Раздел 2 методические указания по изучению содержания модулей курса

2.1 Модуль 1 - материаловедение

Введение

Материаловедение – наука, изучающая строение и свой­ства материалов и устанавливающая связь между составом, строением и свойствами, а также разрабатывающая пути воздействия на их свойства с полью получения необходимых эксплуатационных характеристик.

Большой вклад в развитие этой пауки сделали паши оте­чественные ученые и производственники: М. В. Ломоносов, П. П. Аносов, Д. К. Менделеев, Д. К. Чернов, А. М. Бутле­ров, Н. С. Курнаков, С. Б. Лебедев, Г. В. Курдюмов, А. Д. Байков, А. М. Бочвар и их последователи. Вспомните из школьной программы, почитайте рекомендуемую литера­туру и уясните конкретные вклады наших ученых в развитии науки материаловедения. На примере техники нашего хозяй­ства составьте список материалов, из которых изготовлены детали машин, а также конструкции. Огляни­тесь вокруг себя, остановитесь на мгновение, проанализируй­те материалы, из которых изготовлены окружающие вас привычные и необходимые предметы, здания, сооружения. Инженеру нужно знать свойства материалов, прежде чем назначить конкретный материал для конкретной детали. От чего зависят свойства материала? От его строения. Как по­лучить такое строение материала? Как получить исходный материал? Из чего? Как изготовить деталь, конструкцию, от­вечающих требованиям эксплуатации? На эти и многие дру­гие вопросы отвечает наука, у подножия изучения которой вы стоите. Интересно? Если да, то в путь!

2.1.1 Строение и свойства металлов и сплавов

2.1.1.1 Общие сведения о металлах

Прежде всего, нужно уяснить, что такое металл, какими основными свойствами обладают металлы и чем эти свойст­ва обусловлены. Ознакомиться и разобраться с классифика­цией металлов. Уяснить атомно – кристаллическое строение ме­таллов, отличие их строения от строения неметаллов. Узнать основные типы кристаллических решеток. Здесь нужно разо­браться, почему металлы, имеющие однотипные кристалли­ческие решетки, обладают неодинаковыми свойствами. Харак­теристики кристаллических решеток – параметры, координа­ционное число, плотность упаковки. Ознакомиться с основ­ными типами связей, встречающимися в твердых телах и в металлах в частности. Уяснить отличие строения «реальных» кристаллов от «идеальных». При этом необходимо понять, что металлы, используемые в практике, тела поликристаллические, состоят из множества мелких кристаллов – зерен, в которых имеется большое количество точечных, линейных и поверхностных дефектов (вакансий, дислокаций). Уясните их появление в кристаллах и влияние на свойства металлов, об­ратив особое внимание на роль дислокаций при пластической деформации. Познакомьтесь с явлением анизотропии свойств в кристаллах и возможности получения этого явления у поликристаллического металла. Разберитесь с явлением аллотро­пии металлов и в его использовании для получения нужных эксплуатационных свойств металлов.

При рассмотрении вопросов плавления и кристаллизации металлов нужно разобраться в термодинамических основах фазовых превращений. Следует уяснить, что стремление к наименьшему запасу свободной энергии, которое обусловли­вает плавление и кристаллизацию металла, является част­ным случаем общего закона природы. Этим же объясняется наличие при разных температурах в одних и тех же метал­лах разных типов кристаллических решеток.

Разобраться в механизмах процесса кристаллизации чистых металлов, влиянии примесей на этот процесс, образовании зерен, дендритов, образовании и строении слитка.

Уяснить, какими параметрами характеризуются механические, техно­логические, физические и химические свойства металлов и ос­новные методы их определения.