Malzeme bilimi ve malzeme teknolojisi nasıl bir meslektir? Malzeme Bilimi ve Teknolojisi

Başvuru sahipleri arasında “Malzeme Bilimi ve Teknolojisi” gibi bir uzmanlık son zamanlarda talep görmeye başladı. Bu yönün temel özelliklerini ve özelliklerini ele alalım.

Uzmanların mesleki faaliyet alanı

“Malzeme Bilimi ve Malzeme Teknolojisi” yönü şunları içerir:

• çeşitli yönlerdeki organik ve inorganik yapıdaki malzemelerin araştırılması, geliştirilmesi, kullanılması, değiştirilmesi, işletilmesi ve imhası;
• bunların yaratılması, yapı oluşumu, işlenmesi için teknolojiler;
• alet yapımı ve makine mühendisliği, roket ve havacılık teknolojisi, ev ve spor ekipmanları, tıbbi ekipmanlar için kalite yönetimi.

Ustaların faaliyet nesneleri

“Malzeme Bilimi ve Malzeme Teknolojisi” uzmanlığı aşağıdaki faaliyet hedefleriyle ilişkilidir:

• ana fonksiyonel organik ve inorganik malzeme türleri ile; hibrit ve kompozit malzemeler; nano kaplamalar ve polimer filmler;
• filmlerin, malzemelerin, kaplamaların, boşlukların, yarı mamul ürünlerin, ürünlerin, her türlü test ve kontrol ekipmanının, analitik ekipmanın, sonuçların işlenmesi için bilgisayar yazılımının yanı sıra veri analizinin teşhis ve test etme, araştırma ve kalite kontrol araçları ve yöntemleri ;
• teknolojik üretim süreçleri, kaplamaların ve malzemelerin işlenmesi ve değiştirilmesi, ekipman, teknolojik ekipman, üretim zinciri yönetim sistemleri.

"Malzeme Bilimi ve Malzeme Teknolojisi" uzmanlığı, düzenleyici ve teknik belgeleri, ürün ve malzemeler için sertifikasyon sistemlerini ve raporlama belgelerini analiz etme becerisini gerektirir. Kaptan, can güvenliği ve güvenlik önlemlerine ilişkin belgeleri bilmelidir.

Eğitim alanları

“Malzeme Bilimi ve Malzeme Teknolojisi” uzmanlığı, aşağıdaki mesleki faaliyet türlerinde eğitimle ilişkilidir:

• Araştırma, hesaplama ve analitik çalışma.
• Üretim ve tasarım ve teknolojik faaliyetler.
• Organizasyonel ve yönetsel yön.

“Malzeme bilimi ve malzeme teknolojisi” uzmanlığını almışsanız hangi işte çalışmalısınız? Nihai sertifikayı başarıyla geçen mezun, “usta mühendis” yeterliliğini alır. Hesaplama, analitik ve araştırma faaliyetlerini yürütmek üzere çeşitli şirketlerde iş bulabilir.

Ayrıca “Yeni Malzemelerin Malzeme Bilimi ve Teknolojisi” uzmanlığı, bilimsel ve uygulamalı deneyler yapma, yenilikçi malzemeler ve yeni ürünler oluşturma ve test etme süreçlerine katılma fırsatı sağlar.

Benzer niteliklere sahip ustalar, üretim sürecine yenilikler getirmek için teknolojik öneriler oluşturmayı amaçlayan çalışma planlarının, programlarının, yöntemlerinin geliştirilmesiyle ve sıradan işçiler için belirli görevlerin hazırlanmasıyla ilgilenmektedir.

Yön ayrıntıları

“Malzeme bilimi ve yapısal malzemelerin teknolojisi” uzmanlığı, araştırma sonuçlarına dayanarak yayınların, incelemelerin, bilimsel ve teknik raporların hazırlanmasını içerir. Bu tür uzmanlar, araştırma sorununa ilişkin bilimsel, mühendislik, patent bilgilerini, uygulanan projelere ilişkin incelemeleri ve sonuçları sistematik hale getirir.

“Malzeme bilimi ve malzeme teknolojisi” alanına hakim olan mühendisler, sadece tasarım ve teknolojik faaliyetlerle değil aynı zamanda üretim faaliyetlerinde de bulunmaktadır.

Yönün özellikleri

Bu uzmanlığı alan mühendisler, proje dokümantasyonunu geliştirmek için görevler hazırlamak ve yenilikçi alanlar yaratmaya yönelik patent araştırmaları yapmakla meşguller. Otomatik tasarım sistemlerini kullanarak çeşitli malzemeleri, cihazları, tesisleri ve teknolojik ekipmanlarını işlemek ve işlemek için en uygun seçenekleri arıyorlar.

Sertifikalı uzmanlar, belirli bir teknolojik sürecin ekonomik karlılığını değerlendirir, alternatif üretim yöntemlerinin analizinde yer alır, ürünlerin işlenmesini ve işlenmesini organize eder, ürün ve teknolojilerin belgelendirme sürecine katılır.

Eğitimin özellikleri

Bu profildeki lisans öğrencileri aşağıdaki becerilerde eğitilir:

• çeşitli edebi kaynakların yanı sıra veritabanlarını kullanarak mevcut materyaller hakkında bilgi seçmek;
• Kapsamlı bir yapısal analiz gerçekleştirirken malzemeleri performans özelliklerine göre analiz etmek, seçmek, değerlendirmek;
• iletişim becerileri ve bir takımda çalışma yeteneği;
• devam eden deneyler alanında bilgi toplamak, raporlar, incelemeler ve belirli bilimsel yayınlar derlemek;
• belgeler, kayıtlar, deney protokolleri hazırlayın.

Lisans öğrencileri, oluşturulan projelerin tüm yasal standartlara tam uyum açısından kontrol edilmesi becerisine sahiptir. İlk araştırma ve tasarım-teknolojik yapılara yönelik yüksek teknoloji süreçleri tasarlarlar, işyerlerini gerekli ekipmanlarla organize eder ve donatırlar.

Sorumluluklar

Malzeme bilimi ve teknolojisi alanında diploma sahiplerinin ekipman teşhisini yapması gerekmektedir. İşyerinde çevre güvenliğine özellikle dikkat ederler. Mühendisler, karmaşık mekanizmalarda belirli bileşenlerin oluşturulması için teknik özellikler geliştirirken bunların operasyonel özelliklerini dikkate alır.

İşin tamamlanmasının ardından elde edilen sonuçların belirtilen şartlara uygunluğu ve oluşturulan mekanizmaların güvenliği kontrol edilir. Yeni görüntülerin kaydedilmesi için belgeler hazırlayan ve özel teknik belgeler hazırlayanlar bu uzmanlardır.

Mezunlar sıklıkla profesyonel yollarına “kimyasal ve spektral analiz mühendisi” ve aynı zamanda “kaplama ve malzeme test mühendisi” pozisyonuyla başlarlar.

Çözüm

“Malzeme Bilimi ve Malzeme Teknolojisi” uzmanlığını almış olan yeni basılmış bir uzman iş bulmakta zorluk çekmeyecektir. Herhangi bir büyük fabrika veya fabrikada mühendis olabilir. Metal işleme alanında belirli bilgi birikimine ve yüksek öğrenim diplomasına sahip olan uzmanlar, termal teknoloji uzmanı ve kusur dedektörü pozisyonlarına güvenebilirler.

Yeterli sayıda sanayi kuruluşu ve ağır sanayi kuruluşunun metalurji uzmanlarına ve metalograflara ihtiyacı vardır. Başlangıçta metal işleme alanında teorik bilgiye hakimseniz, bu durumda önce mühendis olarak iş bulabilir ve eğitiminize devam ederek "kimyasal ve spektral analiz mühendisi" veya "kaplama test mühendisi" uzmanlığını alabilirsiniz.

“Malzeme Bilimi ve Malzeme Teknolojisi” uzmanlığı artık makine mühendisliği ile uğraşan öğrenciler için ana disiplinlerden biri haline geldi.

Öğrenciler ağır sanayide halihazırda kullanılan malzeme çeşitlerini inceliyor ve aynı zamanda metalurji endüstrisine yönelik yeni maddelerin yaratılmasını da öngörüyorlar.

Malzeme Bilimi ve Teknolojisi

giriiş

“Malzeme Bilimi ve Malzeme Teknolojisi” disiplini, 330400 uzmanlık alanında bir yangın güvenliği mühendisinin genel teknik eğitiminin ana disiplinlerinden biridir ve fizik, kimya, matematik gibi yüksek mesleki eğitimin Devlet eğitim standardının disiplinlerine dayanmaktadır. mühendislik grafikleri ve uygulamalı mekanik.

Disiplin, yapısal ve metodolojik olarak birbiriyle koordine edilen iki bölümden oluşur; bu, öğrencilerin yalnızca mühendislik malzemelerinin doğasını anlamalarını sağlamakla kalmaz, aynı zamanda kimyasal bileşime, yapıya ve sonraki işlemlere bağlı olarak özelliklerini incelemelerine de olanak tanır. Metalik ve metalik olmayan malzemelerin üretimine yönelik geleneksel ve yeni teknolojik süreçlerin yanı sıra işlenmemiş parça ve bitmiş ürün üretme teknolojilerine aşina olmak çok önemli sayılabilir.

Test, öğrencilerin metalurjik üretimin tüm olası aşamalarını dikkate alarak belirli bir ürünü üretmek için bağımsız olarak bir rota teknolojisi geliştirmelerini içerir. Eğitim materyali, kılavuzlarda sunulduğu sıraya göre değerlendirilmelidir. Lütfen her konuyu incelemeden önce bu talimatları dikkatlice okuyun. Daha sonra, önerilen literatürü kullanarak, zorunlu notların derlenmesiyle eğitim materyali üzerinde çalışın. Her konuyu inceledikten sonra kendi kendine test sorularını yanıtlayın.

Disiplin programı için yönergeler

Dersi çalışmaya başladığınızda, metalurji ve makine mühendisliği üretiminin ülkenin malzeme ve teknik temelini oluşturmadaki rolünü anlamak ve bu endüstrilerdeki teknik ilerlemenin yönlerine aşina olmak gerekir.

Dersi okuduktan sonra öğrenci, ana yapısal malzeme türlerini, üretim yöntemlerini ve ayrıca yapısal malzemelerden ürün ve parçaların şekillendirilmesine yönelik teknolojik süreçleri bilmelidir.

Yapısal malzemeler, makine parçalarının, yapıların ve yapıların imalatında kullanılan malzemelerdir. "Yapısal malzemeler" kavramı demir içeren ve demir içermeyen metalleri içerir ve plastikler, kauçuk malzemeler, ayrıca silikat camlar, cam seramikler ve seramikler gibi çok çeşitli metalik olmayan malzemeleri ifade eder. Özel bir yapısal malzeme grubu, kompozit malzemeleri, malzemeleri ve toz metalurjisi ürünlerini içerir. Yapısal malzemeler mekanik, fiziko-kimyasal, teknolojik ve operasyonel özelliklerini dikkate alarak belirli gereksinimleri karşılamalıdır.

Dersi incelerken, farklı üretim yöntemleri kullanarak tek tip ürün elde etme olanaklarına ve bu yöntemlerin teknik ve ekonomik karşılaştırmasını yapabilme becerisine özellikle dikkat edilmelidir.

Kendi kendine test soruları

1. Hangi metaller ve alaşımlar demir dışıdır?

2. Hangi metaller ve alaşımlar demirli olarak sınıflandırılır?

3. Metalik olmayan yapı malzemelerinin ana gruplarını listeler.

Bölüm 1. MALZEME TEKNOLOJİSİ

Yapısal malzeme teknolojisi, çeşitli amaçlara yönelik boşluklar ve ürünler üretmek amacıyla malzeme üretme yöntemleri ve bunların işlenmesi teknolojisi hakkında bir bilgi bütünüdür. Bu bölüm, hem metalik hem de metalik olmayan bazlardaki malzemelerin değişen işleme doğruluğu ve yüzey kalitesiyle şekillendirilmesini mümkün kılan modern üretimin çeşitli aşamalarını sistematik ve tutarlı bir şekilde içerir.

Konu 1. Metalurji üretiminin temelleri

Modern metalurjik üretim, cevher yatakları, koklaşabilir taş kömürü ve enerji tesislerine dayanan çeşitli endüstrilerin karmaşık bir kompleksidir.

Dinleyici, olası tüm ana ve yardımcı aşamaları dikkate alarak modern metalurjik üretim planını anlamalıdır. Demir ve demir dışı metalurjinin ana ürün türlerini bilmek gereklidir.

1.1 Metalurjik üretimin fiziko-kimyasal temelleri

Doğada hemen hemen tüm metaller, yüksek kimyasal aktivitelerinden dolayı çeşitli kimyasal bileşikler halinde bağlı durumdadır. Cevher, ekonomik açıdan avantajlı bir endüstriyel yöntem kullanılarak çıkarılabilen, metal içeren doğal bir mineraldir. Metalurjinin görevi cevherlerden ve diğer hammaddelerden metaller ve metal alaşımları elde etmektir. Bunun için metalin niteliğine ve hammaddenin cinsine göre çeşitli yöntemler kullanılabilir. Metalurjik üretimde indirgeme, elektroliz ve metaloterminin özünü anlamak. Cevherlerden metal elde etmede kullanılan ana malzemeleri (endüstriyel cevher, eritkenler, yakıtlar, refrakter malzemeler) düşünün.

Kendi kendine test soruları

1. Modern metalurjik üretimin yapısı.

2. Metal ve alaşımların üretimi için malzemeler.

3. Ana metalurjik proses türleri.

1.2. Demir üretimi

Dökme demirin eritilmesi için ağırlıklı olarak yüksek fırın üretimi kullanılmaktadır. Dökme demir üretim sürecini incelerken yüksek fırın ve yardımcı ünitelerin tasarımını dikkate almak gerekir. Dökme demir üretiminin başlangıç ​​malzemeleri demir ve manganez cevherleri, akı ve yakıttır. Demir cevherlerinin özelliklerini incelerken, cevherin metalurjik değerinin cevherdeki demir içeriği, cevheri zenginleştirme olasılığı, zararlı safsızlıkların varlığı, cevherin fiziksel durumu (gözeneklilik, boyut) tarafından belirlendiği anlaşılmalıdır. parça sayısı) ve atık kayanın bileşimi. Cevherin eritme için hazırlanmasındaki ana işlemler arasında kırma, zenginleştirme ve aglomerasyon yer alır.

Eriyikler metalurjik işlemler için büyük önem taşır; yani atık kayanın erime sıcaklığını düşürmek ve akışkan cüruf üretmek için cevherlerin eritilmesi sırasında eklenen maddeler. Ek olarak, flakslar metalin zararlı yabancı maddelerden arıtılmasına ve kok külünün uzaklaştırılmasına yardımcı olur. Yüksek fırın üretiminde hangi tozların kullanıldığını öğrenin.

Demir üretim süreçleri yüksek sıcaklıklarda gerçekleşir. Yüksek fırın yakıtının özellikleri ve gereksinimleri araştırılmalıdır. Ayrıca refrakter malzeme türlerine (asidik, bazik, nötr) aşina olmak da gereklidir.

Yüksek fırın işleminin fiziksel ve kimyasal özü aşağıdaki gibidir. Yüksek fırında demirin gangdan ayrılması, metalik durumuna indirgenmesi ve son olarak erime noktasının düşürülmesi için doğru miktarda karbonla birleştirilmesi gerekir. Bu değişiklikleri uygulamak için karmaşık süreçler gereklidir: 1) yakıtın yanması; 2) demir oksitlerin ve diğer elementlerin azaltılması; 3) demirin karbürizasyonu; 4) cüruf oluşumu. Bu işlemler fırında aynı anda, ancak farklı yoğunluklarda ve fırının farklı seviyelerinde gerçekleşir. Bu süreçlerin her birini düşünün.

Yüksek fırın üretiminin ürünleri, çeşitli kalitelerde dökme demir ve ferroalyajlar, yüksek fırın cürufu ve yüksek fırın gazıdır.

Yüksek fırın üretiminin performansını artırmaya yönelik çalışmalar birkaç yönde gerçekleştirilmektedir: 1) fırınların tasarımının iyileştirilmesi; 2) yükleme malzemelerinin hazırlanmasının iyileştirilmesi; 3) yüksek fırın prosesinin yoğunlaştırılması; 4) yüksek fırın proses kontrolünün karmaşık mekanizasyonu ve otomasyonuna yönelik sistemlerin iyileştirilmesi.

Kendi kendine test soruları

1. Bize cevheri üretime hazırlamanın teknolojik süreçlerini anlatın.

2. Yüksek fırın üretiminde fluxun rolü nedir?

3. Yüksek fırında ne tür yakıtlar kullanılır?

4. Refrakter malzemelerin sınıflandırılması.

5. Yüksek fırında meydana gelen fiziko-kimyasal süreçler.

6. Yüksek fırının iç profilinin bir diyagramını çizin ve ana parçalarını adlandırın. Yüksek fırının farklı alanlarındaki yaklaşık sıcaklıkları verin.

7. Yüksek fırına verilen hava neden ve hangi ünitelerde ısıtılıyor?

8. Oksijenle zenginleştirilmiş püskürtmenin yanı sıra püskürtmenin nemlendirilmesiyle ne elde edilir?

9. Yüksek fırın ergitme ürünlerini adlandırın ve uygulama alanlarını belirtin.

10. Yüksek fırının verimliliğini artırmaya yönelik önlemleri bize anlatın.

1.3. Çelik üretimi

Çelik üretiminin ana kaynak malzemeleri şunlardır: pik demir ve çelik hurdası (hurda).

Çelik, daha az karbon, silikon, manganez, kükürt ve fosfor içermesi nedeniyle dökme demirden farklıdır. Yabancı maddelerin uzaklaştırılması, yani dökme demirin çeliğe dönüştürülmesi, yüksek sıcaklıklarda meydana gelen oksidatif reaksiyonlar nedeniyle meydana gelir. Bu nedenle, dökme demiri çeliğe dönüştürmenin tüm yöntemleri, esas olarak dökme demirin yüksek sıcaklıklarda oksijene maruz bırakılmasına dayanır. Bununla birlikte, karbon ve diğer yabancı maddelerin seçici oksidasyonu sürecinde erimiş demir aynı zamanda bir miktar oksijeni de emer ve bu da bitmiş çeliğin kalitesini olumsuz yönde etkiler. Bu nedenle çelik üretim sürecinin son aşamasında fazla oksijen diğer metallerin oksitlerine bağlanarak cüruf haline getirilir, yani silikon, manganez ve alüminyum eklenerek deoksidasyon gerçekleştirilir.

Dökme demir, çeşitli metalurji birimlerinde çeliğe dönüştürülebilir. Başlıcaları oksijen dönüştürücüler, açık ocak fırınları ve elektrikli fırınlardır.

Bu birimlerin tasarımını, çalışma prensibini, içlerinde çelik üretimine yönelik teknolojik sürecin özelliklerini, operasyonlarının teknik ve ekonomik göstergelerini öğrenin.

Bazı durumlarda, bitmiş çelik her zaman gereklilikleri karşılamayabilir. Özellikle yüksek kaliteli çelikler elde etmek için özel yöntemler kullanılır: inert atmosferde çelik dökümü; sentetik cürufla işlem; vakumla gaz giderme; elektroslag, vakum arkı, elektron ışını ve plazma arkı yeniden eritme. Bu yöntemleri keşfedin.

Şu anda neredeyse tüm çelik üretim süreçleri döngüsel ve aralıklıdır. Aralıklı bir işlemi sürekli bir işlemle değiştirmek, birimlerin verimliliğini artırmanıza ve çeliğin kalitesini artırmanıza olanak tanır. Sürekli çelik üretim ünitelerinin çalışma prensibini öğrenin.

Çelik (demir) üretimine yönelik ilerici yöntemler, yüksek fırını atlayarak doğrudan cevherden sünger, kabuk veya sıvı metal formundaki metalik demirin elde edilmesini mümkün kılan yüksek fırınsız yöntemleri içerir. Bu süreçlerin kalıplarını ve özelliklerini incelemek gerekir.

Bitmiş çelik, boşluklar elde etmek için döküme tabi tutulur. Döküm potası ve kalıplarının yapısının yanı sıra çelik dökümünün ana yöntemlerine de aşina olmalısınız: üst döküm, sifon döküm, sürekli döküm. Yukarıda listelenen yöntemler kullanılarak, daha sonra çeşitli teknolojik yöntemler kullanılarak parçaların imalatında kullanılan boşluklar elde edilir. Kalıplarda üretilen metal külçelerin yapısı, iş parçalarının özellikleri üzerinde büyük etkiye sahiptir. Sakin ve kaynayan çelik külçelerin yapısını inceleyin.

Kendi kendine test soruları

1. Dökme demir ve dökme demirin kimyasal bileşimindeki temel farklılıkları belirtin.

2. Dökme demirin çeliğe dönüştürülmesinin fiziksel ve kimyasal özünü bize anlatın,

3. Çeliğin deoksidasyon işleminin amacı.

4. Çelik üretiminde oksijen dönüştürücü yöntemi. Özellikleri ve avantajları.

5. Açık ocaklı fırının yapısı ve çalışma prensibi.

6. Açık ocak fırınlarında çelik üretiminin özellikleri.

7. Ark ve indüksiyon elektrik fırınlarında çelik üretimi.

8. Konvertörlerde, açık ocaklarda ve elektrikli fırınlarda çelik üretimini hangi teknik ve ekonomik göstergeler karakterize ediyor? Bu üretim yöntemlerinden hangisi ekonomik açıdan daha karlı ve neden?

9. Yüksek kaliteli çelik üretme yöntemlerini listeleyin ve açıklayın.

10. Sürekli çelik eritme üniteleri: yapısı, çalışma prensibi.

11. Çelik (demir) üretimine yönelik alan dışı yöntemlerden bahsedin.

12. Dökme potası ve kalıplarının yapımı.

13. Çeliğin kalıplara döküm yöntemleri.

14. Sürekli çelik döküm işleminin avantajları.

15. Sakin ve kaynayan çelik külçesinin yapısı.

1.4. Demir dışı metallerin üretimi

Bakır üretimi. Bakır doğada oksit ve sülfür bileşikleri halinde bulunur. Bakır cevherlerinden bakırın çıkarılması için hidrometalurjik ve pirometalurjik yöntemler geliştirilmiştir. Bakır üretiminin pirometalurjik yöntemini inceleyin, bakır üretiminin teknolojik şemasındaki her aşamanın fiziko-kimyasal özüne aşina olun.

Alüminyum üretimi. Alüminyum, üretim hacmi bakımından dünyada demirden sonra ikinci sırada yer almaktadır. Alüminyum üretiminin ana hammaddesi boksittir.Alüminyum, erimiş kriyolit içinde çözünmüş alüminanın elektrolizi ile üretilir. Bu karmaşık ve enerji yoğun bir süreçtir. Alüminyum elde etme şemasını ve rafine etme yöntemlerini analiz edin.

Titanyum üretimi. Titanyumun bir dizi değerli özelliği vardır: düşük özgül ağırlık, yüksek mekanik özellikler, iyi korozyon direnci. Bu göstergelere göre titanyum ve alaşımları birçok metal malzemeden önemli ölçüde üstündür. Bununla birlikte, titanyumun modern teknolojide yaygın kullanımı, bu metalin cevherlerden çıkarılmasının aşırı zorluğu nedeniyle yüksek maliyeti nedeniyle sekteye uğramaktadır. Titanyum üretmenin en yaygın yöntemlerinden biri magnezyum-termal yöntemdir. Titanyum üretmenin bu yöntemini öğrenin.

Kendi kendine test soruları

1. Ana bakır cevherlerini adlandırın.

2. Bakır cevherlerinin zenginleştirilmesi yöntemlerini anlatınız.

3. Bakır üretiminin basitleştirilmiş bir diyagramını verin.

4. Alüminyum üretimi için endüstriyel bir plan verin

5. Alümina ve kriyolit üretiminin hammaddeleri nelerdir?

6. Ana titanyum cevherlerini adlandırın.

7. Titanyum üretimi için magnezyum-termal yöntemin özünü açıklayın.

1.5 Atıksız ve kaynak tasarrufu sağlayan teknolojiler

metalurjik üretim

Metalurji üretiminde atıksız ve düşük atıklı teknolojilerin oluşturulmasında aşağıdaki alanlar ayırt edilebilir:

1. Metal cevherlerinin karmaşık kullanımı. Örneğin, pirometalurjik bakır üretim yöntemi kullanılarak bakır cevherlerinden yalnızca bakır değil, aynı zamanda altın, gümüş, selenyum ve tellür de çıkarılır; Titanyumun yanı sıra titanomagnetitlerden demir de elde edilir.

2. İlgili madencilik malzemelerinin kullanımı. Madencilik sırasında çöplüklere giren aşırı yük ve maden kayalarının yaklaşık %70'inin eritken, refrakter ve inşaat malzemeleri üretmeye uygun olduğu ortaya çıktı. Şu anda bu tür malzemelerin yalnızca %3-4'ü kullanılmaktadır.

3. Kok ve metalurji endüstrilerinden kaynaklanan atıkların kullanımı. Bu endüstrilerde, tüm atıkların ürüne dönüştürülmesi konusunda ciddi bir sorun bulunmaktadır. Şu anda aşağıdaki atık bertaraf işlemleri uygulanmaktadır: kok endüstrisinde atıklardan amonyak, ilaçlar, boyalar, naftalin ve diğer maddeler elde edilmektedir; Yüksek fırın üretiminde atıklar, inşaat malzemeleri (cüruf) elde etmek ve yüksek fırına giren hava üflemesini (üst gaz) ısıtmak için kullanılır. Bakır üretim prosesi sırasında atık kükürt dioksit gazından yan ürün olarak sülfürik asit üretilir.

4. Kapalı döngülerin oluşturulması. Bu, üretim döngüsünde belirli maddelerin tekrar tekrar kullanılması anlamına gelir. Örneğin, titanyum üretiminde, titanyum süngerin rafine edilmesinden sonra, geri dönüştürülmüş magnezyum, titanyumun restorasyonu için tekrar üretime gönderilir.

Kendi kendine test soruları

1. Atıksız teknolojilerin yaratılmasındaki ana yönleri adlandırın.

Konu 2. Metal boşlukları elde etmenin temelleri

Bu bölümü incelemeye başladığınızda, metaller ve alaşımlar çeşitli toplanma durumlarında olduğunda iş parçalarının, parçaların ve ürünlerin şekillendirilmesinin mümkün olduğunu anlamak gerekir: katı (şekillendirme, işleme, kaynak), sıvı (döküm), gaz halinde ( püskürtme). İşlenmemiş parçaların oluşturulması için bir yöntemin seçilmesine ilişkin kriterlerden biri, işlenmemiş malzemenin süneklik, sertlik, kaynaklanabilirlik, döküm özellikleri ve diğer bazı özellikleri gibi özellikleridir.

2.1. Dökümhane teknolojisinin temelleri

Dökümhane, erimiş metali, boşluğu parçanın konfigürasyonuna sahip olan bir kalıba dökerek şekillendirilmiş parçalar üreten bir makine mühendisliği dalıdır. Döküm üretmenin ana avantajları ve avantajları, diğer parça üretim yöntemlerine kıyasla nispeten ucuz olması ve çeşitli alaşımlardan en karmaşık konfigürasyona sahip ürünler üretme yeteneğidir.

Alaşımların döküm üretimi için uygunluğu aşağıdaki döküm özelliklerine göre belirlenir: akışkanlık, büzülme, ayrışma, gaz emme. Metallerin ve alaşımların döküm özelliklerine aşina olmalısınız.

Şu anda kalıp yapımı ve döküm üretimi için 100'den fazla farklı yöntem bulunmaktadır. Ayrıca, döküm yoluyla işlenmemiş parça üretmeye yönelik modern yöntemler, işlenmemiş parçaların belirtilen doğruluğunu, yüzey pürüzlülüğü parametrelerini, fiziksel ve mekanik özelliklerini oldukça yaygın bir şekilde sağlar. Bu nedenle, bir iş parçası elde etmek için bir yöntem seçerken, karşılaştırılan her seçeneğin tüm avantajlarını ve dezavantajlarını değerlendirmek gerekir.

Dökme kütüklerin genel üretiminde, teknolojik çok yönlülüğü ile açıklanan kum-kil kalıplarına döküm ile önemli bir hacim kaplanmaktadır. Bu döküm yöntemi, hemen hemen tüm döküm alaşımlarından dökümler üretmek için her türlü üretim türü, her ağırlık, konfigürasyon ve boyuttaki parçalar için ekonomik olarak uygundur. Kum-kil kalıplarında döküm şekilli ürünlerin imalatına yönelik teknolojik süreç önemli sayıda işlemden oluşur: kalıplama ve maça karışımlarının hazırlanması, kalıp ve maçaların yapılması, kalıpların dökülmesi, dökümlerin kalıplardan ayrılması, dökümlerin düzeltilmesi ve temizlenmesi. Kalıplama yöntemini değiştirerek, farklı model malzemeleri ve kalıplama karışımları kullanarak oldukça temiz yüzeyli ve hassas boyutlarda dökümler elde etmek mümkündür.

Kum-kil karışımlarından döküm kalıpları yapmak en karmaşık ve sorumlu işlemdir. Manuel ve makineli kalıplama için döküm kalıpları üretme teknolojisini incelemek ve dökümhanenin teknolojik ekipmanlarına aşina olmak gerekir. Dökümlerin sökülmesi ve temizlenmesi en emek yoğun ve en az mekanize işlemlerdir. Dökümleri kırma yöntemlerini, dökümleri kesme ve temizleme yöntemlerini hatırlamalı, dökümlerdeki kusurlara ve bunları ortadan kaldırmaya yönelik önlemlere aşina olmalısınız.

Çok yönlülüğüne ve düşük maliyetine rağmen, kum-kil kalıplarına döküm yöntemi, büyük miktarda yardımcı malzeme akışı ve artan iş yoğunluğu ile ilişkilidir. Ayrıca işleme sırasında döküm kütlesinin %25'e kadarı talaşa dönüşür.

Kum-kil kalıplarda döküm ile karşılaştırıldığında özel döküm türlerinin avantajları şunlardır: Dökümlerin doğruluğunun arttırılması ve yüzey kalitesinin iyileştirilmesi; geçit sisteminin ağırlığının azaltılması; kalıplama malzemelerinin tüketiminde keskin bir azalma. Ek olarak, özel yöntemler kullanılarak döküm üretiminin teknolojik süreci kolayca mekanize ve otomatik hale getirilmekte, bu da işgücü verimliliğini artırmakta, döküm kalitesini artırmakta ve maliyetlerini düşürmektedir.

Özel döküm yöntemleri şunları içerir: kabuk döküm, hassas hassas döküm, metal kalıba döküm (kalıplar), santrifüj döküm, basınçlı döküm ve sürekli kalıba döküm. Özel döküm türlerinin özünü, özelliklerini ve uygulama alanlarını dikkatlice anlamalısınız.

Kendi kendine test soruları

1.Dökümhane üretiminin anlamı ve kapsamı.

2. Döküm üretim yöntemlerinin sınıflandırılması.

3. Döküm parça elde etmenin temel avantajları.

4. Alaşımların döküm özellikleri.

5. Döküm kalıplarının ve maçalarının imalatında kullanılan kalıplama malzemeleri.

6. Kalıplama malzemeleri için gereksinimler nelerdir?

7. Döküm elde ederken temel işlemler.

8. Kum ve kil kalıplara döküm yaparken kalıplama, manuel ve makine.

9. Çubukların amacı ve üretimi.

10. Dökümleri sökme ve temizleme yöntemleri.

11. Kayıp mum döküm yönteminin özünü, bu yöntemin avantajlarını ve dezavantajlarını anlatınız.

12. Kabuk döküm yönteminin özü ve avantajları.

13. Metal kalıplara (kalıplara) döküm yapmanın avantajlarını belirtir.

14. Enjeksiyon kalıplama yönteminin özünü açıklayın.

15.Santrifüj makinaları kullanarak şekilli döküm üretmenin esasını açıklayınız.

16. Sürekli dökümün kapsamı.

Kendi kendine test soruları

1. Direkt ve ters yöntemleri kullanarak presleme işleminin özünü açıklayın.

2. Presleme için temel alet ve ekipmanlar.

3. Presleme proses teknolojisi.

4. Preslenmiş ürünler.

5. OMD yöntemlerinden biri olan preslemenin avantajları ve dezavantajları nelerdir?

Çizim- metal malzemelerin soğuk halde deformasyonu. Soğuk plastik deformasyon işlemi sırasında metal sertleşir (sertleşir). Çizim ürünleri yüksek boyutsal doğruluğa ve iyi yüzey kalitesine sahiptir. Özellikle metalin ön hazırlık işlemlerinde, çizimin teknolojik prosesinin işlemleri hakkında iyi bir anlayışa sahip olmak, çizim araç ve gereçlerini incelemek, bu yöntemin avantajlarını ve dezavantajlarını incelemek, ürünlerini bilmek gerekir. çizim.

Kendi kendine test soruları

1. Çizim sürecinin özü ve özellikleri.

2. Çekme değirmenlerinin çalışma şemaları ve prensipleri.

3. Ürünlerin çizilmesi.

Bükülmüş profillerin üretimi– Sac malzemenin soğuk halde profillenmesi için bir yöntem. Bu durumda çok karmaşık bir konfigürasyona ve büyük uzunluğa sahip şekillendirilmiş ince duvarlı profiller elde edilir. Bu yöntemin özünü ve kapsamını anlayın.

Kendi kendine test soruları

1. Bize boş bir levhadan bükülmüş bir profil üretmenin teknolojik sürecini anlatın.

Ücretsiz dövme- İş parçasının üniversal bir alet kullanılarak deforme edildiği metallerin sıcak şekillendirilmesi. Dövme sırasında, metalin deforme edici aletin - forvetin hareketine dik yönlerde akışı nedeniyle şekil değişikliği meydana gelir. Dövme, küçük ölçekli ve bireysel üretimde yüksek mekanik özelliklere sahip, yüksek kaliteli iş parçaları üretmek için akılcı ve uygun maliyetli bir işlemdir.

Dövmede, açık kalıpta dövme işlemlerinde kullanılan iş parçalarına ve ilgili aletlere aşina olun. Her uygulamada kullanılan ekipmanı ve açık kalıpta dövmenin avantajlarını ve dezavantajlarını göz önünde bulundurun.

Kendi kendine test soruları

1. Açık dövme işleminin özü nedir?

2. Dövme sırasında iş parçası nedir?

3. Hangi açık dövme işlemlerini biliyorsunuz ve hangi dövme aletleri kullanılıyor?

Damgalama- bu süreci mekanize etmenize ve otomatikleştirmenize olanak tanıyan bir tür dövme. Damgalama sıcak ve soğuk, hacimsel ve tabaka olabilir. Hacimsel ve tabaka damgalamanın temel yöntem ve işlemlerini, aletleri, ekipmanları, avantajlarını ve dezavantajlarını incelemek gerekir. Hacimsel damgalamanın ilerici yöntemlerine dikkat edin: çapraz kama haddeleme, dönel sıkıştırma, bölünmüş kalıplarda damgalama, vb.

Kendi kendine test soruları

1. Dövme ve damgalamayı karşılaştırın. Hangi işlem türü daha ilericidir? Neden?

2. Sıcak kalıpta dövme işleminin ana aşamalarını tanımlayın.

3. Kalıpta dövme için ilk boşluklar nelerdir?

4. Açık ve kapalı kalıplarda kalıpta dövmenin avantaj ve dezavantajlarını karşılaştırın.

5. Soğuk kalıpta dövme işlemlerinin diyagramlarını çizin.

6. Hammaddeler ve sac damgalama ürünleri nelerdir?

7. Hangi sac metal damgalama işlemlerini biliyorsunuz?

2.3. Kaynak teknolojisinin temelleri

Kaynak, kalıcı bağlantıların üretilmesi için en ilerici, son derece verimli ve çok ekonomik teknolojik yöntemdir. Kaynak, bir montaj işlemi (özellikle inşaat sektöründe) ve iş parçası üretme yöntemi olarak düşünülebilir. Endüstrinin pek çok alanında, farklı teknolojik işlemler ve bazen de farklı malzemeler kullanılarak yapılan bireysel iş parçalarından oluşan kombine kaynaklı parçalar yaygın olarak kullanılmaktadır. Parçanın katı döküm veya katı dövme olarak imalatı büyük üretim zorluklarıyla, ekipman eksikliğiyle, karmaşık işlemeyle ilişkiliyse veya parçanın ayrı ayrı parçaları özellikle zor koşullar altında çalışıyorsa, parça sonraki kaynak işlemleriyle bileşen parçalarına ayrılır. koşullar (artan aşınma ve sıcaklık, korozyon vb.) ve bunların üretimi daha pahalı malzemelerin kullanımını gerektirmektedir.

Kaynak bölümünü incelemeye başlarken, öncelikle birleştirilen iş parçalarının yüzey katmanları arasında güçlü atomik-moleküler bağların oluşmasından oluşan kaynak işlemlerinin fiziksel özünü anlamak gerekir. Kaynaklı bir bağlantı elde etmek için, kaynaklı yüzeylerin kirletici maddelerden ve oksitlerden temizlenmesi, birleştirilen yüzeylerin birbirine yaklaştırılması ve bunlara bir miktar enerji (aktivasyon enerjisi) verilmesi gerekir. Bu enerji, ısı (termal aktivasyon) ve elastoplastik deformasyon (mekanik aktivasyon) şeklinde iletilebilir. Aktivasyon yöntemine bağlı olarak tüm kaynak yöntemleri üç sınıfa ayrılır: termal, termomekanik ve mekanik.

Kaynak sırasında olası ısı kaynağı ve malzemelerin kaynaklanabilirlik kriterleri hakkında bilgi sahibi olmalı ve ayrıca kaynaklı bağlantıların üretilebilirliğine de dikkat etmelisiniz.

Termal kaynak sınıfı- termal enerji (ark, elektroslag, plazma, elektron ışını, lazer, gaz) kullanılarak eritilerek bağlantı.

Ark kaynağında metali eritmek için kullanılan ısı kaynağı iş parçası ile elektrot arasında oluşan elektrik arkıdır. Elektrik ark kaynağı eğitimi alırken, öğrenci ark işleminin özüne aşina olmalı, teknolojiyi, ekipmanı, manuel ark kaynağının uygulama alanlarını ve ayrıca diğer ark kaynağı yöntemlerini incelemelidir: otomatik tozaltı ark kaynağı ve kaynak koruyucu gaz ortamı. Elektroslag kaynağı konusuna özellikle dikkat edilmelidir. Elektrik arkının burada sadece cüruf banyosunu hazırlama işleminin en başında yandığı ve cüruf banyosundan bir elektrik akımı geçtiğinde üretilen ısı nedeniyle dolgu maddesinin ve ana metalin daha fazla erimesinin sağlandığı anlaşılmalıdır.

Vakumda elektron ışınıyla, plazma jetiyle veya lazer ışınıyla kaynak yapmak özel bir elektrik kaynağı yöntemidir. Bu tür kaynak teknolojilerini, kaynaklı bağlantıların özelliklerini ve uygulama kapsamını göz önünde bulundurun.

Gaz kaynağının özel bir özelliği, ısı kaynağı olarak gaz alevinin kullanılmasıdır. Yanma sürecinin ve kaynak alevinin yapısının, gaz meşalesinin tasarımının, ekipmanın ve kaynak teknolojisinin incelenmesi önerilir.

Daha sonra metalleri kesmeyi düşünmeliyiz. Üç ana kesme türü vardır: ayırma, yüzey ve oksijen püskürtmeli kesme. Metalin eriyene kadar ısıtılma yöntemine bağlı olarak metallerin oksijen, oksijen-akısı, plazma ve hava arkıyla kesilmesi vardır.

Kendi kendine test soruları

1. Elektrik ark kaynağı işleminin özünü açıklayınız.

2. Sarf malzemesi ve sarf malzemesi olmayan elektrotlarla kaynağın özellikleri ve özellikleri.

3. Metal elektrotlar neden ve ne tür kaplamalarla kaplanır?

4. Manuel ark kaynağı.

5. Otomatik tozaltı ark kaynağının şemasını çizin.

6.Koruyucu ortamda ark kaynağı işlemlerinin özünü açıklayabilecektir.

7. Elektroslag kaynağının bir diyagramını çizin.

8. Özel ergitme kaynak yöntemlerini listeleyip karakterize edebilecektir.

9.Gaz kaynağı teknolojisini açıklar.

10. Gaz kaynağının kapsamını bize anlatın.

Elektrik kontak kaynağı, bağlantı yerinin kısa süreli ısıtıldığı ve ısınan iş parçalarının üzüldüğü bir kaynak türüydü. Bu oldukça verimli bir kaynak türüdür; kolayca otomatikleştirilebilir ve mekanize edilebilir, bunun sonucunda makine mühendisliğinde yaygın olarak kullanılır. Elektrik direnç kaynağına ve çeşitlerine aşina olmak gerekir: alın, nokta, dikiş, kabartma. Elektrik kontak kaynağının teknolojisini, modlarını ve ekipmanını ayrıntılı olarak incelemek gerekir.

Difüzyon kaynağında, temas eden malzemelerin yüzey katmanlarındaki atomların karşılıklı difüzyonu sonucu bir bağlantı oluşur. Bu kaynak yöntemi, homojen ve heterojen kombinasyonlarda yüksek kaliteli metal ve alaşım bağlantıları elde etmenizi sağlar. Difüzyon kaynağının teknoloji özelliklerini ve uygulamalarını anlayın.

Kendi kendine test soruları

1.Punta, rulo, dikiş ve kabartma elektrik kontak kaynağının şemalarını çizip açıklayabilecektir.

2. Direnç kaynağının makine mühendisliğindeki kullanımına örnekler verin.

3. Difüzyon kaynağının ülke ekonomisinin hangi sektörlerinde kullanıldığını bize bildirin.

Mekanik kaynak sınıfı- Birleştirilen iş parçalarını önceden ısıtmadan mekanik enerji ve basınç kullanılarak yapılan kaynak (soğuk kaynak, ultrasonik kaynak, patlatma kaynağı, sürtünme kaynağı). Bu tür kaynakların teknolojisine, avantajlarına ve kapsamına aşina olmanız gerekir.

Kendi kendine test soruları

1. Mekanik sınıfına ait kaynak türlerinin diyagramlarını çizip açıklayabilecektir.

Yüzey kaplama- aşınmış parçaları onarma ve orijinal parçaları güçlendirme yöntemi. Günümüzde çeşitli yüzey kaplama ve kaplama yöntemleri geliştirilmiş ve yaygın olarak kullanılmaktadır. Yüzey kaplama çalışmaları, parçalar üzerinde istenilen özelliklere sahip yüzey katmanları oluşturmak için kullanılır. Yüzey kaplama işlemlerinde kullanılan çeşitli yüzey kaplama yöntemleri, malzemeleri ve ekipmanlarının teknolojisini incelemek gerekir.

Kendi kendine test soruları

1. Yüzey kaplama teknik ve yöntemlerini belirtir.

2. Yüzey kaplama uygulamalarını açıklayabilecektir.

Lehimleme- aralarına erimiş metal - lehim - ekleyerek metal boşlukları eritmeden birleştirmeye yönelik teknolojik bir süreç.

Lehimin erime noktası, birleştirilen metallerin erime noktasından daha düşüktür. Lehimleme işlemlerinin fiziksel özünü anlamalısınız, lehimleme yöntemlerini ve lehim bağlantı türlerini bilmelisiniz. Hangi durumlarda yumuşak lehim, hangi durumlarda sert lehim kullanılması gerektiğini anlamak önemlidir. Metallerin ve alaşımların lehimlenmesinin uygulama alanlarının incelenmesi gerekmektedir.

Kendi kendine test soruları

1. Lehimleme işleminin fiziksel özü.

2. Lehimleme sırasında fluxun amacı nedir?

3. Lehimleme için hangi ekipman kullanılıyor?

Kaynaklı ve lehimli bağlantıların kalitesi, tahribatlı test yöntemleri kullanılarak değerlendirilir. Bağlantılardaki dış ve iç kusurları ve bunların kontrol yöntemlerini incelemek gerekir.

Kaynak teknolojik koşullarının ihlali, bazı durumlarda kaynaklı bağlantılarda gerilim ve deformasyonların oluşmasına yol açar. Kaynak sırasında ortaya çıkan gerilimlerle mücadeleye yönelik önlemlere ve deforme olmuş elemanların ve yapıların düzeltilmesine yönelik yöntemlere aşina olmak gerekir.

Kendi kendine test soruları

1. Kaynaklı ve lehimli bağlantıların kusurlarını listeler.

2. Kaynaklı ve lehimli bağlantıların test edilmesi için tahribatlı ve tahribatsız yöntemleri listeleyin.

3. Kaynaklı yapılarda artık gerilmelerin oluşma nedenlerini adlandırın.

4. Kaynak sırasında yapıların deformasyonu nasıl azaltılabilir veya tamamen ortadan kaldırılabilir?

Konu 3. Makine parçaları boşluklarının boyutlu işlenmesinin temelleri

Boyutsal işleme, özel makineler ve aletler kullanılarak çeşitli kesme yöntemleri kullanılarak parçalara çizime karşılık gelen boyut ve şekillerin verilmesi olarak anlaşılmaktadır. Kesme, çeşitli makine yapımı ürünlerinin üretim döngüsündeki son işlem olarak düşünülebilir, çünkü yalnızca belirli bir düzeyde doğruluk sağlar.

3.1. Metal kesme işlemi hakkında temel bilgiler

Metal kesmenin amacı, parçalara uygun yüzey temizliği ile gerekli geometriyi kazandırmaktır. Bu durumda, işleme başlamadan önce gelecekteki parçaya iş parçası denir, işleme sırasında bu iş parçasına iş parçası denir ve her türlü işlem sonunda bitmiş bir parça elde edilir.

İşleme sırasında kaldırılan metal tabakasına harçlık adı verilir ve harçlığın manuel olarak çıkarılması metal işlemeye, makinelerde harçlığın kaldırılması ise mekanik işlemeye karşılık gelir.

Metal kesme makinelerinin yürütme organlarının hareketi çalışma ve yardımcı olarak bölünmüştür. Hangi hareketlerin işçi olarak adlandırıldığını tartışın ve bunları şekilde şematik olarak gösterin. Kesici takımın iş parçasına göre toplam hareketinin sonuçta ortaya çıkan kesme hareketi olarak adlandırıldığını lütfen unutmayın.

Keserken aşağıdaki işlem türleri dikkate alınır: tornalama, delme, frezeleme, planyalama, broşlama, taşlama. Bu bölümün göreceli olduğunu anlayın, çünkü herhangi bir işleme türü bir dizi alt türe sahiptir; örneğin delme, havşa açma, raybalama vb. ek olarak kullanıldığında.

Ders kitaplarında verilen diyagram ve çizimleri kullanarak işlenen yüzey türlerini anlayın. Bu durumda, torna takımı örneğini kullanarak kesici takımın geometrisine özellikle dikkat edin. Talaş oluşumu süreci ana kesme mekanizmasıdır ve kesme kuvvetine ve kesme koşullarına bağlıdır. Bütün bunlar kesme gücü ile karakterize edilir. Bu parametrelere dayanarak standart kesme parametrelerini inceleyin ve işlem süresinin hesaplanması da dahil olmak üzere kesme koşullarının seçimine ilişkin ilkeleri anlayın.

Kendi kendine test soruları

1. İşleme sırasındaki hangi hareketlere çalışma, hangilerine yardımcı denir?

2. Mekanik işleme sırasında ne tür yüzeyler ayırt edilir?

3. Aletin kesme kısmında hangi açılar ayırt edilir:

4. Statik koordinat sisteminde düzlemleri kesmek ne anlama gelir?

5. Talaş oluşumu sürecini açıklayın.

6. Kesme kuvveti ne anlama gelmektedir?

7. Kesme modu hangi işlemlere dahildir ve nasıl seçilir?

8. İşlem süresi nasıl hesaplanır?

3.2. Kesme makinelerinin ve teknolojisinin sınıflandırılması

kesme işlemi

Tüm metal kesme makineleri yapılan işin niteliğine ve kullanılan aletlerin türüne göre gruplara ayrılır. Rusya'da kabul edilen sınıflandırmayı ayrıntılı olarak düşünün ve numaralandırma olarak anlaşılan takım tezgahlarının birleşik sembolik atama sistemini anlayın. Daha sonra farklı metal kesme makinelerinde gerçekleştirilen kesme teknolojilerine detaylı bir göz atın.

Tornalarda işleniyor. Resimleri kullanarak bir vida kesme torna tezgahının ana bileşenlerini inceleyin ve torna tezgahlarının neden genellikle evrensel olarak adlandırıldığını anlayın. Torna tezgâhlarının çeşitlerini analiz eder.

Delme ve delme makinelerinde işleme. Delme makinelerinde yuvarlak deliklerin işlenmesinin ne anlama geldiğini anlayın.

Freze makinelerinde işleme. Frezelemenin ne olduğunu ve bunun için ne tür kesicilerin kullanıldığını anlayın.

Planyalama, kanal açma ve broşlama makinelerinde işleme. Planyalama yoluyla yüzey işleme türlerini dikkate alarak bu makine grubunun özelliklerini vurgulayın. Bu amaçlar için kullanılan araç türlerini inceleyin. Bu grubun makinelerinde bir çalışma diyagramı çizin.

Taşlama ve bitirme makinelerinde işleme. Taşlama işlemini ve bu amaçla kullanılan takımları öğrenin. Lütfen taşlamanın aynı zamanda kesme işlemlerini de kapsadığını unutmayın ve bunun neleri kapsadığını anlayın. Zımparalama yöntemlerini ve zımpara türlerini gözden geçirin.

Dikkate alınan tüm kesme teknolojileri için olası iş türlerini inceleyin.

Sonuç olarak metal kesme makinelerinin mekanizasyon ve otomasyon olanaklarına dikkat edin. Bilgisayarlı sayısal kontrol (CNC) makinelerinin ne olduğunu ve bunların esnek otomatik hatlara (FAL'ler) nasıl monte edildiğini anlayın. Kendinize robotlar ve manipülatörler kavramını tanıtın.

Kendi kendine test soruları

1. Torna tezgahları ne için kullanılır?

2. Torna tezgahlarına neden sıklıkla evrensel denir?

3. Büyük deliklerin havşa açılması ve raybalanmasıyla ne kastedilmektedir?

4. Ana kesici türleri nelerdir?

5. Planya makinalarının özellikleri nelerdir?

6. Öğütme işlemi ne anlama gelmektedir?

7. Aşındırıcı alet ne anlama gelmektedir?

8. Talaşlı imalatta robotlar ve manipülatörler hangi amaçlarla kullanılır?

3.3. Malzemelerin elektrofiziksel-kimyasal işlenmesi

Geleneksel metal kesmeyle karşılaştırıldığında, bu tür işlemelerin bir dizi avantajı vardır: geleneksel yöntemlerle işlenmesi zor veya tamamen imkansız olan (sert alaşımlar, yakutlar, elmaslar ve hatta süper sert malzemeler) yüksek mekanik özelliklere sahip malzemelerin işlenmesine olanak tanır. ve ayrıca en karmaşık yüzeylerin (kavisli eksenli delikler, şekilli profilin kör delikleri vb.) işlenmesini mümkün kılar.

Tüm bu yöntemler genellikle aşağıdakileri içeren iki büyük gruba ayrılır:

Elektrofiziksel işleme yöntemleri. Bu gruba ait yöntemler, işlenen yüzeye enerji sağlama yöntemine bağlı olarak çoğunlukla elektro-erozif ve elektro ışın olarak adlandırılır.

İletken metallerin ve alaşımların elektriksel deşarjla işlenmesi, malzeme ile özel bir elektrot arasında geçen darbeli elektrik akımının etkisi altında malzemenin yerel olarak tahrip olması olgusuna dayanmaktadır.

Akım deşarjları doğrudan işleme bölgesinde gerçekleştirilir, burada ısıya dönüştürülür ve işlenen metalin parçacıkları erir.

Vurgulamak:

Elektrik kıvılcım tedavisi;

Elektrik darbesi tedavisi;

Elektrik kontak arkı işleme;

Ultrasonik tedavi.

Elektro ışın işleme herhangi bir malzeme üzerinde gerçekleştirilir ve bunların elektriksel iletkenliğine bağlı değildir. Bu durumda enerji, kuantum jeneratörleri (lazerler) veya elektron ışın tabancaları kullanılarak işlenen yüzeye sağlanır.

Vurgulamak:

Işık ışın tedavisi (lazer);

Elektron ışını işleme.

Her yöntemi ayrı ayrı düşünün ve notlarınızda bir işleme şeması çizin.

Elektrokimyasal işleme yöntemleri. Bu yöntemler endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır ve çözeltiden doğru akım elektroliti geçirilerek metalin (anot) anodik çözünmesine dayanmaktadır.

Vurgulamak:

Elektrokimyasal aşındırma (parlatma);

Boyutlu elektrokimyasal işleme;

Elektrokimyasal-mekanik arıtma;

Kimyasal-mekanik işleme.

Her yöntemin özünü, yeteneklerini ve uygulama kapsamını kendiniz anlayın. Özete işlem sürecinin diyagramlarını ekleyin.

Kendi kendine test soruları

1. Elektrofiziksel işleme yöntemlerinin özü nedir?

2. Neden yalnızca elektriksel olarak iletken malzemeler elektriksel deşarj işlemine tabi tutulabilir?

3. Ultrasonik işlem sırasında enerjinin kaynağı nedir?

4. Lazer kullanılarak hangi teknolojik işlemler yapılabilir?

5. Elektrokimyasal işleme yöntemlerinin özü nedir?

6. Elektrokimyasal aşındırma (parlatma) hangi amaçlarla kullanılır?

7. Neden bir tür elektrokimyasal işleme boyutlu denir?

Konu 4. Boşluklar ve parçalar için üretim teknolojisinin temelleri

metalik olmayan ve kompozit malzemelerden yapılmış makineler

“Metalik olmayan malzemeler” kavramı plastikleri, kauçuk malzemeleri, ahşap, silikat camları, seramikleri, cam-seramikleri ve diğer malzemeleri kapsamaktadır.

Metalik olmayan malzemeler yalnızca metallerin yerine geçmekle kalmaz, aynı zamanda sıklıkla bağımsız malzemeler olarak, hatta bazen yeri doldurulamaz malzemeler (kauçuk, cam) olarak kullanılırlar. Bazı malzemeler yüksek mekanik ve özgül dayanıma, hafifliğe, termal ve kimyasal dirence, yüksek elektriksel yalıtım özelliklerine vb. sahiptir. Metalik olmayan malzemelerin üretilebilirliği özellikle dikkate değerdir. Metalik olmayan malzemelerin kullanılması önemli ekonomik verimlilik sağlar.

Metalik olmayan yapı malzemeleri

Metalik olmayan yapısal malzemeleri incelerken öncelikle metalik olmayan malzemelerin temelinin polimerler olduğunu anlamak gerekir. Polimer makromoleküllerinin doğrusal, dallanmış, çapraz bağlı ve kapalı bir uzaysal ağ yapısına sahip olduğu bilinmektedir. Polimer makromoleküllerin türü, ısıtıldıklarında davranışlarını belirler. Buna bağlı olarak polimerler termoplastik ve termoset olmak üzere ikiye ayrılır. Polimerlerin yapısal özelliklerini ve sınıflandırılmasını inceleyin. Polimerlerin fiziksel durumuna ve faz bileşimine özellikle dikkat edin.

Plastikler organik polimerlerden yapılmış yapay malzemelerdir. Basit ve karmaşık plastiklerin bileşimini incelemek, özelliklerine ve sınıflandırılmasına aşina olmak gerekir. Termoplastik ve termoset plastiklerin kullanımına özellikle dikkat edilmelidir.

Plastiğin ürün ve parça halinde işlenmesi polimerlerin üç fiziksel durumunda da mümkündür: viskoz, oldukça elastik ve katı. Ayrıca, işlenmemiş parçaların ana şekillendirilmesi ve üretimi viskoz-akışkan halde gerçekleştirilir. Plastikten yapılmış parça ve ürünlere son şekil ve boyutun verilmesi oldukça elastik ve sert bir halde gerçekleştirilir. Plastiği ürün haline getirme yöntemlerini ve kaynak ve yapıştırma yoluyla plastiklerden kalıcı bağlantılar üretme yöntemlerini incelemek. Kullanılan yöntemlerin, araçların ve ekipmanların özünü anlayın.

Önemli bir polimer grubu, ayrı bir yapısal malzeme sınıfı olan kauçukların temelini oluşturan kauçuklardır. Teknik bir malzeme olarak kauçuğun plastik özellikleri yüksektir. Ayrıca kauçuğun gaz ve su direnci, kimyasal direnç, değerli elektriksel özellikler vb. gibi çok sayıda önemli özelliği vardır. Kauçukların bileşimini ve çeşitli katkı maddelerinin özellikleri üzerindeki etkisini anlayın. Çeşitli marka kauçuğun fiziksel ve kimyasal özelliklerini ve uygulama alanlarını inceleyin.

Kauçuk ürünlerinin üretimine yönelik teknolojik şema, bir kauçuk karışımı hazırlama, kalıplama ve vulkanizasyon (kauçuk ve kükürtün kimyasal etkileşimi) işlemlerini içerir. Kauçuk ürünleri oluşturma yöntemlerini ve kauçuk-kumaş ürünleri üretme yöntemlerini göz önünde bulundurun.

Özel bir grup boya ve yapıştırıcılardan oluşur. Verniklerin ve emayelerin ne olduğunu kendiniz anlayın. Burada bunların gerekli özellikleri sağlayan farklı maddeler içeren karmaşık çok bileşenli sistemler olduğunu anlamak önemlidir. Boya ve verniklerin karakteristik özelliklerini tanımlayın ve sınıflandırın.

Modern üretimde yapıştırıcıların rolü çok önemlidir. Doğası gereği tamamen farklı malzemeler arasında kalıcı bağlantılar elde etmeyi mümkün kılarlar. Yapıştırıcıların bileşim ve amaca göre sınıflandırılmasını, değişikliklerinin özelliklerini ve mekanik yeteneklerini inceleyin.

Kendi kendine test soruları

1. Polimer nedir?

2. Polimerlerin “termoplastik” ve “termoset” olarak sınıflandırılmasının temeli nedir?

3. Polimerlerin kristal durumunu karakterize eden şey.

4. Polimerlerin üç fiziksel durumunu açıklayın: camsı (katı), oldukça elastik ve viskoz.

5. Polimerlerin yaşlanmasının nedenlerini listeleyiniz.

6. Karmaşık plastiklerin içerdiği bileşenleri ve bileşimlerini listeleyin.

7. Hangi plastik dolgu maddelerini biliyorsunuz?

8. Termoplastiklerin ve termosetlerin uygulama alanlarını belirtir.

9. Plastiğin metal malzemelere göre avantajları nelerdir? Dezavantajları nelerdir?

10. Kauçuğu hangi bileşenler oluşturur ve özelliklerini nasıl etkiler?

11. Kauçuk ürünlerin imalatına yönelik teknolojik yöntemlerden bahsedin.

12. Yağlı boya ile emaye arasındaki fark nedir?

13. Yapışkan bağlantının kalitesini hangi göstergeler karakterize eder?

İnorganik yapısal malzemeler

İnorganik malzeme grubu inorganik camları, cam kristalli malzemeleri (seramik), seramikleri, grafit ve asbesti içerir. İnorganik malzemelerin temelinin esas olarak oksitler ve oksijensiz metal bileşikleri olduğunu anlayın. Bu malzemelerin çoğunun diğer elementlerle birlikte çeşitli silikon bileşikleri içerdiğini ve bu nedenle genellikle toplu olarak silikat malzemeleri olarak adlandırıldığını unutmayın. Şu anda inorganik malzemelerin yelpazesi önemli ölçüde genişledi. Özellikleri geleneksel silikon bileşiklerininkini önemli ölçüde aşan saf alüminyum, magnezyum, zirkonyum vb. oksitler kullanılır. İnorganik malzemelerin fizikokimyasal ve mekanik özelliklerinin kompleksini göz önünde bulundurun ve bunları organik polimerik malzemeler için benzer göstergelerle karşılaştırın.

Özel bir grup, grafit, asbest, ahşap ve bir dizi kaya (mermer, bazalt, obsidiyen) içeren doğal inorganik malzemelerden oluşur. Bu malzemelerin özelliklerini ve teknik yeteneklerini inceleyin.

Kendi kendine test soruları

1 Silikat camına hangi mineral maddeler aittir?

2. Cam seramik nedir, nasıl elde edileceğini belirtir.

3. Teknik seramik nedir?

Kompozit yapı malzemeleri

Kompozit malzemeler kimyasal olarak birbirine benzemeyen bileşenlerin bir araya getirilmesiyle elde edilen yapay malzemelerdir. Kompozit malzemelerde, alaşımlardan farklı olarak bileşenler kendi doğal özelliklerini korur ve aralarında net bir arayüz vardır. Doğal (ötektik) ve yapay kompozit malzemeler vardır.

Malzeme bilimi ve yeni malzemelerin teknolojisi

Profil bilgisi

Sertifikalı bir lisans için eğitim yönü 03/22/01 - “Malzeme Bilimi ve Malzeme Teknolojisi”, Rusya Federasyonu Eğitim Bakanlığı'nın 12 Kasım 2015 tarih ve 1331 sayılı emriyle onaylandı. Mastering için standart süre Tam zamanlı eğitim için “Malzeme Bilimi ve Malzeme Teknolojisi” yönünde lisans eğitimi için ana eğitim programı 4 yıldır.

Bir mezunun (eğitim gören) ana faaliyet türleri, bir mezunun neler yapabileceği

Mezunların mesleki faaliyet alanı:

• inorganik ve organik yapıdaki malzemelerin çeşitli amaçlarla geliştirilmesi, araştırılması, değiştirilmesi ve kullanılması; oluşum, şekil ve yapı oluşum süreçleri; üretim, işleme ve işletme aşamalarındaki dönüşümler;
• mühendislik ve teknolojinin çeşitli alanlarına (mekanik ve enstrüman mühendisliği, havacılık ve roket ve uzay teknolojisi, nükleer enerji, katı hal elektronikleri, nanoendüstri, tıbbi ekipman, spor ve ev aletleri vb.)

Mezunların mesleki faaliyet nesneleri:

• modern yapısal ve fonksiyonel inorganik (metalik ve metalik olmayan) ve organik (polimer ve karbon) malzemelerin ana türleri; kompozitler ve hibrit malzemeler; süper sert malzemeler;
• akıllı ve nanomalzemeler, filmler ve kaplamalar;
• test ve teşhis yöntemleri ve araçları, malzemelerin, filmlerin ve kaplamaların, yarı mamul ürünlerin, boşlukların, parçaların ve ürünlerin araştırma ve kalite kontrolü, her türlü araştırma, kontrol ve test ekipmanı, analitik
• sonuçları işlemek ve elde edilen verileri analiz etmek, malzemelerin davranışını modellemek, performans özelliklerini değerlendirmek ve tahmin etmek için ekipman, bilgisayar yazılımı;
• malzeme ve kaplamaların, parçaların ve ürünlerin üretimi, işlenmesi ve değiştirilmesine ilişkin teknolojik süreçler; ekipman, teknolojik ekipman ve cihazlar; süreç kontrol sistemleri;
• malzeme ve ürünler için düzenleyici ve teknik dokümantasyon ve sertifikasyon sistemleri, bunların üretimi ve işlenmesi için teknolojik süreçler; deneylerin ilerlemesi ve sonuçlarına ilişkin belgeler, kayıtlar ve protokoller, güvenlik önlemleri ve can güvenliğine ilişkin belgeler.

Mezunların mesleki faaliyet türleri:

araştırma ve hesaplama-analitik:

• veritabanları ve edebi kaynaklar kullanılarak belirlenen problemlerin çözümüne ilişkin mevcut malzeme türleri ve markaları, yapıları ve özellikleri hakkında verilerin toplanması;
• Malzemelerin oluşturulması, araştırılması ve seçimi ile ilgili deneylerin yapılması ve sonuçlarının işlenmesi, yapılarının ve özelliklerinin kapsamlı bir analizi yoluyla teknolojik ve hizmet niteliklerinin değerlendirilmesi konusunda bir grup uzmanın çalışmalarına katılım,
• fiziksel-mekanik, korozyon ve diğer testler;
• incelemelerin, raporların ve bilimsel yayınların hazırlanması için deney konusuyla ilgili bilimsel ve teknik bilgilerin toplanması, tamamlanan göreve ilişkin raporların hazırlanmasına katılım;
• büro işleri ve tasarım ve çalışma teknik belgelerinin, kayıtlarının ve protokollerinin hazırlanması; geliştirilen projelerin ve teknik belgelerin düzenleyici belgelere uygunluğunun kontrol edilmesi.

üretim ve tasarım ve teknolojik:

• belirli teknolojik ve fonksiyonel özelliklere sahip malzemelerin üretimine katılım, birincil tasarım, teknolojik veya araştırma departmanının bir parçası olarak yüksek teknoloji süreçlerinin tasarımı;
• işyerlerinin organizasyonu, teknik ekipmanları, teknolojik ekipmanların bakımı ve teşhisi, üretim departmanında malzemelerin işlenmesi ve işlenmesi için teknolojik disiplin ve çevre güvenliğine uygunluğun izlenmesi, üretilen ürünlerin kalite kontrolü;
• malzemelerin elde edilmesi ve işlenmesi için teknolojinin sağladığı bireysel cihaz, ekipman ve özel alet birimlerinin tasarımına yönelik teknik şartnamelerin geliştirilmesi;
• Bir işletme veya kuruluşta kalite yönetim sistemi oluşturulurken süreçlerin, ekipmanların ve malzemelerin standardizasyonu, hazırlanması ve belgelendirilmesi, belgelerin hazırlanması çalışmalarına katılım.

organizasyonel ve yönetsel:

• mesleki faaliyetleri alanında üretimin teknik ve çevresel güvenliğinin sağlanması, teknolojik süreç yönetimi;
• teknik dokümantasyonun hazırlanması (çalışma programları, talimatlar, planlar, tahminler, malzeme ve ekipman talepleri vb.), onaylanmış formlara göre belirlenmiş raporların hazırlanması;
• mesleki faaliyet alanlarında yaralanmaların, meslek hastalıklarının önlenmesi, çevre ihlallerinin önlenmesi.

Eğitim profilinin kısa açıklaması

“Malzeme Bilimi ve Yeni Malzemelerin Teknolojisi” modern teknolojinin temelidir: uçaklar ve roketler, arabalar ve gemiler, binalar ve yapılar, mikroelektronik ve bilgisayarlar, cep telefonları ve navigasyon cihazları. Bunlar yapısal malzemeler (güçlü, hafif, korozyona dayanıklı) ve fonksiyonel malzemelerdir (özel manyetik, elektriksel, optik ve diğer özelliklere sahip). Yeni malzemeler giderek günlük hayatımıza giriyor ve kalitesini kökten değiştiriyor. Ancak siz bugünün başvuru sahiplerinin çözmesi gereken hala çözülmemiş birçok sorun var. Örneğin malzeme bilimcilerinin karşı karşıya olduğu yüzyılın sorunu seramik motorunun yaratılmasıdır. Böyle bir motor hafif, yüksek sıcaklıklı, yüksek verimli, düşük yakıt tüketimine sahip ve çevreye düşük egzoz gazı emisyonuna sahip olacak. Ancak şimdilik seramik, motor yapılamayan çok kırılgan bir malzemedir.

Temel disiplinler

• Malzeme bilimine giriş ve yeni malzeme teknolojisi.
• Kompozit malzemelerden parça üretimi.
• Nanomalzemelerin incelenmesi için araçlar ve yöntemler.
• Sert alaşımlar ve yüzey kaplama.
• Nanomalzemelerin özellikleri ve uygulamaları.
• Malzeme ve nanomalzemelerin incelenmesi.
• Seramik malzemeler ve cam.

Mezunların olası faaliyet alanları

• Malzemelerin kimyasal ve spektral analizi için mühendis.
• Radyoloji mühendisi.
• Elektron mikroskobu mühendisi.
• Metalografi mühendisi.
• Malzeme ve kaplama test mühendisi.
• Kusur tespit mühendisi.
• Malzemelerin tahrip olmasının nedenlerini incelemek için mühendis.
• Kompozit malzemeler için teknoloji mühendisi.
• Koruyucu kaplamalar için proses mühendisi.
• Malzeme tedarik mühendisi.
• Malzemeler ve kaplamalar için pazarlama mühendisi.

• Igolkina Nadezhda - JSC "Gidroavtomatika", mühendis,
• Kondratyev Valery - FSUE GNP RKTs "TsSKB-Progress", kaynak sektörü başkanı,
• Alexander Podkatov - Volgaburmash OJSC, ustabaşı,
• Shibanov Denis - Volgaburmash OJSC, tasarım mühendisi,
• Shuldeshov Dmitry - NK CHPP-1'de SPRP ORC, Novokuibyshevsk, kaynak ustası.

Bölümün işbirliği yaptığı firmalar, staj yapılan işletmelerle iletişim

• OJSC "Volgaburmash";
• OJSC "Volzhskaya Bölgesel Üretim Şirketi";
• OJSC "VNIIT NEFT";
• OJSC Samara Petrol Rafinerisi;
• FSUE GSMH RKT'leri "TSSKB - İlerleme";
• OJSC "Metalist - Samara";
• OJSC "Uçak Rulmanları Fabrikası";
• ZAO Alcoa-SMZ;
• JSC "Aviaagregat";
• JSC "KOTROKO";
• LLC "IDC "AE-Sistemleri";
• Devlet Teşebbüsü "Samara Çalgı Üretim Tesisi - Reid";
• OJSC "AVTOVAZ" (Togliatti);
• OJSC "DAAZ" (Dimitrovgrad);
• OJSC "Tyazhmash", (Syzran)
• Rusya Bilimler Akademisi (ISMAN), Çernogolovka, Moskova Bölgesi Yapısal Makrokinetik ve Malzeme Bilimi Sorunları Enstitüsü.

Kişiler

Metalurji, Toz Metalurjisi, Nanomalzemeler Bölümünün telefon numaraları: 242-28-89

Metalurji Bölümü, Toz Metalurjisi, Nanomalzemeler

G. Samara, st. Molodogvardeyskaya, 133

Nanoteknoloji

Polimer, kompozit malzeme ve koruyucu kaplama teknolojileri

Eğitim programı hakkında bilgi

Bölümün temel amacı plastik, kompozit malzeme ve koruyucu kaplamaların işlenmesi alanında yüksek nitelikli personel yetiştirmektir.

Departman "Polimer ve kompozit malzemelerin kimyası ve teknolojisi" 22.03.01 yönünde lisans programlarını hazırlar ve mezun eder "Malzeme Bilimi ve Malzeme Teknolojileri"“Polimer teknolojisi, kompozit malzemeler ve koruyucu kaplamalar” programı kapsamında.

Lisansüstü faaliyet türleri

Mezunlar, ileri üretim yöntemlerinde ve plastik ve kompozit malzemelerin işlenmesinde modern yöntemlerde ve örneklerde uzmanlaşmalarına olanak tanıyan bilgi, beceri ve yetenekler alırlar.

Temel disiplinler

• Kompozit malzemeler
• Bilgisayar destekli tasarım sistemlerinde bilgisayar grafikleri
• Bilgisayar Destekli Tasarımın Temelleri
• Plastik işlemenin teorik temeli
• Polimer yapıştırıcılar ve kaplamalar
• Elastomerler. Eğitim kimyası ve işleme teknolojisi
• Nano boyutlu malzemelerin özellikleri ve teknolojileri
• Plastik işleme tesisleri tasarlamanın temelleri
• Mekanik süreçler
• Enjeksiyon kalıplama için ekipman, teknoloji ve hesaplamalar
• Ekstrüzyon vb. için ekipman, teknoloji ve hesaplamalar.

Lisansüstü istihdam örnekleri

Belarus Cumhuriyeti Eğitim Bakanlığı

BELARUS ULUSAL

TEKNİK ÜNİVERSİTE

Bilgi ve Ölçme Cihazları ve Teknolojileri Dairesi Başkanlığı

LABORATUVAR ÇALIŞMALARI

(VAKA ANALİZİ)

Disiplin yoluyla

"Malzeme Bilimi ve Malzeme Teknolojisi"

Bölüm 1

Minsk 2003 Giriş

“Malzeme Bilimi ve Malzeme Teknolojisi” dersinin incelenmesi sürecinde dersler ve pratik alıştırmaların yanı sıra laboratuvar pratik çalışmaları önemli bir rol oynamaktadır. Malzemelerin çeşitli koşullar altındaki davranışlarının analizini kullanma becerisine hakim olmadan, yeni malzemelerin hedeflenen sentezi ve bunların pratikte makul kullanımı imkansızdır.

Laboratuvar çalışmasını tamamlamak, malzeme biliminin ana dallarının teorik ilkelerini pekiştirmenize, modern bilimsel araştırma yöntemlerine aşina olmanıza ve elde edilen deneysel sonuçları analiz etmenize olanak sağlayacaktır. Sonuç olarak küçük, tamamı tamamlanmış bir bilimsel çalışma gerçekleştirebilirsiniz.

Ders kitabı (bölüm 1), yapısal malzemelerin temel fiziksel ve kimyasal özelliklerinin ve yapılarının incelenmesini yansıtan laboratuvar çalışmalarını içerir.

Sunulan materyalin özel bir özelliği, öğrencilerin derslere bağımsız olarak hazırlanmalarına olanak tanıyan oldukça kapsamlı bir teorik bölümün varlığıdır. Kılavuz, eserlerin daha detaylı incelenmesini kolaylaştıracak ek literatürün bir listesini sunmaktadır.

Kılavuzun amacı, alet yapımında kullanılan çeşitli metalik ve metalik olmayan yapısal malzemelere aşina olmanızı sağlamak ve Öğrencilerin sentezleri ve operasyonları sırasında çeşitli koşullar altında malzemelerde meydana gelen fiziksel ve kimyasal olayların farklı doğası hakkında net fikirler edinmelerini sağlamaktır. .

Laboratuvar çalışmasının tamamlanmasının ardından aşağıdakileri içeren bir rapor hazırlanır:

1) başlık sayfası;

2) temel teorik ilkeler;

3) sonuçların tablolar ve grafiksel bağımlılıklar şeklinde sunulmasıyla işin gerçekleştirilme sırası;

4) elde edilen sonuçların ve sonuçların analizi. Laboratuvar çalışması yaparken güvenlik gerekliliklerine kesinlikle uymak gerekir.

Laboratuvar iş #1

METALLERİN VE ALAŞIMLARIN YAPISININ ÇALIŞMASI

Çalışmanın amacı: demir-karbon durum diyagramını inceleyin, demir-karbon alaşımlarının (çelik ve dökme demir), toz kompozit malzemelerin mikro yapısına aşina olun.

Teorik kısım

Alaşımlardaki bileşenlerin konsantrasyonu değiştiğinde ve bunların soğutulması veya ısıtılması sırasında (sabit dış basınç altında), bu alaşımlarda, kullanılarak açıkça izlenebilen önemli faz ve yapısal değişiklikler meydana gelir. diyagramlar alaşımların durumunun grafiksel bir temsili olan durumlar. Alaşımların denge durumu için diyagramlar oluşturulmuştur. Denge durum- zamanla değişmeyen ve sistemin minimum serbest enerjisi ile karakterize edilen kararlı bir durum.

Faz diyagramları genellikle deneysel olarak oluşturulur. Bunları oluşturmak için termal yöntem kullanılır. Alaşımlar için soğuma eğrilerinin elde edilmesinde kullanılır. Dönüşümlerin termal etkilerinin neden olduğu bu eğriler üzerindeki durmalardan ve bükülmelerden, dönüşümlerin sıcaklıkları belirlenir. Faz diyagramları kullanılarak alaşımlardaki erime ve polimorfik dönüşüm sıcaklıkları, belirli bir bileşimdeki bir alaşımda belirli bir sıcaklıkta kaç faz ve hangi fazların mevcut olduğu ve bu fazların alaşımdaki niceliksel oranı belirlenir. Termal yönteme ek olarak, katı haldeki dönüşümlerin incelenmesi, optik ve elektron mikroskopları kullanılarak mikroyapının incelenmesini, X-ışını kırınım analizini, alaşımların fiziksel özelliklerinin incelenmesini vb. içerir.

İkili alaşımlarda sıcaklık dikey olarak, bileşenlerin konsantrasyonu ise yatay olarak görüntülenir. X ekseni üzerindeki her nokta, bu eksenin her noktasındaki bileşenlerin toplam içeriğinin %100'e karşılık geldiği dikkate alınarak, bir ve diğer bileşenin belirli bir içeriğine karşılık gelir.

Bu nedenle alaşımın bir bileşeninin miktarı arttıkça alaşımdaki diğer bileşenin içeriğinin azalması gerekir.

Faz diyagramının türü, alaşımların sıvı ve katı hallerdeki bileşenleri arasında meydana gelen etkileşimlerin doğasına göre belirlenir. Sıvı halde bileşenler arasında sınırsız çözünürlük olduğu varsayılmaktadır; homojen bir sıvı çözelti oluştururlar (erir). Katı halde bileşenler, saf bileşenlerin, sınırsız katı çözeltilerin, sınırlı katı çözeltilerin, kararlı kimyasal bileşiklerin, kararsız kimyasal bileşiklerin mekanik karışımlarını oluşturabilir ve ayrıca polimorfik dönüşümlere uğrayabilir.

Mekanik karışımlar alaşımı oluşturan elementlerin sıvı halden katılaşırken birbirleri içinde çözünmemesi ve etkileşime girmemesi durumunda oluşur. Karışımın yapısı heterojen bir yapıdır. İnce kesit, mekanik bir karışım oluşturan farklı bileşenlerin kristalitlerini göstermektedir. Kimyasal analiz aynı zamanda farklı bileşenleri de tanımlar. İki tip kristal kafes ayırt edilebilir.

Sağlam çözümler- bileşenlerden birinin (çözücü) kristal kafesini koruduğu ve diğer (çözünmüş) bileşenlerin atomlarının kafesinde yer alarak onu bozduğu fazlar. Katı çözeltinin kimyasal analizi iki elementin varlığını gösterir ve X-ışını kırınımı bir tür çözücü kafesini gösterir. Yapısı homojen tanelerdir. Her iki bileşen de aynı tip kristal kafeslere sahipse ve atom çapları% 8 - 15'ten fazla farklılık göstermiyorsa, sınırsız çözünürlük mümkündür (örneğin altın ve gümüş).

Kimyasal bileşikler Bir alaşımı oluşturan elementlerin birbirleriyle reaksiyona girmesiyle oluşur. Yapı olarak homojen katılardır. Kimyasal bileşiklerin özellikleri onları oluşturan elementlerin özelliklerinden farklıdır. Sabit bir erime noktasına sahiptirler. Bir kimyasal bileşiğin kristal kafesi, orijinal bileşenlerin kafeslerinden farklıdır. Kimyasal bir bileşikte belirli bir element atomu oranı korunur, yani. bileşiğin kimyasal bir formülü vardır.

Demir-karbon sisteminin durum diyagramı

Demir ve karbonlu alaşımları

Polimorfizm, bir maddenin veya malzemenin kristal kafesini sıcaklıktaki değişikliklerle değiştirme özelliğidir. α-Fe'nin kristal formları ve... Karbon, metalik olmayan bir elementtir. Doğada iki şekilde oluşur... Normal şartlarda karbon, grafitin altıgen katmanlı bir kafesle modifikasyonu şeklinde bulunur. Değişiklik...

Haline gelmek

Haline gelmek- %2,14'e kadar karbon içeren demir-karbon alaşımları. Ayrıca alaşım genellikle manganez, silikon, kükürt ve fosfor içerir. Bazı elementler özellikle fiziksel ve kimyasal özellikleri (alaşım elementleri) geliştirmek için eklenebilir.

Yapıya göreÇelikler ikiye ayrılır:

1) ötektoid altı%0,8'e kadar karbon içeren (P+P bileşimi);

2) ötektoid çelikler%0,8 karbon (P) içeren;

3) ötektoid üstü%0,8'den fazla karbon içeren (P+sn.C).

Nokta D - ötektoid nokta(soğutma sırasında ostenitten mekanik bir ferrit ve sementit karışımı oluşur). Ötektoid dönüşüm bir sıvıdan değil, katı bir çözeltiden meydana gelir.

Kimyasal bileşime bağlı olarak karbon ve alaşımlı çelikler ayırt edilir. Sırasıyla karbon çelikleri olabilir:

1) düşük karbonlu (%0,25'ten az karbon içeriği);

2) orta karbonlu (karbon içeriği %0,25 - 0,60'tır);

3) karbon konsantrasyonunun %0,60'ı aştığı yüksek karbon.

Alaşımlı çelikler bölündü:

1) düşük alaşımlı - %2,5'a kadar alaşım elementlerinin içeriği;

2) orta alaşımlı- t-2,5%10'a kadar alaşım elementleri;

3) yüksek alaşımlı - %10'dan fazla alaşım elementi içerir.

Amaca göreçelikler şunlardır:

1) gövde ve mühendislik ürünlerine yönelik yapısal;

2) kesme, ölçme, damgalama ve diğer aletlerin yapıldığı enstrümantal. Bu çelikler şunları içerir:

%0,65'ten fazla karbon;

3) özel fiziksel özelliklere sahip, örneğin belirli manyetik özelliklere veya düşük doğrusal genleşme katsayısına sahip (elektrikli çelik, Invar);

4) özel kimyasal özelliklere sahip, örneğin paslanmaz, ısıya dayanıklı veya ısıya dayanıklı çelikler.

Zararlı yabancı maddelerin içeriğine bağlı olarak(kükürt ve fosfor) çelikler ikiye ayrılır:

1. Sıradan kalitede çelik, içeriği %0,06'ya kadar kükürt ve

%0,07'ye kadar fosfor.

2. Yüksek kalite - her biri ayrı ayrı %0,035'e kadar kükürt ve fosfor.

3. Yüksek kalite - %0,025'e kadar kükürt ve fosfor.

4. Özellikle yüksek kalite, %0,025'e kadar fosfor ve %0,0] %5'e kadar kükürt.

Oksijenin uzaklaştırılma derecesine göreçelikten yapılmış, yani Deoksidasyon derecesine göre ayırt edilirler:

1) sakin çelik, yani. markanın sonunda “sp” harfleriyle gösterilen, tamamen oksijeni giderilmiş;

2) kaynayan çelikler - hafifçe oksitlenmiş, "kp" harfleriyle işaretlenmiş;

3) önceki ikisi arasında bir ara pozisyonda bulunan yarı sessiz çelikler; "ps" harfleriyle gösterilir.

Standartlaştırılmış göstergelere bağlı olarak (gerilme mukavemeti σ, bağıl uzama δ%, akma mukavemeti δ t, soğuk bükülme), her grubun çeliği Arap rakamlarıyla gösterilen kategorilere ayrılır.

Sıradan kalitede çelik kimyasal bileşime ve mekanik özelliklere bağlı olarak "St" harfleri ve geleneksel bir marka numarası (0'dan 6'ya kadar) ile gösterilir. Çeliğin karbon içeriği ve mukavemet özellikleri ne kadar yüksek olursa, sayısı da o kadar yüksek olur. Çelik kategorisini belirtmek için, kategoriye karşılık gelen numara marka tanımının sonuna eklenir; ilk kategori genellikle belirtilmez.

Örneğin: St1kp2 - sıradan kalitede karbon çeliği, kaynama, 1 numaralı kalite, ikinci kategori, mekanik özelliklere (grup A) göre tüketicilere sunulur.

Kaliteli çelikler aşağıdaki şekilde işaretlenir: işaretin başında çelikler için karbon içeriğini yüzde yüzde biri olarak belirtin,

Örneğin: ST45 - yüksek kaliteli karbon çeliği, sakin, %0,45 C içerir.

U7 - karbon takım çeliği, %0,7 C içeren yüksek kaliteli çelik, sakin (tüm takım çelikleri iyi bir şekilde oksitlenmiştir).

Çeliğin içerdiği alaşım elementleri Rus harfleriyle belirtilmiştir: A - nitrojen, K - kobalt, T - titanyum, B - niyobyum, M - molibden, F - vanadyum, B - tungsten, N - nikel, X - krom, G - manganez , P - fosfor, D - bakır, C - silikon.

Alaşım elementini belirten harften sonra rakam varsa bu elementin içeriğini yüzde olarak gösterir. Sayı yoksa çelik %0,8 - 1,5 oranında alaşım elementi içerir.

Örneğin: 14G2 - düşük alaşımlı, yüksek kaliteli çelik, sakin, yaklaşık %14 karbon ve %2,0'a kadar manganez içerir.

OZH16N15MZB - yüksek alaşımlı kaliteli çelik, sakin çelik %0,03 C, %16,0 Cr, %15,0 Ni, %3,0'a kadar Mo, %1,0'a kadar Nb içerir.

Yüksek kaliteli ve özellikle yüksek kaliteli çelikler yüksek kaliteli olanlarla aynı şekilde işaretlenir, ancak yüksek kaliteli çelik kalitesinin sonuna A harfi konulur (marka tanımının ortasındaki bu harf, çeliğe özel olarak katılan nitrojenin varlığını gösterir), ve özellikle yüksek kaliteli kaliteden sonra “Ш” harfi bir çizgi ile ayrılmıştır.

Örneğin: U8A - %0,8 karbon içeren yüksek kaliteli karbon takım çeliği;

ZOKHGS-Sh, her biri %0,30 karbon ve %0,8 ila %1,5 krom, manganez ve silikon içeren, özellikle yüksek kaliteli orta alaşımlı bir çeliktir.

Bazı çelik grupları biraz farklı şekilde adlandırılmıştır.

Bilyalı rulman çelikleri “ШХ” harfleriyle işaretlenir ve bundan sonra krom içeriği yüzde onda biri (ШХ6) olarak gösterilir.

Yüksek hız çelikleri (bileşik alaşımlı) “P” harfiyle gösterilir, onu takip eden sayı içindeki tungsten yüzdesini gösterir (P18).

Otomatik çelikler “A” harfi ve ortalama karbon içeriğini yüzde yüzde biri cinsinden gösteren bir sayı (A12) ile gösterilir.

Dökme demir

Dökme demir%2,14'ten fazla karbon içeren demir ve karbon alaşımlarına denir. Çelikle aynı safsızlıkları içerirler, ancak daha büyük miktarlarda.

Dökme demirler, çeliklerden farklı olarak ötektik oluşumuyla kristalleşmeyi tamamlar, plastik deformasyona karşı düşük kabiliyete ve yüksek döküm özelliklerine sahiptir.

Karbon durumuna bağlı olarak dökme demirde şunlar vardır:

1) tüm karbonun karbür (beyaz dökme demir) formunda bağlı durumda olduğu dökme demir;

2) karbonun büyük ölçüde veya tamamen grafit formunda serbest durumda olduğu dökme demir (gri, yüksek mukavemetli, dövülebilir dökme demir).

Beyaz dökme demir grafit içermez, tüm karbon sementit Fe3 C'ye bağlanır. Beyaz dökme demir, karbon içeriğine bağlı olarak ikiye ayrılır:

1) ötektik altı - %4,3'e kadar karbon içeriği. Yapı perlit, ikincil sementit ve ledeburitten oluşur;

2) ötektik - karbon içeriği %4,3. Yapı ledeburitten oluşur;

3) hiperötektik - karbon içeriği %4,3'ten fazla. Yapı ledeburit ve birincil sementitten oluşur.

Nokta C - ötektik. Ötektik dönüşüm bir sıvıdan meydana gelir. Ortaya çıkan ötektiğe ledeburit adı verilir. C noktasında üç faz aynı anda dengede bulunur: sıvı eriyik, ostenit ve sementit.

Gri dökme demir plaka şeklinde grafit formunda serbest halde karbon içerir. Mikroskop altında, açık renkli bir arka plan üzerinde koyu kavisli çizgiler şeklinde grafit gözlemlenecektir. Metal tabanla karşılaştırıldığında grafit düşük mukavemete sahiptir. Konumları süreksizlik olarak değerlendirilebilir. Gri dökme demir, çekme testlerinde test edildiğinde zayıf mekanik özelliklere sahiptir. Bununla birlikte, gri dökme demirin bir takım avantajları da vardır: ucuz döküm elde etmenizi sağlar ve iyi döküm özelliklerine sahiptir. işlenebilirlik, yüksek sönümleme özellikleri.

Gri dökme demir, MPa cinsinden minimum çekme mukavemeti değerine karşılık gelen iki SC harfi ve iki rakamla işaretlenmiştir.

Örneğin: SCh10 - 100 MPa çekme dayanımına sahip gri dökme demir.

Grafit kalıntıları yuvarlaklaştıkça, metal tabandaki kesikler nedeniyle olumsuz rolleri azalır ve dökme demirin mekanik özellikleri artar. Grafitin yuvarlak şekli modifikasyonla elde edilir. Magnezyumun değiştirici olarak %0,5'e kadar kullanılması durumunda yüksek mukavemetli dökme demir elde edilir.

Sfero döküm, küresel grafit kalıntıları şeklinde serbest halde karbon içerir. Mikroskop altında, açık renkli bir arka plan üzerinde farklı boyutlarda yuvarlak koyu renkli taneler gözlenir. Kritik parçalar yüksek mukavemetli dökme demirden yapılmıştır. Yüksek mukavemetli dökme demir, HF harfleri ve çekme mukavemetinin değerini belirten bir sayı ile işaretlenmiştir.

Örneğin: HF 35 - 350 MPa çekme dayanımına sahip yüksek mukavemetli dökme demir.

Dövülebilir demir pul şeklinde grafit formunda serbest halde karbon içerir. Dövülebilir dökme demir, beyaz dökme demirden grafitleştirme tavlaması (1000°C sıcaklıkta uzun süreli tavlama) yoluyla elde edilir. Mikroskop altında açık renkli bir arka plan üzerinde topaklayıcı bir faz gözlenir.

Dövülebilir dökme demir, KCH harfleri ve iki rakamla işaretlenmiştir: birincisi çekme mukavemeti, ikincisi ise göreceli uzamadır.

Örneğin: KCh 35-10 - 350 MPa çekme mukavemetine ve% 10 bağıl uzamaya sahip dövülebilir dökme demir.

Dökme demirin mikro yapısı metal bir taban ve grafit kalıntılarından oluşur. Dökme demirin özellikleri, metal bazın özelliklerine ve grafit kalıntılarının doğasına bağlıdır.

Metal taban şunlar olabilir:

1) perlit (mikroskop altında koyu renkli taban);

2) ferrit-perlit (mikroskop altında değişen açık ve koyu alanlar);

3) ferritik (mikroskop altında hafif baz).

Metal tabanın yapısı dökme demirin sertliğini belirler.

Grafitleşme demir-karbon alaşımlarının kristalizasyonu veya soğutulması sırasında grafitin çökeltilmesi işlemidir. Grafitleşme bir difüzyon sürecidir ve yavaş yavaş gerçekleşir. Grafitleştirme süreci birkaç aşamadan oluşur:

1) merkezlerin oluşumu, grafitleşme;

2) karbon atomlarının grafitizasyon merkezlerine difüzyonu;

3) Grafit yataklarının büyümesi.

Yöntemle elde edilen kompozit malzemeler

Toz metalurjisi

Tozlardan ürün üretmenin teknolojik süreci şunları içerir: tozların elde edilmesi, şarjın hazırlanması, kalıplama, sinterleme, sıcak... Belirli bir kimyasal bileşime sahip tozlardan iş parçaları kalıplanırken...

Alaşım yapısının incelenmesi

Bu çalışmada alaşımların yapısının incelenmesi optik mikroskop kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Görüntü yansıyan ışıkta oluşur. Mikroanaliz için yüzeyi cilalı numuneler yapılır -... Analiz sonucunda kapanımların şekli, büyüklüğü, dağılımı, grafit miktarı, alaşım elementleri,...

deneysel bölüm

1. Toz malzemelerin mikro kesit örneklerini kullanarak, malzemelerin yapısını mikroskop altında inceleyin ve grafiksel olarak tasvir edin. Yapıyı albümdeki açıklamayla karşılaştırın.

2. Çeliklerin mikro kesit örneklerini ve fotoğraflı yardımcı albümü kullanarak yapılarını inceleyin ve grafiksel olarak tasvir edin. Teorik kısımda verilen faz diyagramını kullanarak numunelerdeki karbon içeriğini ve faz bileşimini belirleyin.

3. Dökme demirin mikro kesit örneklerini ve fotoğraflı bir yardımcı albümü kullanarak yapılarını inceleyin ve grafiksel olarak tasvir edin. Dökme demirin tipini, grafit kalıntılarının şeklini ve metal tabanın tipini belirleyin. Beyaz dökme demirin karbon içeriğini belirleyin. Faz diyagramını kullanarak beyaz dökme demirin faz bileşimini belirleyin.

4. Demir-karbon faz diyagramını inceleyin. Likidüs çizgilerini, katılaşma çizgilerini, ötektoid ve ötektik noktaları, faz geçiş çizgilerini, demirin, sementitin erime noktalarını vb. tanımlayın.

5. Yapılan çalışmanın sonuçlarına dayanarak sonuçları formüle edin.

2 numaralı laboratuvar çalışması,

MEKANİK ÖZELLİKLERİN İNCELENMESİ

İNŞAAT MALZEMELERİ

Çalışmanın amacı: Yapısal malzemelerin mekanik özelliklerini ve özellikleri değerlendirme yöntemlerini incelemek.

Teorik kısım

Malzemelerin mekanik özellikleri, stres durumunun türüne (test sırasında numunelerde oluşturulan), yükleme koşullarına ve doğasına, hıza, sıcaklığa ve dış ortamın durumuna bağlıdır. Malzemelerin mekanik testinin amacı, ilgili ürünlerin belirli hizmet koşulları altında çalışma güvenilirliğini en tam olarak karakterize edecek bu veya diğer özellikleri veya bunların kombinasyonlarını kesin olarak belirlemektir. Bu tür mekanik özellikler kümesine yapısal dayanım denilebilir.

Değerlendirme kriteri olarak mekanik özelliklerin farklı kombinasyonları alınır. Aşağıdaki kriter grupları ayırt edilir:

1. Sıklıkla ve kendilerinden yapılan ürünlerin özelliklerinden ve hizmet koşullarından bağımsız olarak belirlenen malzemelerin mukavemet özelliklerinin değerlendirilmesi. Tipik olarak bu mukavemet özellikleri, statik yükleme altındaki çekme koşulları altında belirlenir.

2. Ürünlerin servis koşullarıyla doğrudan ilgili olan malzeme özelliklerinin değerlendirilmesi, dayanıklılık ve güvenilirliğinin belirlenmesi.

3. Tezgah ve operasyonel testler sırasında belirlenen, bir bütün olarak yapının mukavemetine ilişkin tahminler.

Özelliklerin değerlendirilmesine yönelik ilk iki kriter grubu numuneler üzerinde belirlenir, ardından

ikincisi gibi - bitmiş parçalar ve yapılarda.

Malzemelerin ana mekanik özellikleri şunları içerir:

1) kuvvet- malzemenin yük altında tahribata direnme yeteneği;

2) plastik- bir malzemenin yük altında tahrip olmadan şeklini ve boyutunu geri dönülemez şekilde değiştirme yeteneği;

3) kırılganlık- bir malzemenin koruyucu enerji emilimi olmadan çökme yeteneği;

4) viskozite- bir malzemenin, imha anına kadar mekanik enerjiyi geri dönülemez bir şekilde absorbe etme yeteneği;

5) esneklik- yükün kaldırılmasından sonra malzemenin şeklini ve boyutunu geri kazanma yeteneği;

6) sertlik- bir malzemenin yüzey katmanındaki başka bir cismin içine nüfuz etmesine direnme yeteneği.

Gerilim diyagramı

Gerilme-gerinim diyagramının oluşturulması, çekme testinin temel amacıdır. Bu testler için silindirik numuneler kullanılır... OA bölgesi elastik bölge olarak adlandırılır (Rpts numunesinin yükü kaldırıldıktan sonra...

Malzemelerin sertliğinin belirlenmesi

Sertlik- Bir malzemenin yerel temas etkileri altında yüzey katmanındaki deformasyona direnme yeteneği.

Sertlik testinin faydaları

2. Bu tekniği kullanarak sertliği ölçmek, mukavemeti belirlemekten çok daha basittir (özel numuneler gerektirmez, gerçekleştirilir... 3. Sertliğin ölçülmesi, test edilen parçanın tahrip edilmesini gerektirmez ve... 4. Sertlik ölçülebilir küçük kalınlıktaki parçalarda ve ayrıca ince katmanlarda.

Mohs ölçeğine göre sertliğin belirlenmesi

Tabloda gösterildiği gibi cam, bıçak vb. ile. 2.1. Tablo 2.1

deneysel bölüm

1. Çekme testleri.

1.1. Gerilim açısından test edilmiş silindirik çelik numuneler alın.

1.2. Bir kumpas kullanarak numunelerin uzunluk ve çaplarının gerekli ölçümlerini yapın. Verileri Tablo 2.2'ye girin.

Tablo 2.2

1.3. Çalışmanın teorik kısmında verilen formülleri kullanarak malzemenin çekme mukavemeti, bağıl uzama ve bağıl büzülme gibi ana mekanik özelliklerini belirleyin.

1.4. P-Δl koordinatlarında çelik görüntülerin çekme diyagramını oluşturun.

1.5. Öğretmen tarafından verilen çeşitli yapısal malzemelerin çekme diyagramlarına aşina olun, ana bölgeleri vurgulayın ve mekanik özellikleri belirleyin.

2. Malzemelerin sertliğinin belirlenmesi.

2.1. Brinell sertliğinin belirlenmesi:

a) test numunesi sertlik ölçüm cihazının masasına yerleştirilir;

b) yükleme kuvvetinin büyüklüğünü ve yükün süresini belirlemek;

c) numunenin üzerine bir baskı yapın, alet tablasını indirin, numuneyi çıkarın;

d) bir mikroskop kullanarak elde edilen baskının çapını ölçün ve Brinell sertliğini hesaplayın.

2.2. Vickers sertliğinin belirlenmesi:

a) mikroskop tablasına monte edilmiş bir numune üzerindeki baskının köşegenlerinin uzunluklarını belirlemek;

2.3. Çelikteki karbon içeriğinin sertliği üzerindeki etkisinin incelenmesi;

a) ST20, ST45, U8 çelikleri için elde edilen numunelerin girintilerinin çaplarını ölçün;

b) referans tablolarını kullanarak Brinell sertlik değerlerini belirlemek;

c) Sertliğin karbon içeriğine grafiksel bağımlılığını oluşturun ve bunu açıklayın.

3. Çalışmanın sonuçlarına dayanarak sonuçları formüle edin.

3 numaralı laboratuvar çalışması

MALZEMELERİN KRİSTALLEŞME SÜRECİNİN İNCELENMESİ

İşin amacı: tuzlar ve metaller örneğini kullanarak malzemelerin kristalleşme sürecinin özelliklerini incelemek, çeşitli faktörlerin kristalleşmiş malzemenin yapısı üzerindeki etkisini belirlemek*, termal analiz yöntemlerine aşina olmak.

Teorik kısım

Herhangi bir madde üç toplanma durumundan birinde olabilir: katı, sıvı ve gaz. Bir durumdan diğerine geçiş, erime, kristalleşme, kaynama veya süblimleşme sıcaklığı adı verilen belirli bir sıcaklıkta gerçekleşir.

Katı kristal gövdeler, atomların ve iyonların kristal kafeslerin düğümlerinde (kısa menzilli düzen olarak adlandırılan) yerleştirildiği ve bireysel hücrelerin ve blokların birbirlerine göre belirli bir şekilde yönlendirildiği (uzun menzilli) düzenli bir yapıya sahiptir. -aralık sırası). Sıvılarda belirli bir yönelim, hacmin tamamına değil, yalnızca nispeten kararlı gruplar veya dalgalanmalar (kısa menzilli düzen) oluşturan az sayıda atoma kadar uzanır. Sıcaklık azaldıkça dalgalanmaların kararlılığı artar ve büyüme yeteneği sergilerler.

Bir katının sıcaklığı arttıkça kafes bölgelerindeki atomların hareketliliği artar, titreşimlerin genliği artar ve

Erime noktası adı verilen belirli bir sıcaklıkta kafes çökerek sıvı faz oluşturur.

Sıvı (eriyik) soğutulduğunda ve ardından katılaştığında zıt resim gözlenir. Soğutulduğunda atomların hareketliliği azalır ve erime noktasına yakın bir yerde kristallerde olduğu gibi atomların paketlendiği atom grupları oluşur. Bu gruplar, üzerinde bir kristal tabakasının daha sonra büyüdüğü kristalleşme merkezleri veya çekirdeklerdir. “Erime-katılaşma” sıcaklığına ulaşıldığında yeniden kristal kafes oluşur ve metal katı duruma geçer. Belirli bir sıcaklıkta metalin sıvı halden katı hale geçmesine denir. kristalleşme.

Kristalin cisimler karakterize edilir anizotropi- özelliklerin yöne bağımlılığı. Amorf cisimler (cam gibi) izotropik- özellikleri yöne bağlı değildir.

Kristalleşmenin termodinamik koşullarını ele alalım. Herhangi bir sistemin enerji durumu, moleküllerin, atomların vb. hareket enerjisinden oluşan belirli bir iç enerji rezervi ile karakterize edilir. Serbest enerji, izotermal koşullar altında işe dönüştürülebilen iç enerjinin bileşenidir. Serbest enerji miktarı sıcaklık değişimleri, erime, polimorfik dönüşümler vb. ile değişir.

Termodinamiğin ikinci yasasına göre her sistem minimum bir serbest enerji değerine yönelir. Kendiliğinden devam eden herhangi bir süreç yalnızca yeni durumun daha istikrarlı olması durumunda gerçekleşir; daha az serbest enerjiye sahiptir. Örneğin, bir top eğik bir düzlemden aşağı doğru yuvarlanma eğiliminde olduğundan serbest enerjisi azalır. Topun kendiliğinden eğimli düzleme geri dönmesi imkansızdır çünkü bu onun serbest enerjisini artıracaktır.

Kristalleşme süreci aynı yasaya uyar. Bir metal, katı haldeki serbest enerji daha azsa katılaşır, sıvı haldeki serbest enerji daha azsa erir. Sıvı ve katı hallerin serbest enerjilerinin sıcaklık değişimleriyle değişimi Şekil 1'de gösterilmektedir. 3.1. Serbest enerjideki sıcaklık değişimleri maddenin sıvı ve katı halleri için farklıdır.

Pirinç. 3.1. Termodinamik kristalleşme koşulu

Teorik ve gerçek kristalleşme sıcaklıkları arasında bir ayrım yapılır.

T 0, F sıvı = F katı olduğu teorik veya denge kristalizasyon sıcaklığıdır. Bu sıcaklıkta, metalin hem sıvı hem de katı halde bulunması eşit derecede olasıdır. Gerçek kristalleşme, bir miktar aşırı soğutma gerektiren ΔF = F l - F katı koşulu altında, bu işlem sisteme termodinamik açıdan faydalı olduğunda başlayacaktır. Kristalleşmenin pratik olarak gerçekleştiği sıcaklığa denir. gerçek kristalleşme sıcaklığı T cr. Teorik ve gerçek kristalleşme sıcaklıkları arasındaki farka denir. hipotermi derecesi:ΔT = T 0 - T cr. Aşırı soğuma ΔT derecesi ne kadar büyük olursa, serbest enerjiler (ΔF) arasındaki fark da o kadar büyük olur ve kristalleşme o kadar yoğun olur.

Nasıl ki katılaşma gerçek kristalizasyon sıcaklığına ulaşmak için aşırı soğutmayı gerektiriyorsa, erime de gerçek erime sıcaklığına ulaşmak için aşırı ısıtmayı gerektirir.

Kristalleşme sürecinin mekanizması

1) kristalizasyon merkezlerinin çekirdeklenmesi; 2) bu merkezlerden kristallerin büyümesi. Katılaşma sıcaklığına yakın sıcaklıklarda sıvı metalde küçük atom grupları oluşur.

Isı analizi

Pirinç. 3.5. Soğuma Eğrilerinin Türleri Saf bir element kristalleştiğinde, soğuma nedeniyle ortaya çıkan ısı kaybı, ısı ile telafi edilir.

Yumuşak çelik külçenin yapısı

Sessiz bir çelik külçenin yapısının diyagramı Şekil 2'de gösterilmektedir. 3.7. Külçenin yapısı üç bölgeden oluşur: dıştaki ince taneli bölge 1, sütunlu bölge... Şek. 3.7. Metal külçenin yapısı

deneysel bölüm

1. Metalin termal analizini yapın.

1.1. Metal numunesinin yerleştirildiği fırını açın.

1.2. Numuneyi laboratuvar asistanı tarafından belirtilen sıcaklığa kadar ısıtın (eritin).

1.3. Her 60 saniyede bir ölçüm cihazından ölçümler alın. Okumalar bir kalibrasyon tablosu kullanılarak çevrilir.

1.4. Deneyin son sıcaklığına ulaşıldığında fırını kapatın ve metalin soğutma işlemini (kristalizasyon) gerçekleştirin.

1.5. Her 60 saniyede bir ölçüm cihazından ölçümler alın.

1.6. Koordinatlarda ısıtma ve soğutma eğrileri oluşturun

Tek grafikte “sıcaklık - zaman”.

1.7. Toplam dönüşümlerin kritik noktalarını belirleyin ve

hipotermi derecesi.

2. Metal tuzları örneğini kullanarak kristalleşme sürecini inceleyin.

2.1. Bir cam slayta doymuş tuz çözeltilerinden damlalar uygulayın ve mikroskop tablasına yerleştirin.

2.2. Suyun doğal buharlaşması sürecinde belirli bir süre sonra elde edilen tuzların yapılarını düşünün ve grafiksel olarak gösterin. Kristal oluşum türlerini, bölgelerin oluşum sırasını, sayılarını belirleyin.

3. Deneysel sonuçlara dayanarak sonuçları formüle edin.

4 numaralı laboratuvar çalışması

ISI ÖZELLİKLERİ ARAŞTIRMASI

İNŞAAT MALZEMELERİ

Hedef iş: malzemelerin termofiziksel özelliklerini incelemek. Alaşımın doğrusal genleşme sıcaklık katsayısını belirleyin.

Teorik kısım

Bir dizi alet yapımı endüstrisi, sıkı bir şekilde düzenlenmiş termal özelliklere sahip malzemelerin kullanılmasını gerektirir.Temel termofiziksel özellikler şunları içerir: ısı direnci, soğuğa direnç, termal iletkenlik, ısı direnci, ısı kapasitesi, termal genleşme.

Isı dayanıklılığı Malzemelerin yüksek sıcaklıklara (kısa süreli veya normal çalışma süresiyle karşılaştırılabilir bir süre boyunca) zarar görmeden ve pratik olarak önemli diğer özelliklerinde kabul edilebilir bir bozulma olmaksızın güvenilir bir şekilde dayanma yeteneğini ifade eder. Isı direncinin büyüklüğü, özelliklerdeki değişikliklerin ortaya çıktığı karşılık gelen sıcaklık değerleriyle (örneğin, inorganik dielektriklerin elektriksel özellikleri) değerlendirilir. Organik dielektriklerin ısı direnci genellikle mekanik deformasyonun başlangıcıyla belirlenir. Özelliklerde bozulma ancak yavaş yavaş meydana gelen kimyasal işlemler nedeniyle yüksek sıcaklıklara uzun süre maruz kaldıktan sonra tespit edilirse, buna sözde denir. malzemenin termal yaşlanması. Sıcaklığın etkilerine ek olarak, yaşlanma hızı şunlardan da önemli ölçüde etkilenebilir: artan hava basıncı, oksijen konsantrasyonu,

çeşitli kimyasal reaktifler vb.

Bir dizi kırılgan malzeme (cam, seramik) için ani sıcaklık değişimlerine (termal darbelere) karşı direnç önemlidir. Termal değişikliklere dayanma yeteneğine denir ısı dayanıklılığı. Bir malzemenin yüzeyi hızlı bir şekilde ısıtıldığında veya soğutulduğunda, malzemenin dış ve iç katmanları arasında sıcaklık farkı oluşması ve eşit olmayan termal genleşme veya büzülme nedeniyle çatlaklar oluşabilir. Termal direnç, bir malzeme numunesinin özelliklerinde gözle görülür bir değişiklik olmadan dayandığı ısı döngüsü sayısıyla değerlendirilir.

Testler sonucunda malzemenin termal etkilere karşı direnci belirlenir ve bu direnç farklı durumlarda aynı olmayabilir. Örneğin, belirli bir sıcaklığa kadar kısa süreli ısıtmaya kolaylıkla dayanabilen bir malzeme, daha düşük bir sıcaklığa uzun süre maruz kaldığında termal yaşlanma açısından kararsız hale gelebilir veya yüksek, sabit bir sıcaklığa uzun süre ısıtılmaya dayanabilen bir malzeme ortaya çıkabilir. Sıcaklık hızla soğutulduğunda çatlayabilir ve özellikleri değişebilir. Yüksek sıcaklık testinin bazen artan hava nemine (tropikal iklim) aynı anda maruz bırakılarak yapılması gerekebilir.

Ekipman düşük sıcaklıklarda çalışacak şekilde tasarlandığında, soğuğa dayanıklılığı önemlidir; yani malzemenin, örneğin -60°C ve altındaki düşük sıcaklıklara, hasar görmeden ve diğer pratik olarak önemli özelliklerde kabul edilemez bir bozulma olmadan güvenilir bir şekilde dayanma yeteneği. Düşük sıcaklıklarda, kural olarak, yalıtım malzemelerinin elektriksel özellikleri iyileşir; ancak normal sıcaklıklarda esnek ve elastik olan birçok malzeme, düşük sıcaklıklarda çok kırılgan ve sert hale gelir ve bu da güvenilmez çalışmaya yol açar.

Tüm katılar ısıyı bir dereceye kadar iletme yeteneğine sahiptir. Bazıları daha kötü, diğerleri daha iyi. Isı iletkenliği, malzemelerin ısıyı vücudun daha fazla ısıtılmış kısımlarından daha az ısıtılan kısımlarına ileterek sıcaklık eşitlenmesine yol açma özelliğidir.

Prensip olarak, maddedeki termal enerjiyi aktarmanın aşağıdaki yöntemleri vardır:

1) radyasyon-Bütün cisimler sıcaklıkları ne olursa olsun enerji yayarlar. Bu tamamen termal bir olay (termal radyasyon) olabilir ve

termal olmayan kökenli lüminesans (fosforesans ve floresans);

2) konveksiyon- sıvıların ve gazların hareketiyle ilişkili doğrudan ısı transferi;

3) termal iletkenlik- Bir maddenin atomlarının veya moleküllerinin etkileşimi nedeniyle ısı transferi. Katılarda termal enerji transferi esas olarak bu yöntemle gerçekleştirilir.

Fourier'in temel termal iletkenlik yasası, ısı akısı yoğunluğunun sıcaklık gradyanı ile orantılı olduğunu belirtir. Yasa izotropik cisimler için geçerlidir (özellikler yöne bağlı değildir). Anizotropik katılar, ana eksenler yönünde termal iletkenlik katsayıları ile karakterize edilir.

Genel durumda, katılardaki termal iletkenlik iki mekanizma tarafından gerçekleştirilir - akım taşıyıcılarının hareketi (esas olarak elektronlar) ve kafes atomlarının elastik termal titreşimleri. Alüminyum, altın, bakır ve gümüş maksimum ısı iletkenlik katsayısına sahiptir. Daha karmaşık kafes yapısına sahip kristaller daha düşük ısı iletkenliğine sahiptir çünkü termal elastik dalgaların yayılma derecesi burada daha fazladır. Katı çözeltilerin oluşumu sırasında ısıl iletkenlikte de bir azalma gözlenir, çünkü bu durumda, termal dalgaların ek dağılım merkezleri ortaya çıkar. Heterofazlı (çok fazlı) alaşımlarda ısıl iletkenlik katsayısı, ortaya çıkan fazların ısıl iletkenliklerinin toplamıdır. Bileşiklerin ısıl iletkenliği her zaman onları oluşturan bileşenlerin ısıl iletkenliğinden önemli ölçüde düşüktür.

Isı kapasitesi- bu, maddenin kendisinin bir özelliğidir; belirli bir ürünün yapısal özelliklerine, gözenekliliğine ve yoğunluğuna, kristal boyutlarına ve diğer faktörlere bağlı değildir. Isı kapasitesi, bir maddenin birim miktarının sıcaklığındaki 1°C değişime karşılık gelen ısı miktarıdır.

Termal Genleşme- sıcaklıktaki değişiklikle birlikte cisimlerin hacminde ve doğrusal boyutlarında bir artış. Hemen hemen tüm malzemelerin karakteristik özelliğidir.

Bir katıdaki bağlanma kuvvetlerinin kuvveti çok yüksek olmasına rağmen, temel parçacıkların (atomlar, iyonlar) hareketi için olasılıklar vardır. Hem amorf cisimlerde hem de kristal cisimlerde atomlar denge merkezine yakın bir yerde titreşir.

Bu durumda salınımların genliği sıcaklık arttıkça artar. Uygulama, çoğu maddenin özgül hacminin artan sıcaklıkla arttığını göstermektedir; termal genleşme meydana gelir. Bununla birlikte, termal genleşme olgusu, atomların titreşim hareketinin genliğindeki bir artışla değil, uyumsuzluğuyla ilişkilidir. Olgunun özünü anlamak için, atomlar arasında kimyasal bir bağ oluşumu sırasındaki kuvvet etkileşiminin yanı sıra sistemin potansiyel enerjisinin atomlar arası mesafeye bağımlılığını da dikkate almak gerekir. Her türlü kimyasal bağ, atomlar arasındaki çekici ve itici kuvvetlerin dengesini içerir. Atomlar birbirine yaklaştığında başlangıçta çekim kuvvetleri hakim olur. Atomları belirli bir sınıra yaklaştırmak sistemin enerjisini azaltır, yani. ona daha fazla stabilite sağlar. Yeterince küçük bir atomlararası mesafede ise itici kuvvetler ortaya çıkar ve atomların daha fazla yaklaşmasını engeller. Bu kuvvetlerin etkisi atomlar arası mesafenin azalmasıyla artar, bu da sistemin enerjisindeki artışa karşılık gelir. Atomlar arası mesafenin belirli bir değerinde, itme ve çekme kuvvetleri dengelenecek, bundan sonra daha ileri bir yaklaşım, ortaya çıkan F res kuvvetinin pozitif değerlerine karşılık gelen bir dış kuvvetin uygulanmasını gerektirecektir.

Pirinç. 4.1. Arasındaki kuvvet etkileşiminin şeması

zıt yüklü parçacıklar

Potansiyel kuyusu, güçlü bir şekilde belirgin bir asimetri ile karakterize edilir. Diyelim ki belli bir sıcaklıkta titreşen bir atomun belli bir enerjisi var. Bu durumda, merkeze göre salınım yapar ve dönüşümlü olarak "sağa-sola" sapar. Konumdaki yer değiştirmeler nedeniyle

denge aynı olmalıdır, bu durumda sistemin enerjisindeki bir artış, salınım merkezinin atomlar arası mesafe ekseni boyunca yer değiştirmesine neden olur. Böylece sıcaklık arttıkça atomlar arasındaki ortalama mesafe artar, bu da cismin termal genleşmesine karşılık gelir.

Bu nedenle, katıların termal genleşmesi olgusu, atomlarının titreşim hareketinin uyumsuzluğuna ve termal titreşimlerin harmonik yasadan sapma derecesine dayanır, yani. Vücudun termal genleşmesinin büyüklüğü büyük ölçüde potansiyel kuyusunun asimetri derecesine göre belirlenir. Kural olarak, iyonik bağa sahip maddelerde potansiyel kuyusu önemli genişlik ve asimetri ile karakterize edilir. Bu gerçek, ısıtıldıklarında ortalama atomlar arası mesafelerdeki önemli artışı veya iyonik bileşiklerin önemli termal genleşmesini belirler.

Aksine, ağırlıklı olarak kovalent bağa sahip maddelerde (borürler, nitrürler, karbürler), potansiyel kuyusu sivri bir çöküntü şekline sahiptir ve bu nedenle simetri derecesi daha yüksektir. Bu nedenle, ısıtıldığında atomlar arasındaki mesafedeki artış nispeten küçüktür ve bu da onların nispeten küçük termal genleşmesine karşılık gelir. Metaller kural olarak termal genleşmeyi arttırmıştır, çünkü Metalik bağlar genellikle iyonik ve kovalent bağlardan daha zayıftır. Son olarak, organik polimerler, moleküller arasında etkili olan zayıf van der Waals kuvvetleri nedeniyle ısıtıldığında çok büyük genleşme ile karakterize edilirken, moleküller içinde güçlü kovalent kuvvetler etki eder.

Nicel olarak, malzemelerin termal genleşmesi aşağıdaki değerlerle tahmin edilir:

1. Belirli bir sıcaklıktaki doğrusal genleşmenin sıcaklık katsayısı (TCLE), sıcaklıktaki sonsuz küçük bir değişiklikle numunenin göreceli uzamasına karşılık gelir.

2. Bir maddenin üç boyutlu genleşmesini karakterize eden hacimsel genleşmenin sıcaklık katsayısı.

Önemli bir pratik sonuç, malzemenin çalıştığı spesifik sıcaklık aralığında elde edilen TCLE verilerinin kullanılması ihtiyacıdır. Sıcaklık katsayıları karşılaştırılamaz
Farklı sıcaklıklarda ölçülen malzemelerin genleşmesi.

İzotropik malzemeler için (kübik kafesli kristaller, cam), termal genleşme katsayısı her yönde aynıdır. Bununla birlikte çoğu kristalli madde anizotropiktir (genleşme farklı eksenler boyunca farklıdır). Bu fenomen, örneğin kimyasal bağların belirgin bir yönlülüğe sahip olduğu katmanlı malzemelerde (grafit) en çok belirgindir. Sonuç olarak, grafitin katman boyunca genişlemesi ona dik olandan çok daha azdır. Güçlü bir şekilde belirgin anizotropiye sahip bazı benzer malzemeler için yönlerden birindeki LTEC değeri negatif bile olabilir. Örneğin, termal genleşme sırasında bir eksen boyunca kristal genleşmenin gözlendiği ve diğer eksen boyunca yapının katmanlarının yakınsamasına karşılık gelen sıkıştırmanın gözlendiği kordiyerit 2MgO 2A1 2 O 3 5SiO 2. Bu olgu teknolojide kullanılıyor; Bir alanda ve kristal malzemede, kristallerin kaotik dağılımı, pozitif ve negatif genleşmelerinin karşılıklı yönelimine yol açar. Sonuç, çok yüksek ısı direnciyle karakterize edilen, düşük TCLE değerine sahip bir malzemedir. Aynı zamanda bu tür malzemelerde tane sınırlarında mekanik dayanımlarını etkileyen önemli gerilimler ortaya çıkabilir. Çok fazlı malzemeler için, farklı termal genleşme katsayılarına sahip iki temas fazının sınırında, büyük genleşme katsayısına sahip faza basınç gerilimleri etki edecek ve küçük bir termal genleşme katsayısına sahip faza (ısıtıldığında) çekme gerilimleri etki edecektir. Soğurken voltajlar işaret değiştirir. Kritik gerilme değerleri aşıldığında malzemede çatlaklar ve hatta tahribat meydana gelebilir.

Dolayısıyla TCLE yapıya duyarlı bir özelliktir ve malzemenin yapısındaki değişikliklere, örneğin içindeki polimorfik dönüşümlerin varlığına karşı duyarlıdır. Bu bakımdan çok fazlı malzemelerin genleşme eğrilerinde bükülmeler görülebilmekte ve monotonlukları bozulmaktadır.

Belirli bir sıcaklık aralığında bir cismin genleşmesi düzgün bir şekilde meydana gelirse, o zaman grafiksel olarak genleşme düz bir çizgi olarak ifade edilecektir (Şekil 4.2.) ve ortalama doğrusal genleşme katsayısı sayısal olarak açının tanjantına eşit olacaktır. numunenin uzunluğundaki göreceli değişime bağlı olarak bu düz çizginin sıcaklık eksenine olan eğimi.

Pirinç. 4.2. Isıtıldığında vücudun düzgün genişlemesi

Ancak numunenin genişlemesi her zaman aynı şekilde gerçekleşmez. Farklı sıcaklık aralıklarında termal genleşmenin özelliklerini incelemek aynı zamanda malzemedeki çeşitli yapısal dönüşümlerin sıcaklığı ve doğası hakkında dolaylı sonuçlar çıkarmamıza da olanak tanır. Bu gibi durumlarda, termal genleşmenin sıcaklığa bağımlılığı düz bir çizgiyle değil, daha karmaşık bir bağımlılıkla ifade edilecektir (Şekil 4.3).

Pirinç. 4.3. Isıtıldığında vücudun eşit olmayan şekilde genişlemesi

Genişleme eğrisinin ayrı noktalarındaki genleşme katsayısının değerini bulmak için, eğrinin ölçüm sıcaklığına karşılık gelen noktasından sıcaklık eksenine bir teğet çizmeniz gerekir. Doğrusal genleşme katsayısının büyüklüğü, teğetin sıcaklık eksenine olan eğim açısının teğeti ile ifade edilecektir.

Isıtıldığında cisimlerin termal genleşme miktarı öncelikle malzemenin doğasına, yani. kimyasal ve mineralojik bileşimine, uzaysal kafesin yapısına, kimyasal bağın gücüne vb. bağlıdır. Bu yüzden,

Seramiklerin termal genleşme katsayısının değeri, her şeyden önce kristal fazın doğası, cam - kimyasal bileşim ve cam seramikler - kristal fazın doğası, artık camsı maddenin kimyasal bileşimi ile belirlenir. faz ve bunların oranı.

Camsı malzemeler genleşmenin karmaşık bir sıcaklık bağımlılığı sergiler. Başlangıçta, yumuşama sıcaklığına yakın olan camsı geçiş sıcaklığına kadar genleşme sıcaklıkla orantılıdır. Camsı geçiş sıcaklığının üzerindeki sıcaklıklarda uzama hızı keskin bir şekilde artar. Bu bölüm, camın yapısal yeniden yapılanma işlemlerinin meydana geldiği kırılgan durumdan yüksek viskoz duruma geçiş aralığına karşılık gelir ve cam geçiş sıcaklığı, kırılgan durumun sınırı olarak kabul edilir. Maksimuma ulaştıktan sonra uzama azalmaya başlar ve bu da cam numunesinin yumuşamasının bir sonucu olarak büzülmesiyle ilişkilidir.

TCLE, malzemenin teknik bir özelliğidir ve formülle hesaplanır.

burada l 0, T 0 başlangıç ​​sıcaklığındaki gövdenin uzunluğudur;

l t - T sıcaklığına ısıtılan vücudun uzunluğu.

TCLE, numunenin orijinal uzunluğuna bağlı olarak 1 derecelik sıcaklık değişimiyle uzunluktaki değişikliktir. Isıl genleşme katsayısı düşük olan malzemeler, yüksek hassasiyetli alet ve ekipmanların ısıtıldığında boyut değiştirmemesi gereken parçaları olarak kullanılır. Bir cihazın parçalarını örneğin metal-cam bir bağlantı noktasına sağlam bir şekilde bağlarken, benzer TCLE değerlerine sahip malzemelerin seçilmesi gerekir, aksi takdirde soğutma sırasında parçaların birleşim yerinde gerilimler ortaya çıkacak ve çatlaklar oluşabilecektir. kırılgan cam ve bağlantı noktası vakum geçirmez olmayacaktır. TCLE'nin yakınlığı, teknolojik işlemler sırasında veya çalışma sırasında sıcaklık değişimlerine maruz kalan mikro devre katmanları için de gereklidir, aksi takdirde devre katmanları tahrip olabilir.

Termal genleşme katsayısı aynı zamanda malzemelerin termal direncinin değerlendirilmesinde de önemli bir rol oynar: TCLE ne kadar düşükse termal direnç de o kadar yüksek olur.

Genel termal özellikler yasalarına uymayan metal alaşımları vardır. Bu tür alaşımlar demir-nikel alaşımları Re-M1'dir. %36 oranında nikel içeren bir alaşımın TCLE değeri sıfıra yakındır ve buna denir. invar(Latince "değişmez" anlamına gelir).

Mühendisler başka bir termal özellikten yararlanırlar: elastik modülün termal katsayısı(TKMU). Metaller de dahil olmak üzere herhangi bir katı cisim ısıtıldığında, atomlar arası bağ kuvvetlerinin bir ölçüsü olan elastik modülde bir azalma gözlenir. Fe-Ni alaşımı için bu özelliğin anormal bir bağımlılığı vardır: TKMU modülü artan sıcaklıkla birlikte artar veya sabit kalır. %36 nikel içeren aynı invar maksimum TKMU'ya sahiptir. Spesifik bir kimyasal bileşimin seçilmesi, TMC'leri pratik olarak sıcaklıktan bağımsız olan alaşımların geliştirilmesini mümkün kılar. Bu alaşımlara denir elinvarlar.

Üretimde belirli bir termal genleşmeye sahip çelikler kullanılır termobimetaller düşük termal genleşmeye sahip bir katman (pasif katman), daha yüksek termal genleşmeye sahip başka bir katmana (aktif katman) yuvarlanarak güvenli bir şekilde bağlandığında. Bimetalik plakalar alet yapımında sıcaklık düzenleyici olarak kullanılır.

Böyle bir plakanın ısıtılması, elektrik devresinin kapanmasına izin veren eğriliğine yol açar. Termobimetallerin temel özelliği termal hassasiyet- sıcaklık değiştiğinde bükülme yeteneği.

Doğrusal genleşmenin sıcaklık katsayısını ölçmek için kullanılan kuvars dilatometrenin açıklaması

Çubuğun diğer ucu gösterge kafasının çubuğuna bağlanır. Gösterge kafası metal bir stand üzerine monte edilmiştir. Çubuğun numuneyle sıkı teması, gösterge yayının basıncı kullanılarak sağlanır. Genişlerken, numune içeri doğru baskı yapar...

deneysel bölüm

1. Dilatometre cihazını tanıyın.

2. Bronz numuneyi içeren tüpü tüp fırınına yerleştirin.

3. Okuma yapmak için fırını ve kombinasyon ölçüm cihazını açın.

4. Göstergeyi sıfıra ayarlayın.

5. Düzenli aralıklarla (örneğin 20°C'den sonra), kalibrasyon tablosunu kullanarak gösterge okumalarını yapın.

6. Deneysel verileri tabloya girin. 4.2.

burada α doğrusal genleşme katsayısıdır;

N- gösterge okumaları;

k- gösterge bölüm fiyatı;

(T 2 - T 1) - seçilen aralık için sıcaklık farkı (oda ve final);

ben- numunenin ilk dinamı;

α kv - kuvars genleşmesi için düzeltme.

8. Numune uzamasının sıcaklığa grafiksel bağımlılığını oluşturun ve açıklayın.

9. Bakır ve kalay alaşımı olan bronz için elde edilen sonuçları, α bakır = 160 ·10 -7 g -1, α kalay = 230 ·10 -7 g -1 dikkate alınarak analiz edin.

10. Metalik olmayan malzemeler için genleşme eğrilerini öğrenin, karakteristik bölgeleri vurgulayın, ısıtıldığında malzemelerde meydana gelen işlemleri açıklayın.

11. Çalışmanın sonuçlarına dayanarak sonuçları formüle edin.

5 numaralı laboratuvar çalışması

GÖZENEKLİ KOMPOZİT MALZEMELERİN İNCELENMESİ İÇİN YÖNTEMLER

İşin amacı: Çeşitli gözenekli malzemelere ve bunların üretim teknolojilerine aşina olmak. Polimer, kompozit ve cam-seramik malzemelerin su emilimini belirleyin ve elde edilen sonuçların karşılaştırmalı analizini yapın.

Teorik kısım

Tüm materyaller az ya da çok, su soğurumu yani absorbe etme yeteneği Vçevreden gelen nem ve nem geçirgenliği, onlar. suyu kendi içinden geçirme yeteneği. Atmosfer havası her zaman bir miktar su buharı içerir.

Bir malzemenin su emmesi, yapısından ve kimyasal yapısından önemli ölçüde etkilenir. Nemin nüfuz ettiği malzeme içindeki kılcal boşlukların varlığı ve boyutu önemli rol oynar. Oldukça gözenekli malzemeler, özellikle lifli olanlar, yüksek su emme özelliğine sahiptir. Nemlendirilmiş numunenin kütlesindeki artışla su emmenin belirlenmesi, malzemenin nemi emme yeteneği hakkında fikir verir.

Herhangi bir gözenekli yapısal malzeme (metal, seramik, cam-seramik veya polimer), kural olarak, katı bir maddenin boşluklarla - gözeneklerle birleşimidir. Gözeneklerin hacmi, boyutları ve dağılım şekilleri, ürün ve malzemelerin birçok özelliği üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Örneğin, seramiğin mekanik mukavemeti sadece toplam gözenekliliğe değil aynı zamanda gözeneklerin boyutuna ve bunların dağılımının düzgünlüğüne de bağlıdır. Hiç şüphe yok ki gözeneklilik arttıkça yapısal kusurların artması ve yapışma mukavemetinin azalması nedeniyle seramiğin mukavemeti azalır.

Suyla dolu gözeneklerin hacminin ürünlerin donma direncini belirlediği tespit edilmiştir; gözenek dağılımının sayısı, boyutu ve niteliği fırın astarlarının cüruf direncini büyük ölçüde belirler; gözeneklilik malzemelerin ısıl iletkenliğini etkiler.

Malzemelerdeki gözenekler çeşitli şekillere ve dış hatlara sahiptir ve hacim boyunca eşit olmayan şekilde dağılabilir, bu nedenle modern porometreler kullanıldığında bile gözenekliliğin tam bir özelliğini elde etmek son derece zordur. Şekil çeşitliliğine rağmen gözenekler aşağıdakilere ayrılabilir:

1. Kapalı gözenekler- içine nüfuz etmesi mümkün olmayan sıvılar ve gazlar.

2. Açık- nüfuz etmek için erişilebilir gözenekler.

Açık gözenekler sırasıyla aşağıdakilere ayrılır:

1) çıkmaz sokak- bir tarafı açık, sıvı ve gazla dolu gözenekler;

2) kanal oluşturan- gözenekler her iki uçta da açılarak gözenek kanalları oluşturulur.

Malzemenin nem geçirgenliği öncelikle açık uçlarında basınç farklılıklarının bulunduğu kanal oluşturan gözenekler tarafından belirlenir. Gözeneklilik ve geçirgenlik her türlü teknik malzeme için önemli doku özellikleridir.

Malzemelerin gözenekliliğini ölçmeye yönelik doğrudan yöntemler son derece karmaşık olduğundan, bu gösterge genellikle doğrudan gözenekliliğe bağlı olan diğer özelliklerin belirlenmesiyle değerlendirilir. Bu göstergeler malzeme yoğunluğunu ve su emilimini içerir.

Bazı tanımlara bakalım.

Gerçek Yoğunluk- gözenekler dikkate alınmaksızın bir malzemenin kütlesinin hacmine oranı.

Görünür yoğunluk- bu, vücut ağırlığının gözenekler dahil kapladığı tüm hacme oranıdır.

Bağıl yoğunluk- görünen yoğunluğun gerçek yoğunluğa oranı. Malzemedeki katıların hacim fraksiyonunu temsil eder.

Su soğurumu tam doygunlukta malzeme tarafından emilen su kütlesinin kuru numunenin kütlesine oranıdır (yüzde olarak ifade edilir).

Yukarıdaki özelliklerin ölçülmesiyle seramiğin toplam, açık ve kapalı gözenekliliği değerlendirilebilir.

Gerçek (toplam) gözeneklilik- Malzemenin toplam hacminin yüzdesi olarak ifade edilen, tüm açık ve kapalı gözeneklerin toplam hacmi. Bu değer P ile gösterilir ve sayısal olarak kapalı ve açık gözenekliliğin toplamına eşittir.

Görünür (açık) gözeneklilik- bu, vücudun tüm açık gözeneklerinin hacminin (kaynama sırasında suyla dolu), tüm gözeneklerin hacmi de dahil olmak üzere malzemenin tüm hacmine oranıdır. Değer P 0 olarak tanımlanır ve % olarak ifade edilir.

Kapalı gözeneklilik- bu, P3 ile gösterilen ve % olarak ifade edilen, vücudun tüm kapalı gözeneklerinin hacminin, tüm gözeneklerin hacmi de dahil olmak üzere hacmine oranıdır.

Polimer malzemelerin su emilimi

Düşük sıcaklıklarda ve suyun polimerle kısa süreli temasında şişme sınırlıdır ve küçük bir alana kadar uzanır... Plastik olan kompozit malzemelerde suya dayanıklılık... Plastikler, doğal veya sentetik esaslı, metalik olmayan malzemelerdir. yüksek moleküllü bileşikler...

Plastiklerin sınıflandırılması

Plastikler çeşitli kriterlere göre (örneğin bileşim, ısı ve solventlerle ilişkiler vb.) sınıflandırılabilir.

Kompozisyona göre Plastikler ikiye ayrılır:

1) doldurulmamış. Saf haliyle reçinedirler.

2) doldurulmuş (bileşik). Reçinenin yanı sıra dolgu maddeleri, plastikleştiriciler, stabilizatörler, sertleştiriciler ve özel katkı maddeleri içerirler.

Dolgular Mekanik özellikleri arttırmak, büzülmeyi azaltmak ve malzeme maliyetini azaltmak için (dolgu maddesinin maliyeti reçinenin maliyetinden daha düşüktür) %40-70 (ağırlıkça) oranında eklenir. Ancak dolgu maddesi plastiğin higroskopisitesini arttırır ve elektriksel özelliklerini kötüleştirir.

Plastikleştiriciler(gliserin, hint veya parafin yağı), kırılganlığı azaltmak ve omurganın şeklini iyileştirmek için% 10-20 oranında eklenir.

stabilizatörler(kurum, kükürt bileşikleri, fenoller) yaşlanmayı yavaşlatmak için yüzde birkaç oranında eklenir, bu da özellikleri stabilize eder ve hizmet ömrünü uzatır. Yaşlanma, karmaşık fiziksel ve kimyasal süreçlerin bir sonucu olarak, bir malzemenin işletme ve depolama sırasında en önemli operasyonel özelliklerinde kendiliğinden geri dönüşü olmayan bir değişikliktir.

Sertleştiriciler Ayrıca polimer moleküllerini kimyasal bağlarla bağlamak için yüzde birkaç miktarda eklenirler.

Özel Katkılar- Statik yükleri azaltmak, yanıcılığı azaltmak, küflenmeye karşı koruma sağlamak için yağlayıcılar, boyalar.

Köpük ve gözenekli plastikler üretilirken gözenek oluşturucular eklenir - ısıtıldığında yumuşayan ve reçineyi köpüren büyük miktarda gaz açığa çıkaran maddeler.

Isıtma ile ilgili olarak ve solventler, plastikler termoplastik ve termoset olarak ikiye ayrılır.

Termoplastik polimerler(termoplastikler) - özelliklerini değiştirmeden ısıtıldığında tekrar tekrar yumuşayabilen ve soğutulduğunda sertleşebilen polimerler. Bu polimerlerde moleküller arasında zayıf van der Waaps kuvvetleri etki eder ve herhangi bir kimyasal bağ yoktur. Termoplastikler ayrıca solventlerde de çözünürlüğe sahiptir.

Termoset polimerler(termosetler) belirli bir sıcaklığa ısıtıldığında erir ve aynı sıcaklıkta kimyasal reaksiyonlar sonucunda soğuduktan sonra sertleşir ("pişmiş" dedikleri gibi), sert, erimez ve çözünmeyen bir maddeye dönüşür. Bu durumda, zayıf van der Waals kuvvetlerinin yanı sıra, moleküller arasında enine denilen güçlü kimyasal bağlar da devreye girer. Bunların oluşumu polimer kürleme işleminin özüdür.

Dolgu maddesinin etkisini azaltarak Plastikler aşağıdaki türlere ayrılır:

1) çarşaflı dolgu maddesi (getinax, textolite, fiberglas, ahşap lamine plastik);

2) elyaf dolgulu(cam elyafı, asbest cam elyafı, cam elyafı);

3) toz dolgulu(fenoplastlar, aminoplastlar,

epoksi pres tozları);

4) dolgusuz(polietilen, polistiren);

5) gaz-hava dolgulu(köpük plastikler).

Getinax Isıyla sertleşen fenol-formaldehit reçine tipi reçine (Bakalit) ile işlenmiş iki veya daha fazla dayanıklı, ısıya dayanıklı, emprenye edilmiş kağıt katmanından oluşur. Isı direncini arttırmak için bazı getinax markalarına ayrıca organosilikon maddeler ilave edilir, yapışma kabiliyetini arttırmak için epoksi reçineler eklenir. Getinax, çeşitli tipte düz elektrik yalıtım parçaları ve baskılı devre kartı tabanlarının imalatı için elektronik ekipmanlarda kullanılan ucuz bir malzemedir.

Getinax'ın ısıya dayanıklılığı 135°C'dir. Dezavantajları: dolgu tabakaları boyunca delaminasyon kolaylığı, higroskopiklik (bu, elektriksel yalıtım özelliklerini kötüleştirir). Neme karşı korumak için yüzey vernikle kaplanmıştır.

Textolite, getinax gibi bakalit ile emprenye edilmiş pamuklu kumaş tabakalarına dayanan preslenmiş bir malzemedir. Getinax'a göre işlenmesi daha kolaydır ve su direnci, basınç dayanımı ve darbe dayanımı daha yüksektir. Textolite getinax'tan 5-6 kat daha pahalıdır. Isı direnci 150°C.

Fiberglas- çeşitli ısıyla sertleşen reçinelerle emprenye edilmiş iki veya daha fazla alkali içermeyen cam kumaş katmanından oluşan bir malzeme.

Fiberglas, getinax ve textolite ile karşılaştırıldığında artan nem direncine, ısı direncine ve daha iyi elektriksel ve mekanik parametrelere sahiptir, ancak daha az mekanik olarak işlenir. Fiberglas iyi bir sönümleme özelliğine (titreşimleri sönümleme yeteneği) sahiptir ve bu bakımdan çelik ve titanyum alaşımlarından üstündür. Isıl genleşme açısından çeliğe yakındır. Isı direnci - 185°C. Fiberglas, düşük ağırlığı, yüksek mukavemeti, ısı direncini ve iyi elektriksel özellikleri birleştirdiği için yaygın olarak kullanılmaktadır.

Ahşap lamine plastik, talaş veya kaplama ile doldurulmuş bir malzemedir.

Levha folyo plastikleriözel bir amacı vardır ve baskılı devre kartlarının üretiminde kullanılır. Elektrolitik olarak üretilmiş bakır folyo ile bir veya her iki tarafı kaplanmış lamine plastiktir.

Bu folyo üretme yöntemi, tekdüze bir bileşim ve bir tarafta pürüzlü bir yüzey sağlar, bu da yapıştırma sırasında folyonun dielektrik malzemeye yapışmasını geliştirir. Pamuk elyaf ve kumaşlarla doldurulmuş kompozit plastiklerin yanı sıra ahşap bazlı malzemeler de dolgu maddesi nedeniyle yüksek su emme özelliğine sahip olabilir. GOST 4650-73'e göre polimer malzemelerin su emilimi, numunenin 24 saat oda sıcaklığında suda tutulmasıyla (veya 30 dakika kaynatılarak) belirlenir.

Tablo 5.1.

Plastiklerin özellikleri

2. Plastikler, endüstriyel agresif ortamlara uzun süre maruz kalmaya dayanıklıdır ve metaller üzerinde koruyucu kaplamaların üretiminde kullanılır... 3. Çevrenin etkisi altında plastikler yavaş yavaş yaşlanır, yani... 4. Çoğu polimer ancak 100°C'nin altındaki sıcaklıklarda uzun süre çalışabilir. Bu sıcaklığın üzerinde...

Gözenekli seramik ve cam-seramik malzemeler

1) başlangıç ​​tozlarının elde edilmesi, 2) tozların konsolidasyonu, yani. kompakt malzemelerin üretimi; 3) ürünlerin işlenmesi ve kontrolü.

Gözenekli metal malzemeler

Yüksek gözenekli toz metal malzemeler, rijit uzaysal çerçeveleri nedeniyle daha yüksek mukavemete sahiptir. Dayanırlar... Metal gözenekli elemanların üretim teknolojisi, şekle ve...

deneysel bölüm

1. Polimer malzemelerin su emme oranını belirleyin.

1.1. Testten önce polimerik malzeme numunelerini tartın (kütle m 1).

1.2. Numuneleri bir behere yerleştirin İle su, getir. kaynatın ve kaynama sıcaklığında 30 dakika bekletin.

1.3. Örnekleri beherden çıkarın, filtreyle kurulayın

kağıt ve tartın (kütle m2).

1.4. Ölçüm sonuçlarını tabloya girin. 5.2.

1.5. Formülü kullanarak her numunenin su emilimini belirleyin

Tablo 5.2

2. Cam-I seramik malzemelerin su emme ve açık gözenekliliğini tespit edebilecektir.

2.1. Cam-seramik malzeme numunelerini tartın. Bir kumpas kullanarak hacmi hesaplamak için gereken numunelerin boyutlarını ölçün.

2.2. Numuneleri bir behere koyun, kaynatın ve 60 dakika boyunca kaynama sıcaklığında tutun.

2.3. Numuneleri beherden çıkarın ve tartın. Dikkat! Numuneler tamamen lekelenmemelidir çünkü Nispeten büyük yuvalardan su uzaklaştırılacaktır.

2.4. Yukarıdaki formülü kullanarak her numunenin su emilimini belirleyin.

2.5. Formülü kullanarak numunelerin görünen yoğunluğunu belirleyin

2.6. Görünür (açık) gözeneklilik Pc'yi hesaplayın:

2.7. Hesaplama sonuçlarını Tablo 5.3'e girin.

Tablo 5.3

3. Deneysel sonuçlara dayanarak karşılaştırmalı bir analiz yapın ve sonuçları formüle edin.

Alınan materyalle ne yapacağız:

Bu materyal sizin için yararlı olduysa, onu sosyal ağlardaki sayfanıza kaydedebilirsiniz:

"Malzeme bilimi ve teknolojisi" uzmanlığı neredeyse tüm makine mühendisliği öğrencileri için en önemli disiplinlerden biridir. Uluslararası pazarda rekabet edebilecek yeni gelişmelerin yaratılması, konu hakkında derinlemesine bilgi sahibi olunmadan hayal etmek ve uygulamak imkansızdır.

Malzeme bilimi dersi çeşitli hammadde çeşitlerini ve bunların özelliklerini inceler. Kullanılan malzemelerin çeşitli özellikleri, teknolojideki uygulama alanlarını belirler. Bir metalin veya kompozit alaşımın iç yapısı, ürünün kalitesini doğrudan etkiler.

Temel özellikler

Malzeme bilimi ve mühendislik malzemeleri teknolojisi, herhangi bir metal veya alaşımın en önemli dört özelliğini vurgular. Her şeyden önce bunlar, gelecekteki ürünün operasyonel ve teknolojik niteliklerini tahmin etmeyi mümkün kılan fiziksel ve mekanik özelliklerdir. Buradaki ana mekanik özellik dayanıklılıktır - bitmiş ürünün iş yüklerinin etkisi altında tahrip edilemezliğini doğrudan etkiler. Kırılma ve mukavemet çalışmaları, “malzeme bilimi ve malzeme teknolojisi” temel dersinin en önemli bileşenlerinden biridir. Bu bilim, istenen mukavemet özelliklerine sahip parçaların imalatına yönelik gerekli yapısal alaşımları ve bileşenleri bulmak için kullanılır. Teknolojik ve operasyonel özellikler, bitmiş ürünün çalışma ve aşırı yükler altındaki davranışını tahmin etmeyi, güç sınırlarını hesaplamayı ve tüm mekanizmanın dayanıklılığını değerlendirmeyi mümkün kılar.

Temel materyaller

Geçtiğimiz yüzyıllarda makine ve mekanizma yaratmanın ana malzemesi metaldi. Bu nedenle, "malzeme bilimi" disiplini metal bilimine - metallerin ve alaşımlarının bilimine - büyük önem vermektedir. Sovyet bilim adamları gelişimine büyük katkı sağladı: P. P. Anosov, N. S. Kurnakov, D. K. Chernov ve diğerleri.

Malzeme biliminin amaçları

Gelecekteki mühendislerin çalışabilmesi için malzeme biliminin temelleri gereklidir. Sonuçta bu disiplinin müfredata dahil edilmesindeki temel amaç, teknik öğrencilere tasarlanan ürünlerin kullanım ömrünü uzatmak için doğru malzeme seçimini yapmayı öğretmektir.

Bu hedefe ulaşmak gelecekteki mühendislerin aşağıdaki sorunları çözmelerine yardımcı olacaktır:

• Ürünün üretim koşullarını ve hizmet ömrünü analiz ederek malzemenin teknik özelliklerini doğru şekilde değerlendirin.
• Bir metalin veya alaşımın herhangi bir özelliğini, yapısını değiştirerek iyileştirmenin gerçek olasılıkları hakkında uygun şekilde oluşturulmuş bilimsel fikirlere sahip olun.
• Aletlerin ve ürünlerin dayanıklılığını ve performansını garanti edebilecek malzemeleri güçlendirmenin tüm yöntemlerini öğrenin.
• Kullanılan ana malzeme grupları, bu grupların özellikleri ve uygulama alanları hakkında güncel bilgi sahibi olur.

Gerekli bilgi

“Malzeme bilimi ve yapısal malzeme teknolojisi” dersi, stres, yük, maddenin plastik ve toplayıcı durumu, metallerin atomik-kristal yapısı, kimyasal türleri gibi özelliklerin anlamını zaten anlayan ve açıklayabilen öğrencilere yöneliktir. Bağlar ve metallerin temel fiziksel özellikleri. Eğitim sürecinde öğrenciler, uzmanlık disiplinlerini kazanmaları için yararlı olacak temel eğitimden geçerler. Daha üst düzey kurslar, malzeme bilimi ve malzeme teknolojisinin önemli bir rol oynadığı çeşitli üretim süreçlerini ve teknolojilerini inceler.

Kiminle çalışmalı?

Metallerin ve alaşımların tasarım özellikleri ve teknik özellikleri hakkında bilgi sahibi olmak, modern makine ve mekanizmaların çalışması alanında çalışan bir tasarımcı için faydalı olacaktır. Yeni malzeme teknolojisi alanındaki uzmanlar çalışma alanlarını makine mühendisliği, otomotiv, havacılık, enerji ve uzay sektörlerinde bulabilirler. Son zamanlarda savunma sanayinde malzeme bilimi ve teknolojisi ile iletişim geliştirme alanında diplomalı uzman sıkıntısı yaşanıyor.

Malzeme biliminin gelişimi

Ayrı bir disiplin olarak malzeme bilimi, çeşitli metallerin ve alaşımlarının farklı koşullar altında bileşimini, yapısını ve özelliklerini açıklayan tipik bir uygulamalı bilim örneğidir.

İnsan, ilkel toplumsal sistemin ayrışması döneminde metal çıkarma ve çeşitli alaşımlar yapma yeteneğini kazandı. Ancak ayrı bir bilim olarak malzeme bilimi ve malzeme teknolojisi 200 yıldan biraz daha uzun bir süre önce incelenmeye başlandı. 18. yüzyılın başı, metallerin iç yapısını incelemeye çalışan ilk kişi olan Fransız bilim adamı-ansiklopedist Reaumur'un keşif dönemiydi. Benzer bir araştırma, 1775 yılında demirin katılaştığında oluştuğunu keşfettiği sütunlu yapı hakkında kısa bir rapor yazan İngiliz imalatçı Grignon tarafından da yürütüldü.

Rusya İmparatorluğu'nda metalurji alanındaki ilk bilimsel çalışmalar, kılavuzunda çeşitli metalurjik süreçlerin özünü kısaca açıklamaya çalışan M.V. Lomonosov'a aitti.

Metal bilimi, çeşitli materyalleri incelemek için yeni yöntemlerin geliştirildiği 19. yüzyılın başında büyük bir ilerleme kaydetti. 1831'de P. P. Anosov'un çalışmaları metalleri mikroskop altında incelemenin mümkün olduğunu gösterdi. Daha sonra birçok ülkeden birçok bilim adamı, sürekli soğuma sırasında metallerde yapısal dönüşümler olduğunu bilimsel olarak kanıtladı.

Yüz yıl sonra optik mikroskop çağı sona erdi. Yapısal malzeme teknolojisi, eski yöntemleri kullanarak yeni keşifler yapamadı. Optiklerin yerini elektronik ekipmanlar aldı. Metalurji, özellikle nötron kırınımı ve elektron kırınımı olmak üzere elektronik gözlem yöntemlerine başvurmaya başladı. Bu yeni teknolojilerin yardımıyla metal ve alaşımların kesitlerini 1000 kata kadar arttırmak mümkün oluyor, bu da bilimsel sonuçlara çok daha fazla dayanak olduğu anlamına geliyor.

Malzemelerin yapısı hakkında teorik bilgiler

Disiplini inceleme sürecinde öğrenciler metallerin ve alaşımların iç yapısı hakkında teorik bilgi kazanırlar. Dersin sonunda öğrenciler aşağıdaki beceri ve yetenekleri kazanmalıdır:

• iç hakkında;
• Anizotropi ve izotropi hakkında. Bu özelliklere neyin sebep olduğu ve nasıl etkilenebileceği;
• metallerin ve alaşımların yapısındaki çeşitli kusurlar hakkında;
• Bir malzemenin iç yapısını inceleme yöntemleri hakkında.

Malzeme bilimi disiplininde uygulamalı dersler

Her teknik üniversitede malzeme bilimi bölümü bulunmaktadır. Belirli bir ders süresince öğrenci aşağıdaki yöntem ve teknolojileri inceler:

• Metalurjinin temelleri - metal alaşımları üretmenin tarihi ve modern yöntemleri. Modern yüksek fırınlarda çelik ve dökme demir üretimi. Çelik ve dökme demir dökümü, metalurjik ürünlerin kalitesini artırma yöntemleri. Çeliğin sınıflandırılması ve işaretlenmesi, teknik ve fiziksel özellikleri. Demir dışı metallerin ve bunların alaşımlarının eritilmesi, alüminyum, bakır, titanyum ve diğer demir dışı metallerin üretimi. Bu durumda kullanılan ekipman.

Malzeme biliminin modern gelişimi

Son zamanlarda malzeme bilimi gelişme açısından güçlü bir ivme kazandı. Yeni malzemelere olan ihtiyaç, bilim adamlarını saf ve ultra saf metaller elde etme konusunda düşünmeye zorladı; başlangıçta hesaplanan özelliklere göre çeşitli hammaddeler oluşturma çalışmaları sürüyor. Modern yapısal malzeme teknolojisi, standart metal olanlar yerine yeni maddelerin kullanılmasını önermektedir. Mukavemet parametreleri metal ürünlerle uyumlu olan ancak dezavantajlarından arınmış plastik, seramik ve kompozit malzemelerin kullanımına daha fazla önem verilmektedir.