2. Предмет материаловедения.

Конструирование, изготовление, эксплуатация и ремонт машин и приборов связаны с машиностроительными материалами и их использованием.

Материалы – это исходные вещества для производства продукции и вспомогательные – для проведения производственных процессов.

Различают следующие разновидности материалов:

• сырье, или сырые материалы, которые подлежат дельнейшей переработке (железная руда на металлургическом заводе, нефть на нефтеперерабатывающем комбинате);

• полуфабрикат - переработанный материал, который должен пройти одну или несколько стадий обработки для того, чтобы стать изделием, годным к потреблению.

Годовая продукция одного производства может служить полуфабрикатом для другого.

Для успешного решения многих практических задач необходимы сведения о современных способах получения и обработки материалов, их свойствах и рациональном применении. Вопросы строения и свойств металлов, сплавов, неметаллических материалов, горюче-смазочных материалов и эксплуатационных жидкостей, применяемых в конструкциях автомобилей и необходимых для их эксплуатации и ремонта, рассматривает материаловедение.

Материаловедение - наука, изучающая связь между строением (структурой) и свойствами материала, а также их изменения при внешних воздействиях (тепловом, механическом, химическом и т.д.)

Материаловедение позволяет правильно выбрать материал и технологию его переработки для обеспечения эксплуатации изделия в течение заданного времени.

3. Тенденции и перспективы развития материаловедения.

При создании новых изделий всегда ставиться цель повышения эффективности и качества известных, существующих изделий: увеличение рабочих давлений, скорости и температуры, снижение массы изделий, приходящейся на единицу создаваемой или передаваемой мощности. В лучших образцах техники реализуются последние достижения науки. Работоспособность машин тесно связана с достижениями материаловедения.

Развитие многих областей современной техники обусловлено применением высокопрочных материалов. В ХХ в. прочность основных машиностроительных материалов возросла в 8-10 раз, напряжения, при которых происходит разрушение высокопрочных сталей, превышают 103 МПа. Перед наукой стоит проблема сделать высокопрочные материалы такими же надежными и недорогими, как рядовые.

Тенденция машиностроения к уменьшению эффективной массы изделий, т.е. приходящейся на единицу мощности или производительности машин, обусловливает необходимость разработки материалов, в которых высокая прочность сочетается с малой плотностью. Примером таких материалов служат сплавы магния и лития, изделия из которых по сопротивлению деформированию превосходят конструкции той же массы из стали и титана. В качестве легких заполнителей силовых конструкций, демпфирующих, тепло- и звукоизолирующих элементов в современной технике используют большую группу газонаполненных материалов.

Низкие значения прочности стали при высоких температурах были барьером для дальнейшего развития двигателестроения. В настоящее время эта проблема решена путем переработки металлов в гранулы методом высокоскоростной кристаллизации и последующего прессования гранул в изделия. Высокоскоростная кристаллизация происходит в результате быстрого охлаждения расплава, приводящего к образованию микрокристаллов исключительно малых размеров или даже аморфных материалов. При высоких температурах прочность мелкокристаллических и аморфных сплавов в 1,5 раза выше, чем сплавов, полученных по традиционной технологии.

Изучаются перспективы использования керамических деталей в двигателях внутреннего сгорания. Целью такого применения керамики является возможность повышения рабочей температуры в камере сгорания при одновременном снижении массы агрегата, что приводит к повышению коэффициента полезного действия двигателя.

Ужесточение технико-экономических требований к материалам и ограниченность сырьевых ресурсов обусловили рост потребления традиционных материалов на новом технологическом уровне - в сочетании с усиливающими их элементами из более прочных материалов. Такие материалы получили название композиционных. Использование их способствует повышению работоспособности техники, снижению себестоимости продукции, организации гибких производств. Но производство некоторых из них связано с опасностью для здоровья людей на рабочих местах, создает дополнительные проблемы для защиты окружающей среды. Поэтому важной задачей является разработка мероприятий, которые позволят извлечь максимальную выгоду из этого направления материаловедения.

Актуальной остается проблема защиты материалов от химического взаимодействия с окружающей средой. Рост агрессивности окружающей среды приводит к увеличению затрат на ликвидацию последствий изнашивания материалов в машинах. Для принятий мер по стабилизации свойств материалов, для прогнозирования работоспособности механизмов и машин необходимо знать закономерности строения материалов, т.е. происходящие во времени изменения их структуры и свойств.

Задача материаловедения – установление закономерностей взаимосвязи структуры и свойств материалов для того, чтобы целенаправленно воздействовать на них при переработке в изделие и эксплуатации, а также для создания материалов с заданным сочетанием свойств и прогнозирования их срока службы.