Строение и свойства материалов
Строение и свойства материалов
Прогресс в различных областях науки и техники неразрывно связан с разработкой и промышленным выпуском новых материалов, которые способны не только расширить диапазон применения уже известных приборов и устройств, но и открыть новые области их использования.
Основные задачи материаловедения
Вещество есть совокупность взаимосвязанных атомов, ионов или молекул; материал – один из видов вещества, идущего на изготовление изделий. Вещество и поле являются формой существования материи, но, в отличие от поля, вещество обладает массой покоя. Оно характеризуется исключительно химическим составом и массой (реже - объемом) и рассматривается без какой-либо наперед заданной внешней формы; к нему не предъявляются, как правило, специальные требования и по внутренней структуре. Примеры веществ: сталь, медь, кремний, полиэтилен, глинозем. Материал - промежуточный продукт переработки вещества в изделия, отвечающий потребностям конкретного производственного процесса и имеющий сложный химический состав и (или) наперед заданную внутреннюю структуру и внешнюю форму. Примеры материалов: стальной прокат, медная фольга, монокристалл кремния, полиэтиленовая пленка, корундовая керамика. Другие виды вещества – топлива, химические реактивы. Процесс переработки сырья в изделие можно представить схемой рис. 1.1. Каждая стадия технологического процесса должна удовлетворять необходимым экономическим и экологическим требованиям: обеспечивать высокое качество объекта обработки при минимальной себестоимости, а также возможность безопасной для окружающей среды утилизации отходов.
Схема, приведенная на рис. 1.1, не является универсальной. Можно найти много примеров, когда сырье непосредственно превращается в изделие, минуя стадию материала; так, слюда в качестве диэлектрика конденсаторов используется при самой минимальной модификации сырья. Пленочные углеродные резисторы получают разложением исходных газообразных соединений, т. е. в этом случае цикл изготовления изделия не включает стадии получения материла.
Рекомендация для Вас - 33 Конфликты, переговоры и компромиссы.
Рис. 1.1. Схема переработки сырья в изделие [2]
Однако приведенное определение имеет ясный смысл и практическое значение: оно требует наилучшего приспособления материала для соответствующего процесса переработки его в изделие, что всегда способствует повышению эффективности производства в целом. Поэтому, как правило, либо в самом наименовании материала, либо непосредственно вслед за ним в ГОСТах и справочниках содержатся указания, для какой цели он предназначен: например инструментальная сталь, припой для пайки радиоаппаратуры, лазерное стекло, кремний для силовых вентилей и т. п.
Содержание материаловедения можно в самом кратком виде отразить формулой: состав – структура – свойства. Поясним, что структура есть характеристика расположения элементарных частиц, способ построения твердого тела. Совокупность влияющих друг на друга и взаимно связанных характеристик материалов – состава и структуры – называют строением.
Важнейшей задачей материаловедения является создание материалов с заданными свойствами путем управления их строением. Однако не менее важная проблема – изучение зависимости свойств от состава и структуры. Именно таким путем идет накопление того огромного объема знаний, который требуется для улучшения качества известных и создания новых материалов.
Материаловедение обладает реальной возможностью активно влиять на прогресс техники – через создание материалов с новыми, экстремальными свойствами. Сейчас среди РЭА таковыми являются материалы для сверхчувствительных датчиков и приемников, сверхбыстродействующих запоминающих сред, мощных лазеров. Достижения в области создания материалов с совершенно новыми или экстремальными свойствами имеют не только экономическое значение, но и престижное, свидетельствуя о высоком уровне развития науки и техники.
