Материаловедение, основные понятия.
Материаловедение — наука, изучающая связь между составом структурой и свойствами материалов, а также изменением свойств материалов при внешних воздействиях (тепловом, механическом, химическом и т. д.).
Задача материаловедения — установление закономерности взаимосвязи между составом, структурой и свойствами материалов для того, чтобы целенаправленно изменять свойства материалов при их переработке в товарный продукт, а также для создания материалов с заданным комплексом свойств.
Материалами является совокупность предметов труда, которые преобразуются в процессе производства, превращаясь в товарный продукт (предметы потребления и средства производства). Материалами являются исходные вещества для производства продукции, а также вспомогательные вещества для проведения производственных процессов.
В зависимости от количества и характера затраченного труда и функционального назначения материалов в производственном процессе различают сырые материалы и полуфабрикаты.
Сырые материалы, или сырье, - предметы труда, прошедшие первичную переработку и подлежащие дальнейшей, более сложной переработке, принципиально изменяющей исходные характеристики сырья. Например, железная руда на металлургическом предприятии; хлопок на текстильной фабрике; древесина на целлюлозном комбинате. Сырье разделяют по происхождению на минеральное, животное, растительное, синтетическое.
|
|
|
Первичное сырье — предмет, на который впервые затрачен труд. Вторичное сырье — отходы производства, физические или морально устаревшие предметы, подлежащие переработке.
Полуфабрикат — продукт переработки материалов, который в дальнейшем должен пройти одну или несколько стадий обработки, прежде чем стать окончательным товарным продуктом. Готовая продукция одного производства может являться полуфабрикатом для других производств.
Потребительские характеристики материалов зависят от их состава, строения, способа обработки.
Строение материалов характеризует их структура — совокупность устойчивых связей материала, обеспечивающих его целостность и сохранение основных свойств при внешних и внутренних изменениях.
Свойство — категория, отражающая различие или общность материалов.
Количество материалов.
В Периодической системе Д. И. Менделеева в настоящее время содержится 110 химических элементов. По основным свойствам элементы подразделяют на металлы, переходные элементы, неметаллы, инертные газы. Среди металлов следует выделить группу радиоактивных элементов, работа с которыми проводится в соответствии с правилами международных организаций. Инертные газы либо не образуют химических соединений, либо их соединения являются малостойкими. Реально для получения материалов могут быть использовано 86 химических элементов. По количеству химических элементов входящих в состав материала последние следует разделить на одноэлементные, двухэлементные, трёхкомпонентные, четырёх и более компонентные. Примером одноэлементного материала является монокристалл кремния высокой степени чистоты, из которого вырезаются пластинки для электронных устройств (чипы). Научной основой создания материалов на основе нескольких химических элементов являются диаграммы состояния соответствующих двух, трёх, четырёх и более компонентных систем. При сочетании 86 химических элементов по два элемента получится 3655 бинарных систем, большинство из которых изучено и их диаграммы построены. Сочетание элементов по три приведёт приблизительно к 105 тройным системам. Всех видов систем, включая более многокомпонентные системы, получается приблизительно 6.6 × 1023. В настоящее время полностью или частично изучено приблизительно 10 000 систем. Изучение фазовых равновесий и построение диаграмм состояния длительный и трудоёмкий процесс. Данная область исследований является предметом физико-химического анализа (тема 2).
|
|
|
Химические взаимодействия элементов во многих системах приводят к образованию химических соединений. В соответствии с формулой материаловедения «состав – структура – свойства» состав и структура соединений являются основой формирования свойств. Самостоятельной областью исследований, в том числе и материаловедческих, является синтез новых соединений и установление их структуры. В мире имеется несколько баз данных по структурам неорганических соединений, наиболее известная из которых международная база данных PDF. В базе собраны сведения более чем по 300 000 структур соединений. Причём в картотеку собираются данные преимущественно, по основным типам структур, так что общее число неорганических соединений заметно больше.
|
|
|
По различным оценкам общее количество известных соединений и их сочетаний, которые потенциально могут быть использованы для создания материалов, составляет около 10 миллионов. Исследования в области разработки материалов интенсивно проводятся во всех развитых странах и каждые 8 – 10 лет количество информация удваивается. Для того чтобы полученные в лабораториях соединения и композиции стали используемыми материалами необходимы выполнения двух основных условий: обеспечение воспроизводимости свойств у созданных материалов и их экономическая конкурентная способность. Экономический фактор определяет то, что во многих отраслях создаются материалы на основе природных минералов. Критические оценки показывают, что человечество использует приблизительно 65 000 материалов. Именно экономическими причинами объясняется тот факт, что до настоящего времени во многих отраслях создаются материалы на основе природных минералов.
|
|
|
К началу 21 века человечество использует приблизительно 65 000 материалов.
Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 1801; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!