينه إلى درجة حرارة T.
TCLE هو التغير في الطول مع تغير في درجة الحرارة بمقدار درجة واحدة، ويرتبط بالطول الأصلي للعينة. يتم استخدام المواد ذات معامل التمدد الحراري المنخفض كأجزاء من الأدوات والمعدات عالية الدقة، والتي لا ينبغي أن تغير أبعادها عند تسخينها. عند توصيل أجزاء الجهاز بشكل صارم، على سبيل المثال، في تقاطع معدني زجاجي، من الضروري تحديد مواد ذات قيم TCLE مماثلة، وإلا، أثناء التبريد، ستنشأ الضغوط عند تقاطع الأجزاء، وقد تتشكل الشقوق في زجاج هش، ولن تكون الوصلة محكمة الغلق. يعد القرب من TCLE ضروريًا أيضًا لطبقات الدوائر الدقيقة التي تخضع لتغيرات في درجات الحرارة أثناء العمليات التكنولوجية أو أثناء التشغيل، وإلا فقد يحدث تدمير لطبقات الدائرة.
يلعب معامل التمدد الحراري أيضًا دورًا مهمًا في تقييم المقاومة الحرارية للمواد: كلما انخفض TCLE، زادت المقاومة الحرارية.
هناك سبائك معدنية لا تخضع للقوانين العامة للخصائص الحرارية. هذه السبائك هي سبائك الحديد والنيكل Re-M1. سبيكة تحتوي على 36% نيكل لها قيمة TCLE قريبة من الصفر وتسمى invar(لاتينية تعني "غير قابل للتغيير").
ويستفيد المهندسون من خاصية حرارية أخرى، وهي المعامل الحراري لمعامل المرونة(تكمو). في أي جسم صلب، بما في ذلك المعادن، عند تسخينه، يلاحظ انخفاض في معامل المرونة، وهو مقياس لقوى الروابط بين الذرات. بالنسبة لسبائك Fe-Ni، فإن هذه الخاصية لها اعتماد شاذ: يزداد معامل TKMU أو يظل ثابتًا مع زيادة درجة الحرارة. نفس الـ invar الذي يحتوي على 36% نيكل لديه الحد الأقصى من TKMU. إن اختيار تركيبة كيميائية محددة يجعل من الممكن تطوير السبائك التي تكون مركبات TMC الخاصة بها مستقلة عمليًا عن درجة الحرارة. تسمى هذه السبائك com.elinvars.
يتم استخدام الفولاذ ذو التمدد الحراري المعين في التصنيع المعادن الحرارية، عندما يتم توصيل طبقة ذات تمدد حراري منخفض (الطبقة السلبية) بشكل آمن عن طريق التدحرج إلى طبقة أخرى ذات تمدد حراري أعلى (الطبقة النشطة). تستخدم الألواح ثنائية المعدن كمنظم لدرجة الحرارة في صناعة الأدوات.
يؤدي تسخين هذه اللوحة إلى انحناءها، مما يسمح بإغلاق الدائرة الكهربائية. الخاصية الرئيسية للمعادن الحرارية هي الحساسية الحرارية- القدرة على الانحناء عند تغير درجة الحرارة.
وصف مقياس توسع الكوارتز المستخدم لقياس معامل درجة حرارة التمدد الخطي
يتم توصيل الطرف الآخر من القضيب بقضيب رأس المؤشر. رأس المؤشر مثبت على حامل معدني. يتم تحقيق اتصال محكم بين القضيب والعينة باستخدام ضغط زنبرك المؤشر. عند التوسيع، يتم الضغط على العينة من خلال...الجزء التجريبي
1. التعرف على جهاز مقياس التوسع.
2. ضع الأنبوب الذي يحتوي على العينة البرونزية في فرن الأنبوب.
3. قم بتشغيل الفرن وجهاز القياس المدمج لأخذ القراءات.
4. اضبط المؤشر على الصفر.
5. على فترات منتظمة (على سبيل المثال، بعد 20 درجة مئوية)، قم بأخذ قراءات المؤشر باستخدام جدول المعايرة.
6. أدخل البيانات التجريبية في الجدول. 4.2.
حيث α هو معامل التمدد الخطي؛
ن- قراءات المؤشر.
ك- سعر تقسيم المؤشر؛
(T 2 - T 1) - فرق درجة الحرارة (الغرفة والنهائية) للفاصل الزمني المحدد؛
ل- داين الأولي للعينة؛
α kv - تصحيح لتمدد الكوارتز.
8. بناء وشرح الاعتماد الرسومي لاستطالة العينة على درجة الحرارة.
9. قم بتحليل النتائج التي تم الحصول عليها بالنسبة للبرونز وهو عبارة عن سبيكة من النحاس والقصدير مع الأخذ في الاعتبار أن α النحاس = 160 ·10 -7 جم -1 , α القصدير = 230 ·10 -7 جم -1 .
10. التعرف على منحنيات التمدد للمواد غير المعدنية، وتسليط الضوء على المناطق المميزة، وشرح العمليات التي تحدث في المواد عند تسخينها.
11. بناء على نتائج العمل، صياغة الاستنتاجات.
العمل المختبري رقم 5
طرق لدراسة المواد المركبة المسامية
الهدف من العمل: التعرف على المواد المسامية المختلفة وتكنولوجيا تصنيعها. تحديد امتصاص الماء للمواد البوليمرية والمركبة والسيراميك الزجاجي وإجراء تحليل مقارن للنتائج التي تم الحصول عليها.
الجزء النظري
جميع المواد لديها، إلى حد أكبر أو أقل، أمتصاص الماء، أي. القدرة على الامتصاص الخامسالرطوبة من البيئة و نفاذية الرطوبة،أولئك. القدرة على تمرير الماء من خلال نفسه. يحتوي الهواء الجوي دائمًا على كمية معينة من بخار الماء.
يتأثر امتصاص الماء للمادة بشكل كبير ببنيتها وطبيعتها الكيميائية. يلعب وجود وحجم الفجوات الشعرية داخل المادة التي تخترقها الرطوبة دورًا مهمًا. تتمتع المواد عالية المسامية، وخاصة الألياف منها، بقدرة عالية على امتصاص الماء. إن تحديد امتصاص الماء من خلال زيادة كتلة العينة المبللة يعطي فكرة عن قدرة المادة على امتصاص الرطوبة.
أي مادة هيكلية مسامية (معدن أو سيراميك أو سيراميك زجاجي أو بوليمر) هي عادة مزيج من مادة صلبة مع فراغات - مسام. إن حجم المسام وأحجامها وأنماط توزيعها لها تأثير كبير على عدد من خصائص المنتجات والمواد. على سبيل المثال، القوة الميكانيكية للسيراميك لا تعتمد فقط على المسامية الكلية، ولكن أيضًا على حجم المسام وانتظام توزيعها. لا شك أنه مع زيادة المسامية، تنخفض قوة السيراميك بسبب زيادة العيوب الهيكلية وانخفاض قوة الروابط.
لقد ثبت أن حجم المسام المملوءة بالماء يحدد مقاومة الصقيع للمنتجات؛ يحدد عدد وحجم وطبيعة توزيع المسام إلى حد كبير مقاومة الخبث لبطانات الفرن؛ تؤثر المسامية على التوصيل الحراري للمواد.
تحتوي المسام الموجودة في المواد على مجموعة متنوعة من الأشكال والخطوط العريضة ويمكن توزيعها بشكل غير متساوٍ في جميع أنحاء الحجم، لذلك من الصعب للغاية الحصول على خاصية كاملة للمسامية، حتى عند استخدام مقاييس المسامية الحديثة. على الرغم من تنوع أشكالها إلا أنه يمكن تقسيم المسام إلى:
1. المسام المغلقة- السوائل والغازات التي لا يمكن اختراقها.
2. يفتح- المسام التي يمكن الوصول إليها للاختراق.
وتنقسم المسام المفتوحة بدورها إلى:
1) نهاية- المسام المملوءة بالسائل والغاز، مفتوحة من جانب واحد؛
2) تشكيل القناة- المسام مفتوحة من كلا الطرفين، مما يخلق قنوات المسام.
يتم تحديد نفاذية الرطوبة للمادة في المقام الأول من خلال المسام المكونة للقناة في ظل وجود اختلافات في الضغط عند نهاياتها المفتوحة. تعد المسامية والنفاذية من خصائص النسيج المهمة لجميع أنواع المواد التقنية.
وبما أن الطرق المباشرة لقياس مسامية المواد معقدة للغاية، فغالبًا ما يتم تقييم هذا المؤشر من خلال تحديد الخصائص الأخرى التي تعتمد بشكل مباشر على المسامية. وتشمل هذه المؤشرات كثافة المواد وامتصاص الماء.
دعونا نلقي نظرة على بعض التعاريف.
الكثافة الحقيقية- نسبة كتلة المادة إلى حجمها دون مراعاة المسام.
كثافة واضحة- هذه هي نسبة وزن الجسم إلى الحجم الكامل الذي يشغله، بما في ذلك المسام.
الكثافة النسبية- نسبة الكثافة الظاهرية إلى الكثافة الحقيقية. إنه يمثل الجزء الحجمي للمواد الصلبة في المادة.
أمتصاص الماءهي نسبة كتلة الماء التي تمتصها المادة عند التشبع الكامل إلى كتلة العينة الجافة (معبرًا عنها كنسبة مئوية).
من خلال قياس الخصائص المذكورة أعلاه، يمكن تقييم المسامية الإجمالية والمفتوحة والمغلقة للسيراميك.
المسامية الحقيقية (الإجمالية).- الحجم الإجمالي لجميع المسام المفتوحة والمغلقة، معبرا عنه كنسبة مئوية من الحجم الإجمالي للمادة. يُشار إلى هذه القيمة بالرمز P وهي تساوي عدديًا مجموع المسامية المغلقة والمفتوحة.
المسامية الظاهرة (المفتوحة).- هذه هي نسبة حجم جميع المسام المفتوحة في الجسم (المملوءة بالماء أثناء الغليان) إلى الحجم الكامل للمادة، بما في ذلك حجم جميع المسام. يتم تحديد القيمة بـ P 0 ويتم التعبير عنها بـ٪.
المسامية المغلقة- هذه هي نسبة حجم جميع المسام المغلقة في الجسم إلى حجمه، بما في ذلك حجم جميع المسام، ويرمز لها بالرمز P 3 ويتم التعبير عنها بنسبة٪.
امتصاص الماء للمواد البوليمرية
عند درجات حرارة منخفضة وفترة قصيرة من تلامس الماء مع البوليمر، يكون التورم محدودًا ويمتد إلى مساحة صغيرة... في المواد المركبة وهي البلاستيك مقاومة للماء... البلاستيك عبارة عن مواد غير معدنية ذات أساس طبيعي أو صناعي مركبات عالية الجزيئية...تصنيف المواد البلاستيكية
يمكن تصنيف البلاستيك وفقًا لمعايير مختلفة، على سبيل المثال، من خلال التركيب والعلاقة بالحرارة والمذيبات، وما إلى ذلك.
حسب التكوينوتنقسم المواد البلاستيكية إلى:
1) غير مملوءة. هم الراتنج في شكله النقي.
2) مملوء (مركب). بالإضافة إلى الراتنج، فهي تحتوي على مواد حشو، وملدنات، ومثبتات، ومقويات، وإضافات خاصة.
الحشوتمت إضافته بنسبة 40-70٪ (بالوزن) لزيادة الخواص الميكانيكية وتقليل الانكماش وتقليل تكلفة المواد (تكلفة الحشو أقل من تكلفة الراتينج). ومع ذلك، فإن الحشو يزيد من استرطابية المواد البلاستيكية ويزيد من سوء الخصائص الكهربائية.
الملدناتيتم إدخال (الجلسرين أو الخروع أو زيت البارافين) بنسبة 10-20% لتقليل الهشاشة وتحسين شكل العمود الفقري.
المثبتاتيتم إدخال (السخام، ومركبات الكبريت، والفينولات) بكمية تصل إلى عدة بالمائة لإبطاء الشيخوخة، مما يؤدي إلى استقرار الخصائص وإطالة عمر الخدمة. الشيخوخة هي تغيير تلقائي لا رجعة فيه في أهم الخصائص التشغيلية للمادة أثناء التشغيل والتخزين، ويحدث نتيجة لعمليات فيزيائية وكيميائية معقدة.
تصليبيتم تقديمها أيضًا بكمية تصل إلى عدة بالمائة لربط جزيئات البوليمر بروابط كيميائية.
إضافات خاصة- مواد التشحيم والأصباغ لتقليل الشحنات الساكنة وتقليل القابلية للاشتعال والحماية من العفن.
عند إنتاج الرغوة والمواد البلاستيكية المسامية، تتم إضافة صانعي المسام - وهي مواد تنعم عند تسخينها، وتطلق كمية كبيرة من الغازات التي تعمل على رغوة الراتنج.
فيما يتعلق بالتدفئةوالمذيبات، وينقسم البلاستيك إلى لدن بالحرارة وتصلد بالحرارة.
البوليمرات البلاستيكية الحرارية(اللدائن الحرارية) - بوليمرات يمكن أن تصبح طرية بشكل متكرر عند تسخينها وتتصلب عند تبريدها دون تغيير خصائصها. في هذه البوليمرات، تعمل قوى فان دير وابس الضعيفة بين الجزيئات ولا توجد روابط كيميائية. اللدائن الحرارية لها أيضًا قابلية الذوبان في المذيبات.
البوليمرات الحرارية(الترموستات) تذوب عند تسخينها إلى درجة حرارة معينة، ونتيجة للتفاعلات الكيميائية في نفس درجة الحرارة، عند التبريد، تتصلب (كما يقولون، "مخبوز")، وتتحول إلى مادة صلبة وغير قابلة للذوبان وغير قابلة للذوبان. في هذه الحالة، إلى جانب قوى فان دير فال الضعيفة، تعمل روابط كيميائية قوية بين الجزيئات، تسمى الروابط المستعرضة. حدوثها هو جوهر عملية معالجة البوليمر.
عن طريق تقليل تأثير الحشوتنقسم المواد البلاستيكية إلى الأنواع التالية:
1) مع ورقةحشو (جيتيناكس، تكستوليت، ألياف زجاجية، بلاستيك مصفح بالخشب)؛
2) مع حشو الألياف(الألياف الزجاجية، الألياف الزجاجية الأسبستوس، الألياف الزجاجية)؛
3) مع حشو مسحوق(فينوبلاست، أمينوبلاست،
مساحيق الايبوكسي الصحافة)؛
4) بدون حشو(البولي ايثيلين والبوليسترين)؛
5) مع حشو الهواء الغاز(البلاستيك الرغوي).
جيتيناكسيتكون من طبقتين أو أكثر من الورق المتين والمقاوم للحرارة والمشرب والمعالج بمادة الراتنج من نوع ريسول الفينول فورمالدهيد المتصلد بالحرارة (الباكليت). من أجل زيادة مقاومة الحرارة، يتم إضافة مواد السيليكون العضوي إلى بعض ماركات جيتيناكس، وتضاف راتنجات الايبوكسي لزيادة القدرة على الالتصاق. Getinax هي مادة رخيصة الثمن تستخدم في المعدات الإلكترونية لتصنيع أنواع مختلفة من الأجزاء العازلة الكهربائية المسطحة وقواعد لوحات الدوائر المطبوعة.
المقاومة للحرارة لـ جيتيناكس هي 135 درجة مئوية. العيوب: سهولة التصفيح على طول صفائح الحشو، والرطوبة (وهذا يؤدي إلى تفاقم خصائص العزل الكهربائي). للحماية من الرطوبة، يتم طلاء السطح بالورنيش.
Textolite عبارة عن مادة مضغوطة تعتمد على صفائح من القماش القطني المشربة بالباكليت مثل getinax. إنها أسهل في المعالجة من getinax وتتميز بمقاومة أعلى للماء وقوة ضغط وقوة تأثير. Textolite أغلى بـ 5-6 مرات من getinax. مقاومة للحرارة 150 درجة مئوية.
الألياف الزجاجية- مادة تتكون من طبقتين أو أكثر من القماش الزجاجي الخالي من القلويات المشربة بمختلف الراتنجات المتصلدة بالحرارة.
تتميز الألياف الزجاجية، بالمقارنة مع getinax وtextolite، بمقاومة متزايدة للرطوبة ومقاومة للحرارة ومعايير كهربائية وميكانيكية أفضل، ولكنها تتم معالجتها ميكانيكيًا بشكل أقل. تتمتع الألياف الزجاجية بقدرة تخميد جيدة (القدرة على تخفيف الاهتزازات) وتتفوق على سبائك الفولاذ والتيتانيوم في هذا الصدد. من حيث التمدد الحراري فهو قريب من الفولاذ. مقاومة للحرارة - 185 درجة مئوية. يتم استخدام الألياف الزجاجية على نطاق واسع لأنها تجمع بين الوزن المنخفض والقوة العالية والمقاومة للحرارة والخصائص الكهربائية الجيدة.
البلاستيك المصفح بالخشب عبارة عن مادة مملوءة بنشارة الخشب أو القشرة.
رقائق البلاستيكلها غرض خاص وتستخدم في صناعة لوحات الدوائر المطبوعة. وهي عبارة عن بلاستيك مصفح ومبطن على أحد الجانبين أو كليهما برقائق النحاس المنتجة كهربائيا.
تضمن هذه الطريقة لإنتاج الرقائق تكوينًا موحدًا وسطحًا خشنًا على جانب واحد، مما يحسن التصاق الرقائق بالعازل الكهربائي أثناء اللصق. يمكن أن تتمتع المواد البلاستيكية المركبة المملوءة بألياف وأقمشة القطن، وكذلك المواد ذات الأساس الخشبي، بقدرة عالية على امتصاص الماء بسبب الحشو. وفقًا لـ GOST 4650-73، يتم تحديد امتصاص الماء لمواد البوليمر عن طريق حفظ العينة في الماء لمدة 24 ساعة في درجة حرارة الغرفة (أو عن طريق الغليان لمدة 30 دقيقة).
الجدول 5.1.
خصائص البلاستيك
2. المواد البلاستيكية مقاومة للتعرض طويل الأمد للبيئات الصناعية العدوانية وتستخدم لتصنيع الطلاءات الواقية على المعادن... 3. تحت تأثير البيئة، تتقادم المواد البلاستيكية ببطء، أي... 4. معظم البوليمرات يمكن أن تعمل لفترة طويلة فقط في درجات حرارة أقل من 100 درجة مئوية. فوق درجة الحرارة هذه، كما...مواد مسامية من السيراميك والزجاج والسيراميك
1) الحصول على المساحيق الأولية، 2) توحيد المساحيق، أي. إنتاج المواد المدمجة. 3) تجهيز ومراقبة المنتجات.المواد المعدنية المسامية
تتمتع المواد المعدنية المسحوقية عالية المسامية بقوة أعلى بسبب إطارها المكاني الصلب. إنها تتحمل... تعتمد تكنولوجيا تصنيع العناصر المعدنية المسامية على شكلها و...الجزء التجريبي
1. تحديد امتصاص الماء للمواد البوليمرية.
1.1. وزن عينات المواد البوليمرية قبل الاختبار (الكتلة م 1).
1.2. وضع العينات في كوب معالماء، وجلب ل. يغلي ويحفظ عند درجة حرارة الغليان لمدة 30 دقيقة.
1.3. إزالة العينات من الدورق، وصمة عار مع مرشح
الورق والوزن (الكتلة م 2).
1.4. أدخل نتائج القياس في الجدول. 5.2.
1.5. تحديد امتصاص الماء لكل عينة باستخدام الصيغة
الجدول 5.2
2. تحديد امتصاص الماء والمسامية المفتوحة للمواد السيراميكية الزجاجية.
2.1. وزن عينات من المواد الزجاجية والسيراميك. قياس أبعاد العينات اللازمة لحساب الحجم باستخدام قدمه ذات الورنيّة.
2.2. توضع العينات في كوب، وتُغلى وتُترك على درجة حرارة الغليان لمدة 60 دقيقة.
2.3. إزالة العينات من الدورق ووزنها. انتباه!لا ينبغي أن تكون العينات ملطخة تمامًا بسبب ذلك سيتم إزالة المياه من الجحور الكبيرة نسبيًا.
2.4. تحديد امتصاص الماء لكل عينة باستخدام الصيغة المذكورة أعلاه.
2.5. تحديد الكثافة الظاهرة للعينات باستخدام الصيغة
2.6. حساب المسامية الظاهرة (المفتوحة) Pc:
2.7. أدخل نتائج الحساب في الجدول 5.3.
الجدول 5.3
3. بناء على النتائج التجريبية، قم بإجراء تحليل مقارن وصياغة الاستنتاجات.
ماذا سنفعل بالمواد المستلمة:
إذا كانت هذه المادة مفيدة لك، فيمكنك حفظها على صفحتك على الشبكات الاجتماعية:
يعد تخصص "علوم وتقنية المواد" من أهم التخصصات لجميع طلاب الهندسة الميكانيكية تقريبًا. من المستحيل تصور وتنفيذ تطورات جديدة قادرة على المنافسة في السوق الدولية دون معرفة شاملة بالموضوع.
يدرس مقرر علم المواد نطاق المواد الخام المختلفة وخصائصها. تحدد الخصائص المختلفة للمواد المستخدمة نطاق تطبيقها في التكنولوجيا. يؤثر الهيكل الداخلي للمعدن أو السبائك المركبة بشكل مباشر على جودة المنتج.
الخصائص الأساسية
تسلط علوم المواد وتكنولوجيا المواد الهندسية الضوء على أهم أربع خصائص لأي معدن أو سبيكة. بادئ ذي بدء، هذه هي الميزات الفيزيائية والميكانيكية التي تجعل من الممكن التنبؤ بالصفات التشغيلية والتكنولوجية للمنتج المستقبلي. الخاصية الميكانيكية الرئيسية هنا هي القوة - فهي تؤثر بشكل مباشر على عدم قابلية تدمير المنتج النهائي تحت تأثير أحمال العمل. تعتبر دراسة الكسر والقوة أحد أهم مكونات المقرر الأساسي "علم المواد وتكنولوجيا المواد". يستخدم هذا العلم للعثور على السبائك والمكونات الهيكلية اللازمة لتصنيع الأجزاء ذات خصائص القوة المطلوبة. تتيح الميزات التكنولوجية والتشغيلية التنبؤ بسلوك المنتج النهائي في ظل التشغيل والأحمال الشديدة، وحساب حدود القوة، وتقييم متانة الآلية بأكملها.
المواد الأساسية
على مدى القرون الماضية، كانت المادة الرئيسية لإنشاء الآلات والآليات هي المعدن. ولذلك، فإن تخصص "علم المواد" يولي اهتماما كبيرا لعلم المعادن - علم المعادن وسبائكها. قدم العلماء السوفييت مساهمة كبيرة في تطويره: P. P. Anosov، N. S. Kurnakov، D. K. Chernov وآخرون.
أهداف علم المواد
أساسيات علم المواد مطلوبة لمهندسي المستقبل للدراسة. بعد كل شيء، فإن الغرض الرئيسي من تضمين هذا التخصص في المنهج الدراسي هو تعليم الطلاب التقنيين كيفية الاختيار الصحيح للمواد للمنتجات المصممة من أجل إطالة عمر الخدمة.
إن تحقيق هذا الهدف سيساعد مهندسي المستقبل على حل المشكلات التالية:
- تقييم الخصائص التقنية للمادة بشكل صحيح من خلال تحليل ظروف التصنيع للمنتج وعمر الخدمة الخاص به.
- تكوين أفكار علمية بشكل صحيح حول الإمكانيات الحقيقية لتحسين أي خصائص للمعدن أو السبائك عن طريق تغيير هيكلها.
- التعرف على جميع طرق تقوية المواد التي يمكن أن تضمن متانة وأداء الأدوات والمنتجات.
- لديك معرفة محدثة بالمجموعات الرئيسية للمواد المستخدمة وخصائص هذه المجموعات ونطاق التطبيق.
المعرفة المطلوبة
دورة "علم المواد وتكنولوجيا المواد الإنشائية" مخصصة للطلاب الذين يفهمون بالفعل ويستطيعون شرح معنى خصائص مثل الإجهاد والحمل والحالة البلاستيكية والتجميعية للمادة، والتركيب الذري البلوري للمعادن، وأنواع المواد الكيميائية الروابط، والخصائص الفيزيائية الأساسية للمعادن. في عملية الدراسة، يخضع الطلاب للتدريب الأساسي، والذي سيكون مفيدا لهم للتغلب على التخصصات المتخصصة. تدرس المزيد من الدورات العليا عمليات وتقنيات التصنيع المختلفة، حيث تلعب علوم المواد وتكنولوجيا المواد دورًا مهمًا.
مع من تعمل؟
ستكون معرفة ميزات التصميم والخصائص التقنية للمعادن والسبائك مفيدة للمصمم الذي يعمل في مجال تشغيل الآلات والآليات الحديثة. يمكن للمتخصصين في مجال تكنولوجيا المواد الجديدة العثور على مكان عملهم في قطاعات الهندسة الميكانيكية والسيارات والطيران والطاقة والفضاء. في الآونة الأخيرة، كان هناك نقص في المتخصصين الحاصلين على دبلوم في علوم وتكنولوجيا المواد في صناعة الدفاع وفي مجال تطوير الاتصالات.
تطوير علم المواد
باعتباره تخصصًا منفصلاً، يعد علم المواد مثالًا للعلوم التطبيقية النموذجية التي تشرح تركيب وبنية وخصائص المعادن المختلفة وسبائكها في ظل ظروف مختلفة.
اكتسب الإنسان القدرة على استخراج المعادن وصنع السبائك المختلفة خلال فترة تحلل النظام المشاعي البدائي. ولكن كعلم منفصل، بدأت دراسة علوم المواد وتكنولوجيا المواد منذ ما يزيد قليلاً عن 200 عام. كانت بداية القرن الثامن عشر فترة اكتشافات العالم الموسوعي الفرنسي ريومور، الذي كان أول من حاول دراسة البنية الداخلية للمعادن. تم إجراء بحث مماثل من قبل الشركة المصنعة الإنجليزية Grignon، التي كتبت في عام 1775 تقريرًا قصيرًا عن البنية العمودية التي اكتشفها والتي تتشكل عندما يتصلب الحديد.
في الإمبراطورية الروسية، كانت الأعمال العلمية الأولى في مجال علم المعادن مملوكة لـ M. V. Lomonosov، الذي حاول في دليله أن يشرح بإيجاز جوهر العمليات المعدنية المختلفة.
حقق علم المعادن قفزة كبيرة إلى الأمام في بداية القرن التاسع عشر، عندما تم تطوير أساليب جديدة لدراسة المواد المختلفة. في عام 1831، أظهرت أعمال P. P. Anosov إمكانية دراسة المعادن تحت المجهر. وبعد ذلك قام العديد من العلماء من عدد من الدول بإثبات التحولات التركيبية في المعادن علمياً أثناء تبريدها المستمر.
بعد مائة عام، لم يعد عصر المجاهر الضوئية موجودا. لم تتمكن تكنولوجيا المواد الإنشائية من تحقيق اكتشافات جديدة باستخدام أساليب قديمة. تم استبدال البصريات بالمعدات الإلكترونية. بدأ علم المعادن في اللجوء إلى طرق المراقبة الإلكترونية، وعلى وجه الخصوص، حيود النيوترونات وحيود الإلكترون. وبمساعدة هذه التقنيات الجديدة، من الممكن زيادة أقسام المعادن والسبائك بما يصل إلى 1000 مرة، مما يعني أن هناك أسبابًا أكثر بكثير للاستنتاجات العلمية.
معلومات نظرية عن بنية المواد
في عملية دراسة التخصص، يكتسب الطلاب المعرفة النظرية حول البنية الداخلية للمعادن والسبائك. في نهاية الدورة يجب أن يكتسب الطلاب المهارات والقدرات التالية:
- حول الداخلية؛
- حول تباين الخواص والنظائر. ما الذي يسبب هذه الخصائص وكيف يمكن التأثير عليها؟
- حول العيوب المختلفة في هيكل المعادن والسبائك؛
- حول طرق دراسة البنية الداخلية للمادة.
دروس عملية في تخصص علم المواد
يوجد قسم لعلوم المواد في كل جامعة تقنية. يدرس الطالب خلال الدورة الأساليب والتقنيات التالية:
- أساسيات علم المعادن - التاريخ والأساليب الحديثة لإنتاج السبائك المعدنية. إنتاج الصلب والحديد الزهر في الأفران العالية الحديثة. صب الفولاذ والحديد الزهر، طرق تحسين جودة المنتجات المعدنية. تصنيف ووضع العلامات على الفولاذ وخصائصه التقنية والفيزيائية. صهر المعادن غير الحديدية وسبائكها، وإنتاج الألمنيوم والنحاس والتيتانيوم وغيرها من المعادن غير الحديدية. المعدات المستخدمة في هذه الحالة.
![](https://i2.wp.com/fb.ru/misc/i/gallery/24864/963011.jpg)
التطور الحديث لعلم المواد
في الآونة الأخيرة، تلقى علم المواد دفعة قوية للتنمية. إن الحاجة إلى مواد جديدة أجبرت العلماء على التفكير في الحصول على معادن نقية وفائقة النقاء، ويجري العمل على إنشاء مواد أولية متنوعة وفق خصائص محسوبة مبدئياً. تقترح التكنولوجيا الحديثة للمواد الإنشائية استخدام مواد جديدة بدلاً من المواد المعدنية القياسية. ويتم إيلاء المزيد من الاهتمام لاستخدام المواد البلاستيكية والسيراميك والمواد المركبة، التي تتمتع بمعايير قوة متوافقة مع المنتجات المعدنية، ولكنها خالية من عيوبها.
اتجاه " علوم المواد والتكنولوجيا»
البرامج التعليمية الرئيسية:
درجة البكالوريوس: "تكنولوجيا المواد والهياكل النانوية"
لا يمكن لأي مجال من مجالات الإنتاج الحديث الاستغناء عن المواد والتكنولوجيا لإنتاجها، وخاصة في مجال التكنولوجيا العالية، والذي يشمل أنشطة MIET. في الآونة الأخيرة، تم إيلاء الكثير من الاهتمام لتطوير تكنولوجيا النانو في جميع أنحاء العالم، وفي الوقت نفسه، دخل تطوير الإلكترونيات أيضًا إلى مجال النانو. وهكذا، فإن المواد النانوية وتقنيات المواد النانوية تأتي إلى الواجهة.
في إطار اتجاه "علوم المواد وتقنيات المواد" (MMT)، يتم تخريج البكالوريوس في الملف الشخصي التالي:
خريجو معهد PMT، الحاصلون على مؤهلات البكالوريوس والماجستير في مجال "علم المواد وتكنولوجيا المواد"، لديهم تدريب جيد في تخصصات العلوم الطبيعية، مع دراسة متعمقة لمميزات البحث وإنشاء المواد النانوية والبنى النانوية، والتي هي الأساس لتصميم وتطوير تقنيات النانو. يجيدون استخدام برامج الكمبيوتر الخاصة والمستخدمة ويستطيعون استخدام لغات البرمجة الحديثة لتطوير حلول فعالة للمشكلات المخصصة.
يمتلك المعهد أحدث المعدات التي تتيح له إجراء البحوث وتطوير المواد والهياكل الدقيقة والنانوية وطرق أبحاثها. الطلاب المهتمين بعمل مدرسي المعهد، منذ سنواتهم الأولى، يشاركون بشكل كامل في عمل المجموعات العلمية والتقنية في تطوير الأجهزة المختلفة وبرامج الكتابة لهم، وتطوير التقنيات الجديدة والبحث عن مواد جديدة. يتم نشر نتائج هذا العمل في المجلات والمجموعات التي يتم الاستشهاد بها بشكل كبير، ويتم تقديمها في المؤتمرات والندوات، وغالبًا ما يتم منح الدبلومات والشهادات. بعد الانتهاء بنجاح من دراستهم، يواصل العديد من الطلاب دراستهم في كلية الدراسات العليا. يتفاعل طلاب وطلاب الدراسات العليا بشكل نشط مع زملائهم من الجامعات الأجنبية الرائدة في أوروبا وأمريكا، وهو ما لا يشمل تبادل المعلومات فحسب، بل أيضًا فرصة مواصلة التدريب والتدريب الداخلي للطلاب وطلاب الدراسات العليا والعلماء الشباب في الخارج.
قام الخريجون، جنبًا إلى جنب مع المعلمين، بتطوير تقنيات فريدة لتشكيل محولات الطاقة بأشباه الموصلات، وتقنيات الألياف الضوئية المتكاملة، والتي تتمتع بالاعتراف العالمي. وتستخدم المبادئ والأساليب المتقدمة في مختلف الجامعات والشركات الأجنبية. تلقى طلاب الدراسات العليا في المعهد بشكل متكرر المنح والمنح الدراسية من رئيس الاتحاد الروسي.
هناك طلب على خريجي معهد PMT في عدد من المجالات ذات الأولوية لتنمية الاقتصاد العالمي والروسي، مثل:
- هندسة النانو والمواد النانوية؛
- الإلكترونيات والإلكترونيات النانوية؛
- توفير الطاقة ومصادر الطاقة البديلة؛
- تقنيات الفضاء؛
- نظام ميكانيكي كهربائي مصغر.
يتيح المستوى العالي من التدريب الذي يقدمه المعهد للخريجين العثور على فرص عمل في مختلف قطاعات الاقتصاد الأخرى، من الطاقة إلى الخدمات المصرفية.
علم المواد وتكنولوجيا المواد الجديدة
معلومات الملف الشخصي
اتجاه التدريب للحصول على بكالوريوس معتمد 22/03/01 - تمت الموافقة على "علوم المواد وتكنولوجيا المواد" بأمر من وزارة التعليم في الاتحاد الروسي بتاريخ 12 نوفمبر 2015 رقم 1331. الفترة القياسية لإتقان البرنامج التعليمي الرئيسي لتدريب البكالوريوس في اتجاه "علوم المواد وتكنولوجيا المواد" للدراسة بدوام كامل هو 4 سنوات.
الأنواع الرئيسية لأنشطة الخريج (الذي يتم تدريبه)، وما يمكن أن يفعله الخريج
مجال النشاط المهني للخريجين:
- التطوير والبحث والتعديل واستخدام المواد ذات الطبيعة غير العضوية والعضوية لأغراض مختلفة؛ عمليات تشكيلها وشكلها وتشكيل هيكلها؛ التحولات في مراحل الإنتاج والتجهيز والتشغيل؛
- عمليات الحصول على المواد والفراغات والمنتجات شبه المصنعة وقطع الغيار والمنتجات، وكذلك إدارة جودتها لمختلف مجالات الهندسة والتكنولوجيا (الهندسة الميكانيكية وهندسة الآلات، الطيران وتكنولوجيا الصواريخ والفضاء، الطاقة النووية، إلكترونيات الحالة الصلبة، صناعة النانو، المعدات الطبية، الأجهزة الرياضية والمنزلية وغيرها.)
أهداف النشاط المهني للخريج:
- الأنواع الرئيسية للمواد غير العضوية الهيكلية والوظيفية الحديثة (المعدنية وغير المعدنية) والعضوية (البوليمر والكربون)؛ المواد المركبة والمواد الهجينة؛ مواد فائقة الصلابة؛
- والمواد الذكية والنانوية والأفلام والطلاءات؛
- طرق ووسائل الاختبار والتشخيص والبحث ومراقبة جودة المواد والأفلام والطلاءات والمنتجات شبه المصنعة والفراغات والأجزاء والمنتجات، وجميع أنواع معدات البحث والمراقبة والاختبار والتحليلية
- المعدات وبرامج الكمبيوتر لمعالجة النتائج وتحليل البيانات التي تم الحصول عليها، ونمذجة سلوك المواد، وتقييم خصائص أدائها والتنبؤ بها؛
- العمليات التكنولوجية لإنتاج ومعالجة وتعديل المواد والطلاءات والأجزاء والمنتجات؛ المعدات والمعدات التكنولوجية والأجهزة؛ أنظمة التحكم في العمليات؛
- أنظمة الوثائق التنظيمية والفنية وإصدار الشهادات للمواد والمنتجات والعمليات التكنولوجية لإنتاجها ومعالجتها؛ توثيق التقارير والسجلات والبروتوكولات الخاصة بالتقدم المحرز ونتائج التجارب، والتوثيق الخاص باحتياطات السلامة وسلامة الحياة.
أنواع الأنشطة المهنية للخريج:
البحث والحساب والتحليل:
- جمع البيانات عن الأنواع والعلامات التجارية للمواد الموجودة وبنيتها وخصائصها فيما يتعلق بحل المشكلات المعينة باستخدام قواعد البيانات والمصادر الأدبية؛
- المشاركة في عمل مجموعة من المتخصصين في إجراء التجارب ومعالجة نتائجها بشأن إنشاء المواد والبحث عنها واختيارها، وتقييم صفاتها التكنولوجية والخدمية من خلال تحليل شامل لبنيتها وخصائصها،
- الاختبارات الفيزيائية والميكانيكية والتآكل وغيرها من الاختبارات؛
- جمع المعلومات العلمية والتقنية حول موضوع التجارب لإعداد المراجعات والتقارير والمنشورات العلمية، والمشاركة في إعداد التقارير عن المهمة المكتملة؛
- العمل الكتابي وإعداد التصميم والوثائق الفنية والسجلات والبروتوكولات؛ التحقق من امتثال المشاريع المطورة والوثائق الفنية للوثائق التنظيمية.
الإنتاج والتصميم والتكنولوجية:
- المشاركة في إنتاج مواد ذات خصائص تكنولوجية ووظيفية محددة، وتصميم عمليات عالية التقنية كجزء من قسم التصميم الأساسي أو التكنولوجي أو البحثي؛
- تنظيم أماكن العمل، ومعداتها التقنية، وصيانة وتشخيص المعدات التكنولوجية، ومراقبة الامتثال للانضباط التكنولوجي والسلامة البيئية في قسم الإنتاج لمعالجة ومعالجة المواد، ومراقبة جودة المنتجات المصنعة؛
- تطوير المواصفات الفنية لتصميم الوحدات الفردية للأجهزة والمعدات والأدوات الخاصة التي توفرها تكنولوجيا الحصول على المواد ومعالجتها؛
- المشاركة في العمل على توحيد وإعداد وإصدار الشهادات للعمليات والمعدات والمواد وإعداد المستندات عند إنشاء نظام إدارة الجودة في مؤسسة أو مؤسسة.
التنظيمية والإدارية:
- إدارة العمليات التكنولوجية، وضمان السلامة الفنية والبيئية للإنتاج في مجال أنشطتهم المهنية؛
- إعداد الوثائق الفنية (جداول العمل، التعليمات، الخطط، التقديرات، طلبات المواد والمعدات، وما إلى ذلك)، وإعداد التقارير المعدة وفقًا للنماذج المعتمدة؛
- الوقاية من الإصابات والأمراض المهنية والوقاية من الانتهاكات البيئية في مجال أنشطتهم المهنية.
وصف موجز لملف التدريب
""علم المواد وتكنولوجيا المواد الجديدة""هو أساس التكنولوجيا الحديثة: الطائرات والصواريخ والسيارات والسفن والمباني والهياكل والالكترونيات الدقيقة وأجهزة الكمبيوتر والهواتف المحمولة والملاحين. وهي مواد هيكلية (قوية وخفيفة الوزن ومقاومة للتآكل) ومواد وظيفية (ذات خصائص مغناطيسية وكهربائية وبصرية وغيرها). تدخل المواد الجديدة حياتنا اليومية بشكل متزايد وتغير جودتها بشكل جذري. ومع ذلك، لا تزال هناك العديد من المشكلات التي لم يتم حلها والتي يتعين عليك، كمتقدمين اليوم، حلها. على سبيل المثال، مشكلة القرن التي يواجهها علماء المواد هي إنشاء محرك من السيراميك. سيكون مثل هذا المحرك خفيف الوزن، وذو درجة حرارة عالية، وكفاءة عالية، واستهلاك منخفض للوقود، وانبعاثات عادم منخفضة في البيئة. لكن في الوقت الحالي يعتبر السيراميك مادة هشة للغاية ولا يمكن صنع محرك منها.
التخصصات الأساسية
- مقدمة في علم المواد وتكنولوجيا المواد الجديدة.
- إنتاج الأجزاء من المواد المركبة.
- أدوات وطرق لدراسة المواد النانوية.
- السبائك الصلبة والسطوح.
- خصائص وتطبيقات المواد النانوية.
- فحص المواد والمواد النانوية.
- مواد السيراميك والزجاج.
مجالات النشاط الممكنة للخريجين
- مهندس التحليل الكيميائي والطيفي للمواد.
- مهندس إشعاعي.
- مهندس المجهر الإلكتروني.
- مهندس ميتالوغرافي.
- مهندس اختبار المواد والطلاءات.
- مهندس كشف الخلل.
- مهندس لفحص أسباب تدمير المواد.
- مهندس تكنولوجي للمواد المركبة.
- مهندس العمليات للطلاءات الواقية.
- مهندس توريد مواد.
- مهندس تسويق للمواد والطلاءات.
- إيجولكينا ناديجدا - JSC "Gidroavtomatika"، مهندسة،
- كوندراتييف فاليري - FSUE GNP RKTs "TsSKB-Progress"، رئيس قطاع اللحام،
- ألكسندر بودكاتوف - رئيس عمال شركة Volgaburmash OJSC،
- شيبانوف دينيس - Volgaburmash OJSC، مهندس تصميم،
- شولديشوف ديمتري - SPRP ORC في NK CHPP-1، نوفوكويبيشيفسك، سيد اللحام.
الشركات التي يتعاون معها القسم، التواصل مع المؤسسات التي يتم فيها التدريب
- OJSC "فولغابورماش" ؛
- OJSC "شركة توليد الطاقة الإقليمية Volzhskaya" ؛
- الشركة المساهمة المشتركة "VNIIT NEFT" ؛
- مصفاة النفط OJSC سامارا؛
- FSUE GNP RKTs "TSSKB - التقدم"؛
- OJSC "ميتاليست - سمارة" ؛
- OJSC "مصنع محامل الطائرات" ؛
- ZAO الكوا-SMZ؛
- الشركة المساهمة "Aviaagregat"؛
- الشركة المساهمة "كوتروكو" ؛
- شركة ذات مسؤولية محدودة "IDC "AE-Systems""؛
- المؤسسة الحكومية "مصنع صنع الآلات في سمارة - ريد" ؛
- OJSC "AVTOVAZ" (تولياتي) ؛
- OJSC "DAAZ" (ديميتروفغراد) ؛
- OJSC "Tyazhmash" (سيزران)
- معهد مشاكل الحركة الهيكلية وعلوم المواد التابع للأكاديمية الروسية للعلوم (ISMAN)، تشيرنوغولوفكا، منطقة موسكو.
جهات الاتصال
أرقام هواتف قسم المعادن تعدين المساحيق المواد النانوية : 242-28-89قسم المعادن، تعدين المساحيق، المواد النانوية
ج. سمارة ش. مولودوغفارديسكايا، 133
تكنولوجيا النانو
تقنيات البوليمر والمواد المركبة والطلاءات الواقية
معلومات عن البرنامج التعليمي
الهدف الرئيسي للقسم هو تدريب الموظفين المؤهلين تأهيلا عاليا في مجال معالجة المواد البلاستيكية والمواد المركبة والطلاءات الواقية.
قسم "كيمياء وتكنولوجيا البوليمر والمواد المركبة"يقوم بإعداد وتخريج البكالوريوس في اتجاه 22/03/01 ""علم المواد وتقنيات المواد""ضمن برنامج "تكنولوجيا البوليمر والمواد المركبة والطلاءات الواقية".
أنواع أنشطة الدراسات العليا
يتلقى الخريجون المعرفة والمهارات والقدرات التي تسمح لهم بإتقان أساليب الإنتاج المتقدمة والأساليب الحديثة لمعالجة البلاستيك والمواد المركبة، بالإضافة إلى الأمثلة.
التخصصات الأساسية
- المواد المركبة
- الرسومات الحاسوبية في أنظمة التصميم بمساعدة الحاسوب
- أساسيات التصميم بمساعدة الحاسوب
- الأساس النظري لمعالجة البلاستيك
- المواد اللاصقة والطلاءات البوليمرية
- اللدائن. كيمياء التعليم وتكنولوجيا المعالجة
- خصائص وتقنيات المواد النانوية الحجم
- أساسيات تصميم مصانع معالجة البلاستيك
- العمليات الميكانيكية
- المعدات والتكنولوجيا والحسابات لقولبة الحقن
- المعدات والتكنولوجيا والحسابات للبثق، الخ.
أمثلة على توظيف الخريجين
أصبح تخصص مثل "علوم وتكنولوجيا المواد" مطلوبًا مؤخرًا بين المتقدمين. دعونا نفكر في السمات الرئيسية لهذا الاتجاه وخصائصه.
مجال النشاط المهني للمتخصصين
يشمل اتجاه "علم المواد وتكنولوجيا المواد" ما يلي:
- البحث والتطوير والاستخدام والتعديل والتشغيل والتخلص من المواد ذات الطبيعة العضوية وغير العضوية من مختلف الاتجاهات؛
- تقنيات إنشائها وتشكيل هيكلها ومعالجتها؛
- إدارة الجودة لصناعة الأجهزة والهندسة الميكانيكية وتكنولوجيا الصواريخ والطيران والمعدات المنزلية والرياضية والمعدات الطبية.
كائنات نشاط السادة
يرتبط تخصص "علم المواد وتكنولوجيا المواد" بأهداف النشاط التالية:
- مع الأنواع الرئيسية للمواد العضوية وغير العضوية الوظيفية؛ المواد الهجينة والمركبة. الطلاءات النانوية وأفلام البوليمر؛
- وسائل وطرق التشخيص والاختبار والبحث ومراقبة جودة الأفلام والمواد والطلاءات والفراغات والمنتجات شبه المصنعة والمنتجات وجميع أنواع معدات الاختبار والتحكم والمعدات التحليلية وبرامج الكمبيوتر لمعالجة النتائج وكذلك تحليل البيانات ;
- عمليات الإنتاج التكنولوجية ومعالجة وتعديل الطلاءات والمواد والمعدات والمعدات التكنولوجية وأنظمة إدارة سلسلة الإنتاج.
يتطلب تخصص "علم المواد وتكنولوجيا المواد" القدرة على تحليل الوثائق التنظيمية والفنية، وأنظمة إصدار الشهادات للمنتجات والمواد، ووثائق إعداد التقارير. يجب أن يعرف السيد الوثائق المتعلقة بسلامة الحياة واحتياطات السلامة.
مجالات التدريب
يرتبط تخصص "علم المواد وتكنولوجيا المواد" بالتدريب على أنواع الأنشطة المهنية التالية:
- البحث والحساب والعمل التحليلي.
- الإنتاج والتصميم والأنشطة التكنولوجية.
- التوجيه التنظيمي والإداري.
بعد حصولك على تخصص "علم المواد وتكنولوجيا المواد"، ما هي الوظيفة التي يجب أن تعمل بها؟ الخريج الذي يجتاز الشهادة النهائية بنجاح يحصل على مؤهل "مهندس رئيسي". يمكنه العثور على عمل في شركات مختلفة للقيام بالأنشطة الحسابية والتحليلية والبحثية.
بالإضافة إلى ذلك، يوفر تخصص “علم المواد وتكنولوجيا المواد الجديدة” الفرصة لإجراء تجارب علمية وتطبيقية، والمشاركة في عمليات إنشاء واختبار المواد المبتكرة والمنتجات الجديدة.
ويشارك الماجستير ذوي المؤهلات المماثلة في تطوير خطط العمل والبرامج والأساليب التي تهدف إلى إنشاء توصيات تكنولوجية لإدخال الابتكارات في عملية الإنتاج، ويشاركون في إعداد مهام معينة للعمال العاديين.
تفاصيل الاتجاه
يتضمن تخصص "علم المواد وتكنولوجيا المواد الإنشائية" إعداد المنشورات والمراجعات والتقارير العلمية والفنية بناءً على نتائج البحث. يقوم هؤلاء المتخصصون بتنظيم المعلومات العلمية والهندسية ومعلومات براءات الاختراع حول مشكلة البحث والمراجعات والاستنتاجات المتعلقة بالمشاريع المنفذة.
المهندسون الذين أتقنوا مجال "علوم المواد وتكنولوجيا المواد" لا يشاركون فقط في الأنشطة التصميمية والتكنولوجية، ولكن أيضًا في أنشطة الإنتاج.
ملامح الاتجاه
يشارك المهندسون الذين حصلوا على هذا التخصص في إعداد المهام لتطوير وثائق المشروع وإجراء أبحاث براءات الاختراع التي تهدف إلى إنشاء مجالات مبتكرة. إنهم يبحثون عن الخيارات المثلى لمعالجة ومعالجة مختلف المواد والأجهزة والمنشآت ومعداتها التكنولوجية باستخدام أنظمة التصميم التلقائي.
يقوم المتخصصون المعتمدون بتقييم الربحية الاقتصادية لعملية تكنولوجية معينة، والمشاركة في تحليل طرق الإنتاج البديلة، وتنظيم معالجة المنتجات ومعالجتها، والمشاركة في عملية اعتماد المنتجات والتقنيات.
مواصفات التدريب
يتم تدريب البكالوريوس في هذا الملف الشخصي على المهارات التالية:
- تحديد معلومات حول المواد المتاحة باستخدام قواعد البيانات، فضلا عن المصادر الأدبية المختلفة؛
- تحليل واختيار وتقييم المواد بناءً على خصائص أدائها، أثناء إجراء تحليل هيكلي شامل؛
- مهارات الاتصال والقدرة على العمل ضمن فريق؛
- جمع المعلومات في مجال التجارب الجارية، وتجميع التقارير والمراجعات وبعض المنشورات العلمية؛
- إعداد الوثائق والسجلات والبروتوكولات التجريبية.
يتمتع البكالوريوس بالمهارات اللازمة للتحقق من المشاريع التي تم إنشاؤها للتأكد من امتثالها الكامل لجميع المعايير التشريعية. إنهم يصممون عمليات عالية التقنية مخصصة للبحث الأولي وتصميم الهياكل التكنولوجية، وينظمون أماكن العمل ويجهزونها بالمعدات اللازمة.
المسؤوليات
يُطلب من حاملي الدبلوم في مجال علوم وتكنولوجيا المواد إجراء تشخيصات المعدات. إنهم يولون اهتمامًا خاصًا للسلامة البيئية في مكان العمل. عند تطوير المواصفات الفنية لإنشاء مكونات معينة في الآليات المعقدة، يأخذ المهندسون في الاعتبار ميزاتها التشغيلية.
بعد الانتهاء من العمل، يتم التحقق من امتثال النتائج التي تم الحصول عليها للشروط المذكورة وسلامة الآليات التي تم إنشاؤها. هؤلاء المتخصصون هم الذين يقومون بإعداد المستندات لتسجيل الصور الجديدة وإعداد وثائق فنية خاصة.
في كثير من الأحيان، يبدأ الخريجون مسارهم المهني بمنصب "مهندس التحليل الكيميائي والطيفي"، وكذلك "مهندس اختبار الطلاءات والمواد".
خاتمة
بعد حصوله على تخصص "علوم المواد وتكنولوجيا المواد"، لن يواجه المتخصص الجديد مشاكل في العثور على عمل. يمكنه أن يصبح مهندسًا في أي مصنع أو مصنع كبير. يمكن لهؤلاء المتخصصين الذين لديهم معرفة معينة في مجال معالجة المعادن ودبلوم التعليم العالي الاعتماد على وظائف التقني الحراري وكاشف العيوب.
يحتاج عدد كاف من المؤسسات الصناعية ومنظمات الصناعات الثقيلة إلى علماء المعادن وعلماء المعادن. إذا كنت تتقن في البداية المعرفة النظرية في مجال معالجة المعادن، ففي هذه الحالة يمكنك أولاً العثور على وظيفة كمهندس ومواصلة تعليمك، والحصول على التخصص "مهندس التحليل الكيميائي والطيفي" أو "مهندس اختبار الطلاءات".
أصبح تخصص "علوم المواد وتكنولوجيا المواد" الآن أحد التخصصات الرئيسية للطلاب الذين يعملون في الهندسة الميكانيكية.
يدرس الطلاب مجموعة من المواد المستخدمة بالفعل في الصناعات الثقيلة، ويتوقعون أيضًا إنشاء مواد جديدة مخصصة لصناعة المعادن.