Наука материаловедение, ее содержание

Материаловедение – это наука, изучающая строение и свойства материалов и устанавливающая связь между их составом, строением и свойствами и поведение материалов в зависимости от воздействия окружающей среды.

Материаловедение можно отнести к тем разделам физики и химии, которые занимаются изучением свойств материалов. Кроме того, эта наука использует целый ряд методов, позволяющих исследовать структуру материалов. При изготовлении наукоемких изделий в промышленности, особенно при работе с объектами микро- и нано- размеров необходимо детально знать характеристику, свойства и строение материалов. Решить эти задачи и призвана наука – материаловедение.

Общая классификация материалов, изучаемыз материаловедением выглядит следующим образом:

  • металлические материалы, 
  • неметаллические материалы и
  • композиционные материалы.

Металлические материалы подразделяются на группы в соответствии с тем компонентом, который лежит в их основе:

  1. Материалы черной металлургии (черные металлы): сталь, чугуны, ферросплавы - сплавы, в которых основной компонент – железо.
  2. Материалы цветной металлургии (цветные металлы): алюминий, медь, цинк, свинец, никель, олово и остальные металлы за исключением черных металлов.

Металлы и металлические сплавы составляют основу современной техники.Сегодня металлы являются самым универсальным по применению классом материалов. Для того чтобы повысить качество и надежность изделий, требуются новые материалы. Для решения этих проблем применяются композиционные, полимерные, порошковые материалы.

Неметаллические материалы: резина, стекло, керамика, пластические массы, ситаллы.

Композиционные материалы являются составными материалами, в состав которых входят два и более материалов (например, стеклопластики).

Существует классификация материалов в зависимости от вида полуфабрикатов: листы, порошки, гранулы, волокна, профили и т. д.

Знание структуры и свойств материалов приводит к созданию принципиально новых продуктов и даже отраслей индустрии. Однако и классические отрасли также широко используют знания, полученные учеными-материаловедами для нововведений, устранения проблем, расширения ассортимента продукции, повышения безопасности и понижения стоимости производства.

Методы, используемые материаловедением: металлографический анализ, электронная микроскопия, зондовая микроскопия, рентгеноструктурный анализ, механические свойства, калориметрия, ядерный магнитный резонанс, термография и т. д.

Направления исследований материаловедения:

1. Нанотехнология – создание и изучение материалов и конструкций размерами порядка нескольких нанометров.

2. Кристаллография – изучение физики кристаллов, включает:

  • изучение нарушений структуры кристаллов (дефекты кристаллов), включения посторонних частиц и их влияние на свойства основного материала кристалла;
  • технологии дифракции, такие как рентгеноструктурный анализ, используемые для изучения фазового состояния вещества.

3. Металлургия (металловедение) – изучение свойств различных металлов.

4. Изучение керамических материалов, включает:

  • создание и изучение материалов для электроники, например, полупроводники;
  • структурная керамика, занимающаяся композитными материалами, напряжёнными веществами и их трансформациями.

5. Изучение биоматериалов – исследование материалов, которые можно использовать в качестве имплантантов в человеческое тело.