آشنایی با رشته مهندسی مواد

مقدمه

بشر همواره براي رفع نيازهاي خود، به ساخت ابزار آلات روي آورده است. انسانهاي نخستين با استفاده از سنگ و چوب، وسايلي براي شكار حيوانات مي‌ساختند و انسانهاي امروزي نيز براي آسايش بيشتر، روز به روز وسايل و تجهيزات نويني را خلق مي‌كنند، مانند اتومبيلهاي جديد، وسايل خانگي مدرن و تجهيزات پيشرفته‌اي براي سفر به كرات ديگر. يكي از مشكلات هميشگي اين پيشرفتها، عدم وجود ماده‌اي بود كه بتواند در شرايط خاصي كارايي داشته باشد، به عنوان مثال بتواند نيروي زيادي را تحمل كند، ترك نخورد، در دماي بالا نرم نشود، ساييدگي آن در حد صفر باشد، اكسيد نشود .
 بدين دليل، انسان هميشه به توليد مواد نويني نياز داشته كه بتواند اين خصوصيات را مرحله به مرحله افزايش دهد و شايد بتوان گفت كه همواره توليد يك ماده نوين توانسته است پيشرفتهاي زيادي در صنعت پديد آورد.
عنوان دقيق‌تر اين رشته، مهندسي مواد است.

مهندسی مواد را به این صورت تعریف می کنند :

"شناخت خواص، توزیع و نحوه استخراج و كاربرد مواد گوناگون در صنایع به همراه تولید مواد مركب و الكترو سرامیکها و حفاظت و شكل‌دهی آنها محدوده مهم، وسیع و پر كاربردی از دستاوردهای دانش بشری را شامل می‌گردد كه هم اكنون به عنوان دانش مهندسی مواد شناخته می‌شود"

 مهندسي مواد شامل سه گروه عمده زير است
 فلزات 2- پليمرها 3- سراميك‌ها1
با فلزات كم و بيش آشنايي داريم. پليمر‌ها شامل تمام موادي مي‌شوند كه از نفت بدست مي‌آيند. سراميك‌ها نيز شامل تمام مواد به جز فلزات و پليمر‌ها هستند. البته امروزه گروه چهارمي از مواد در صنعت به كار گرفته‌ مي‌شود كه تلفيقي از اين سه گروه است و تحت عنوان كامپوزيت‌ها شناخته مي‌شود
شايان ذكر است كه دسته دوم كه همان پليمر‌ها هستند، هم اكنون به صورت رشته‌اي مستقل به نام مهندسي پليمر مطرح شده‌اند و ديگر جزء زير مجموعه‌هاي رشته مهندسي مواد محسوب نمي‌گردند 
به طور كلي، كار يك مهندس مواد، تنظيم، تركيب مناسب و كنترل مراحل توليد يك قطعه است

گرایش متالورژی استخراجی :

فلزات به عنوان بزرگترین گروه مواد صنعتی به شمار می روند. متالورژی استخراجی به تهیه فلزات از سنگ های معدن می پردازد. در این گرایش اصول و مبانی علمی استخراج فلزات آموزش داده می شود.

یک مهندس مواد در این گرایش باید با انجام یكسری فرآیندها مانند خردكردن سنگ معدن با دستگاههای موسوم به سنگ‌شكن، تغلیظ سنگ معدن با استفاده از روشهای مغناطیسی و شناور سازی و عملیات ذوب و پالایش، عیار سنگ را بالا برده و سنگ را به صورت شمش كه تقریبا خالص است تحویل صنعت دهد تا پس از آن به یاری دانش‌ نظری و علمی متالوژی صنعتی، محصول فلزی قابل مصرف به طور مستقیم یا غیرمستقیم تولید گردد.

متالورژی استخراجی شامل جدا كردن فلزات از سنگ معدن و تصفیه آنها (تولید فلزات)، شناخت انواع كوره‌ها، سوخت‌ها و فعل و انفعالات شیمیایی می‌شود .در این گرایش در مورد موضوعات گوناگونی نظیر كانه‌آرایی، پرعیار كردن مواد معدنی،ذوب كردن، تصفیه فلز مذاب و تولید شمش فلز بحث می شود.

گرایش متالورژی صنعتی :

متالورژی صنعتی عبارت است از روشهای مختلف تولید مصنوعات فلزی كه مهمترین این روشها متالورژی پودری (تهیه قطعات فلزی با استفاده از پودر آنها )، شكل دادن( نورد ، آهنگری، پرس‌كاری و كشیدن )، جوشكاری و ماشین‌كاری (شكل دادن مواد توسط تراش و برش) است.

همچنین در متالورژی صنعتی، خواص و مشخصات فیزیكی، ساختاری و مكانیكی مواد بررسی می‌شود. مواد مغناطیسی نو با خواص برتر، استفاده از مواد مرکب (کامپوزیت) پایه فلزی‌، ساخت مواد پیشرفته از طریق ترکیبات بین‌فلزی، ‌استفاده از آلیاژهایی که می‌توانند جایگزین اعضای بدن انسان شوند، ایجاد آلیاژهای سبک جهت تولید قطعات حساس، ‌طراحی و تولید آلیاژهایی که در دماهای بالا به‌کار می‌روند و طراحی آلیاژهایی که در شرایط ویژه و سخت کاربرد دارند، مثال‌هایی از کاربردهای رشته متالورژی صنعتی در تولید مواد پیشرفته می‌باشد

گرایش سرامیک :

سرامیك به طور كلی علم ساختن و به كاربردن اشیاء جامدی است كه اجزاء تشكیل‌دهنده اصلی و عمده آنها مواد غیرآلی و غیرفلزی است . یعنی علم سرامیك علاوه بر سفالینه‌ها شامل انواع چینی‌ها، دیرگدازها، فرآورده‌های رسی ساختمانی، موادساینده، لعاب‌های چینی، سیمان، شیشه، مواد مغناطیس غیرفلزی، فروالكتریك‌ها، تك بلورهای مصنوعی و محصولات پیچیده‌تر دیگر نیز می‌شود.

مشخصه اصلی سرامیك‌ها، مقاومت بسیار زیاد آنها در برابر تاثیر مواد شیمیایی و دماهای بالا است؛ یعنی بیشتر فرآورده‌های سرامیكی مانند اجزای متشكله خود، در برابر آب، اسیدها،گازها، نمك‌ها و دماهای بالا مقاومت خوبی دارند و به همین سبب در ساخت قطعات مقاوم نسبت به خوردگی و یا در روشهای حفاظت از خوردگی از آنها استفاده زیادی می‌شود.

یكی دیگر از ویژگی‌های مواد سرامیكی ارزانی و فراوانی نسبی این مواد است. امروزه مهندسان سرامیك با كنترل نوع و نسبت تركیب مواد اولیه، فرآورده‌های گوناگونی مانند آجر و كاشی، آجر نسوز، ظروف چینی و سفالی‌، لعاب‌ها (به عنوان روكش فلزات و سرامیك‌های دیگر)، آلومین و تیتانات باریوم (در الكترونیك)، دی اكسید اورانیوم (به عنوان سوخت هسته‌ای) لعل یا نارسنگ (در لیزر)، شیشه و سیمان طراحی و تولید می‌كنند.

درگرایش سرامیک، كلیه فرآیندهای ساخت سرامیك‌ از مواد اولیه و آماده‌سازی آن گرفته تا كنترل كیفی محصولات ساخته شده و ارتباط بین ساختمان و خواص این مواد آموزش داده می شود.

شرایط کاری

فارغ‌التحصيلان دوره کارشناسي مهندسي متالورژي و مواد در گرايشهاي مختلف با مهارتهاي خود در زمينه‌هاي زير کارآييي خواهند داشت
الف: تخصص کافي در گرايش مربوطه
ب: شناخت فرآيندها و آشنايي با خواص مواد و روشهاي توليد
ج: تجزيه و تحليل فرآيندها و ارزيابي آنها به منظور استفاده بهينه از سيستم‌ها
د: آشنايي با اصول علمي و تکنولوژي‌هاي مبتني بر آنها در زمينه‌هاي مربوطه
ه: توانايي انجام پروژه‌هاي صنعتي و تحقيقاتي (کاربردي) در حد متعارف
و: توانايي و راهبري سيستم‌هاي توليد مواد و ساخت قطعات و رفع مسايل و مشکلات معمولي آنها

با توجه به غني بودن کشور به لحاظ ذخاير معدني و نياز مبرم به صنايع زير بنايي نظير توليد فلزات اصلي و مواد غير فلزي و با وجود واحدهاي صنعتي بزرگ که با سرمايه‌گذاري زياد به مرحله توليد رسيده‌اند نظير واحدهاي توليد آهن و فولاد و ساير فلزات، واحدهاي نورد و شکل دادن فلزات ريخته‌گري، کارخانجات سراميک و کاشي و شيشه‌سازي، و نيز با توجه به اهميت مواد سراميکي در صنايع الکتريکي و الکترونيکي، تربيت متخصصيني که قابليت و کارآيي لازم را دارا باشند مي‌تواند قدمي بزرگ در جهت شکوفايي صنعتي و قطع وابستگي به ديگر کشورها در اين زمينه مهم تخصصي باشد.