|
Materialshunoslik va yangi materiallar texnologiyasi
|
| bet | 13/157 | | Sana | 16.12.2023 | | Hajmi | 24,24 Mb. | | #120531 |
Bog'liq 6,20 mavzulr slaydNazorat savollari:
“Materialshunoslik va yangi materiallar texnologiyasi” yo’nalishining davlat ta’lim standarti va o’quv rejalari haqida ma’lumot bering.
O’quv fanlari va ularning dasturlari haqida ma’lumot bering.
“Materialshunoslik va yangi materiallar texnologiyasi” yo’nalishi bo’yicha tayyorlanadigan mutaxassislarga qo’yilgan talablar qanday?.
Kasbiy faoliyat ob’ektlariga misollar keltiring.
3-mavzu. Materialshunoslik haqidagi fanning
rivojlanish tarixi
Reja:
“Materialshunoslik” fanining rivojlanishiga hisa qo’shgan dunyoning yetakchi olimlari haqida ma’lumotlar.
“Materialshunoslik” sohasida yetakchi horijiy davlatlar va Respublikamizda olib borilayotgan ilmiy tadqiqot ishlari.
“Materialshunoslik” fanining rivojlanishiga hisa qo’shgan yetakchi o’zbek olimlari haqida ma’lumotlar.
Tayanch iboralar: materialshunoslik, yangi materialar, ilmiy tadqiqot ishlari, materiallar, materiallarning turlari, metallar, nometallar.
Materialshunoslik fanining rivojlanishiga hisa qo’shgan dunyoning yetakchi olimlari haqida ma’lumotlar. Yetakchi horijiy davlatlar va Respublikamizda materialshunoslik sohasida olib borilayotgan ilmiy tadqiqot ishlari. Materialshunoslik fanining rivojlanishiga hisa qo’shgan yetakchi o’zbek olimlari haqida ma’lumotlar.
Fan–texnika taraqqiyoti natijasida iqtisodiyot va mashinasozlik sanoati jadal rivojlanmoqda. Iqtisodiyot va sanoatning rivojlanishi mustahkamligi yuqori, ishlatishga qulay, arzon, puxta materiallarni izlab topish va ularning chidamliligini oshirish ustida jiddiy izlanishlar olib borishni taqozo etadi.
Materiallarning ular qotishmalarining tarkibi, tuzilish va hossalarini, shuningdek ularning tuzilishi bilan hossalari orasidagi bog’lanishlarni hamda ularni puxtalash usullarini o’rganadigan fan materialshunoslik deyiladi. Kundalik hayotimizda materiallar ichida eng ko’p metallar ishlatiladi. Metallar insoniyatga qadim zamonlardan ma’lum bo’lib, kishilik jamiyati moddiy madaniyatining rivojlanishida g’oyat katta o’rin tutadi. Darhaqiqat, iqtisodiyotning metallar ishlatilmagan biror sohasi yo’q.
Mashina detallari uchun material tanlash masalasi va ularga ishlov berish texnologik jarayonida bir–biriga zid bo’lgan masalalar mavjud. Masalan, uzoq muddat davomida xavf–xatarsiz ishlashni ta’minlay oladigan mashina–mexanizmlar yaratishda qo’llaniladigan detallar arzon, ixcham, bejirim, puxta bo’lishi bilan bir qatorda yuqori sifatli materiallardan tayyorlanishi lozim. O’z–o’zidan ravshanki, bunday materiallarga ishlov berish tannarxning keskin oshishiga sabab bo’ladi.
Bunday murakkab muhandislik muammolarini yechishda, materialshunoslik fani muhim ahamiyat kasb etadi. Qolaversa, bu fan ko’pgina muhandislik fanlariga boshlang’ich asos bo’ladi. Kelgusida malakali xodimlar bo’lib yetishishni niyat qilgan har bir o’quvchidan materialshunoslik fanini puxta o’zlashtirish talab etiladi.
Materiallar bizning xayotimizda ko’pchilik o’ylagandan ko’ra chuqurroq o’rin egallaydi. Kundalik xayotimizdagi zarur elementlar transport, uy-joy, aloqa vositalari, oziq ovqat ishlab chiqarish bularning barchasi u yoki bu darajada kerakli materiallarni tanlashga bog’liq. Tarixdan ma’lumki jamoatchilikning yuksalishi va rivojlanishi insonlarning mavjud talablarini qondirish uchun materiallarni ishlab chiqarish va qayta ishlash bilan bog’liq. Avvalgi davrlar xattoki insonlar ishlatishni o’rgangan materiallar nomlari bilan nomlangan – tosh davri, bronza davri, temir davri1.
Insoniyat paydo bo’lishining erta davrlarida insonlar juda kam sonli materiallardan foydalanganlar. Bular tabiatda mavjud ta’biy materiallar edi – toshlar, daraxt, loy, hayvon terisi va boshqalar.
Qadim–qadim zamonlarda odamlar tosh, suyak kabi materiallarni ish quroli sifatida ishlatishgan. Bu materiallarni qayta ishlab, yerga ishlov berishda va ov qurollari yasashda foydalanganlar. Asta–sekin yog’och, teri va loy kabi materiallardan foydalanish o’zlashtirilgan. Bronza davrida metallurgiya sanoati paydo bo’ldi. Metall qotishmalarining tarkibini o’zgartirib, ularning xossalarini boshqarish mumkinligi ma’lum bo’ldi va bu amaliyotda ishlatila boshlandi. Temir davriga kelib Osiyoda, O’rta Yer dengizi atrofida va Xitoy hududlarida ilk bor metallarni qayta ishlaydigan korxonalar vujudga kela boshladi.
O’rta yer dengizi havzasida bronza asridayoq temir keng qo’llanilganligini amerikalik olim Jeyn Ualьdbaum ishonchli dalilar bilan isbotlab berdi. Ammo uning tarkibida uglerod miqdori kam bo’lganligidan u sifat jihatidan bronzaga tenglasha olmagan va asosan oshxona anjomlari tayorlash uchun material bo’lib xizmat qilgan. Qadimgi Tailand aholisi temir bilan eramizdan taxminan 1600 yil avval tanish bo’lgan ekanlar. Qadimgi Yapon metallurglari bundan bir yarim ming yil ilgari ham temir olish usulini bilishgan, ular uchun tarkibida juda ko’p miqdorda temir bo’lgan oddiy qum temir ishlab chiqarishda dastlabki xom ashyo bo’lgan (Okayama prefekturasi). Qadimgi greklar esa metallarni ikkilamchi xom ashyo sifatida ishlatishga yetarlicha etibor berishgan (3000 yil oldin). Afrikadagi Viktoriya ko’lining g’arbiy sohilida bundan 2000 yil muqaddam metall suyuqlantirilgan 13 ta metallurgiya pechlari topilgan bo’lib, ularda havo puflash yo’li bilan po’lat olishga imkon bergan.
Suv va havoning ishlatilishi metallshunoslik sanoatida yangi bosqichning rivojlanishida asos bo’ldi. Metallni eritib, uni tozalash, puflash uchun havodan foydalanish, suyuqlantirilgan metallar haroratini oshirishga imkon yaratdi. Natijada metallar zararli qo’shimchalardan tozalanib, ularning sifati yaxshilandi.
1856–yilda G. Bessemer, 1878–yilda S.Tomas va 1864–yilda P. Marten po’lat olishning yangi usullarini yaratishdi. 1856 yilning 12 fevralida ingliz ixtirochisi Genri Bessmer suyuqlantirilgan cho’yanni havo bilan dam berib tozalagani uchun patent oldi. “Men shuni ixtiro qildimki, deb yozgan edi Bessmer, agar metallga yetarli miqdorda atmosfera havosi yoki kislorod kiritilsa, u suyuq metall zarrachalarining kuchli yonishiga sabab bo’ladi, temperaturani saqlab turadiki yoki uni shu darajagacha oshiradiki, bunda metall cho’yan holatidan po’lat holatiga yoki bolg’alanuvchi temir holatiga o’tish vaqtida yoqilg’i ishlatilmasdan suyuq holida qoladi”.
Jahon metallurgiyasi rivojida juda katta rolь o’ynagan, iste’dodli ingliz ixtirochisi nomini texnika tarixiga abadiy yozilishiga sabab bo’lgan quyma po’lat olishning bu yangi usuli hayotda shu tariqa o’ziga yo’l ochgan edi.
Rus olimi P.P. Anosov metallarning xossalari ularning kristall tuzilishiga bog’liqligini aniqladi va birinchi bo’lib metallarni ichki tuzilishini o’rganishda mikroskopdan foydalandi. Yuqori sifatli po’lat olishda ayniqsa P.P. Anosovning xizmatlari katta.
Metallshunoslik fanining rivojlanishida rus olimi D.K. CHernovning fazalar o’zgarishi haqidagi nazariyasi juda katta turtki bo’ldi.
Temir uglerodli qotishmalarni va termik ishlov berish protsesslarini o’rganish 1868 yilda e’lon qilingan D.K. CHernovning “Lavrov va Kalakutsiyning po’lat va po’latdan ishlangan obzori hamda ushbu soha bo’yicha D.K. CHernovning o’z tadqiqotlari” maqolasi bilan boshlanadi. D.K.CHernov birinchi bo’lib po’latda kritik nuqtalar borligini ko’rsatdi va temir-tsementit diagrammasi haqida dastlabki tushunchani berdi. Keyinchalik temir-uglerodli qotishmalarni qurishga F. Osmond, Le-SHatelьe (Frantsiya), R. Austen (Angliya), A.A. Baykov va N.T. Gudtsov (Rossiya), Rozenbaum (Gollandiya), P. Gerens (Germaniya) va boshqalarninng ishlari bag’ishlandi.
Nemis olimi Ledeburning metallar strukturasi tushunchasi, ingliz fiziklari F.Laves hamda V.Yum–Rozerning yangi turdagi fazalarni kashf etishi fan rivojida katta hissa bo’ldi.
Ichki yonuv dvigatellari kashf etilishi mashinasozlik, avtomobilsozlik, samolyotsozlik va raketasozlik sanoatlari rivojlanishida muhim asos bo’ldi. Tabiiyki, sanoatning rivojlanishi yangi materiallar yaratish, ularning xossalarini yaxshilash ustida tinmay izlanishlar olib borishni talab etdi. Natijada takomillashgan domna pechlari, po’lat eritiladigan marten pechlari barpo etildi. Po’latlarni payvandlash mumkinligini N.N. Benardos va N.G. Slavyanovlar ilmiy nuqtayi nazardan isbotlab berdilar.
Rus olimi A.M. Butlerov tomonidan 1881–yilda yaratilgan jismlarning kimyoviy tuzilish nazariyasi asosida quyi molekulali organik kimyoviy moddalardan polimerlar olish mumkinligi isbotlandi.
S.V. Lebedev 1909–yilda xossalari jihatidan tabiiy kauchukka yaqin materialni sun’iy ravishda oldi. Hozirgi vaqtda texnika rivojini sun’iy materiallarsiz tasavvur qilish qiyin. O’tkazuvchanligi yuqori materiallar, yarim o’tkazgichlar, sun’iy olmos hamda uglerod asosidagi boshqa materiallar kashf etildi.
Domna pechlarida sodir bo’ladigan oksidlanish–qaytarilish jarayonlari natijalarini hisobga olish mumkinligi, materiallar tuzilishi va texnologik jarayon haqidagi bilimlar yanada boyidi.
Turli ferroqotishmalar olish, po’lat olishning elektrometallurgiya usullaridan foydalanish po’lat sifatini oshirdi va juda ko’p legirlangan po’latlar olish imkoniyatini yaratdi.
Qotishmalar mustahkamligini oshirishning yangi usullari kashf etildi. Termik–mexanik, mexanik–termik va ikki marta qayta kristallash usulida termik ishlov berish kabi ilg’or texnologik jarayonlar yaratildi. Korroziyabardosh, olovbardosh, maxsus magnit xossalarga ega bo’lgan va ma’lum geometrik shakllarni "esida" saqlab qoluvchi qotishmalar kashf etildi.
Vaqt o’tib odamlar tab’iy mahsulotlarni o’rnini bosuvchi materiallarni ishlab chiqarishni o’rgandilar. Bular keramika va turli metallar ya’ni yangi materiallar edi. Keyinchalik aniqlanishicha materiallarning tarkibida termik ishlash natijasida yoki turli qo’shimchalar qo’shilishi natijasida o’zgarish yuzaga kelar ekan. U vaqtlarda matreiallar juda kam miqdorda ishlatilish maqsadi va ularning sifatiga ko’ra aniqlangan. Olimlarning ta’kidlashicha tarkibiy elementlar va material tashkil etuvchilar orasida bog’liqlik mavjud. Ushbu qarashlar taxminan 100 yil avval vujudga kelgan bo’lib, buning natijasida insonlar materiallar tavsifini baxolashni o’rgandilar. Buning bari minglab maxsus tarkibli materiallar vujudga kelishiga olib keldi va eng murakkab zamon talablarining qondirilishiga sabab bo’ldi. Bizning davrda xam foydalanilayotgan materiallar sirasiga metallar, polimerlar, shisha va tola kiradi.
Xayotimizni yaxshilashga xizmat qilayotgan zamonaviy texnologiyalarning ravnaqi mavjud materiallarga bog’liq. Material turini aniqlash yangi texnologiyalarning rivojlanishiga xizmat qiladi. Masalan, avtomobilsozlik sanoati po’latlar va shu kabi boshqa materiallarning qayta ishlanishisiz vujudga kelmas edi. Bizning davrimizda ko’p sonli murakkab elektron qurilmalar, yarim o’tkazgich materialidan foydalanilgan komponentlar ishlatilishi xisobiga rivojlanmoqda.
Masalan, maxsus texnologik, kimyoviy va fizikaviy xossalarga ega bo’lgan materiallar va qiyin eriydigan metallarning yuqoridispers kukunlari asosida yangi qotishmalar olishga yo’naltirilgan ilmiy tadqiqotlar yo’nalishda ilmiy izlanishlar jahonning yetakchi ilmiy markazlari va oliy ta’lim muassasalari, jumladan, A.A. Baykov nomidagi metallurgiya va mashinasozlik institutida (Rossiya), RFA kimyo institutining ural bo’limida (Rossiya), Yaponiya metallurgiya instituti (Yaponiya), Amerika fan va texnologiyalar universiteti (AQSH), Nagoya universiteti (Yaponiya), Angliya texnologiyalar universiteti (Angliya), Belorussiya Milliy texnika universiteti (Belorussiya), I.N. Frantsevich nomidagi materialshunoslik muammolari instituti (Ukraina), Toshkent davlat texnika universiteti (O’zbekiston) tomonidan olib borilmoqda.
Qiyin eriydigan metallarning yuqoridispers kukunlari asosida yangi qotishmalardan maxsus texnologik, kimyoviy va fizikaviy xossalarga ega bo’lgan qattiq qotishmali asboblarni olish va ularni turli sohalarda qo’llashga oid jahonda olib borilgan tadqiqotlar natijasida qator, jumladan, quyidagi ilmiy natijalar olingan: turli qiyin eriydigan metall hamda birikmalar nanokukunlarini va qattiq qotishmalarda nanostrukturalarni olish texnologiyasi ishlab chiqilgan (Metallurgiya va materialshunoslik instituti, Fanlar akademiyasi Issiqlik fizikasi instituti, Rossiya); Ni:Mo ning turli nisbatlarida qattiq qotishmalarning xossalarini aniqlash (RFA kimyo institutining Ural bo’limida, Rossiya); volьframsiz nikelь-molibden bog’li va ko’p komponentli titan karbidli, vanadiy, volьfram, niobiy asosli karbidlar turli nisbatda taklif qilindi (Gruziya politexnika instituti, Gruziya); past induktsionli transformator qurilmalaridan foydalanib nanostrukturali qattiq qotishmalar olish va turli qiyin eriydigan metallarni olish texnologiyalari ishlab chiqildi (RFA issiqlik fizikasi instituti, Rossiya); qattiq qotishmali konstruktsion materiallar tarkibi ishlab chiqilgan (Toshkent davlat texnika universiteti, O’zbekiston); kukun metallurgiyasi usulida tayyorlangan Mo-TiC-Ni-W-Fe sistemali yangi pishirilgan qotishmadan asboblar ishlab chiqarish texnologiyasi ishlab chiqilgan (Toshkent davlat texnika universiteti, O’zbekiston).
Xorijlik olimlar X. Shreter, R. Kiffer, T. Shtraux, P. Rautal, Dj. Norton, P. Shvarskop, Dj. Gerlend, Suzuki, Kubota, S. Takeda, K. Gerber, H. Kroto, Dj. Gyorlend va boshqalar qattiq qotishmalar yaratish bo’yicha ilmiy tadqiqot ishlarini olib borishgan, lekin ko’pchilik qiyin eriydigan metallarning yuqoridispers kukunlari asosida pishirish uslubi bilan o’zida optimal mustaxkamlik va plastiklikni mujassamlashtirgan qattiq qotishmali asbobni yaratish yo’nalishida tadqiqotlar yetarli darajada olib borilmagan. Germaniyalik olim X. Shreter pishirilgan qattiq qotishmalarni rivojlanishiga muhim qadam qo’ydi. Metallurgiya va materiallarga ishlov berish sohasida ilmiy maktabni rivojlantirish mustaqil davlatlar hamdo’stligi mamlakatlari olimlariga tegishli. Rossiya olimlari G.A. Meerson va L.P. Malkov raxbarligi ostida Elektrolampa zavodida (Rossiya) qattiq qotishmalarning birinchi namunalari olingan. Materiallarga ishlov berish va metallurgiya sohasidagi plazma texnologiyasi rivojlanishi nanostrukturali materiallarni yaratish bo’yicha ilmiy tadqiqotlarning rivojlanishida ikkita muhim voqea: skanerlovchi tunnelь mikroskopining yaratilishi va uglerodning tabiatda yangi shaklda mavjudligining ochilishi katta ahamiyatga ega bo’lib, bu materiallar tuzilishini tadqiq etishda yangi usul hamda qurilmalardan foydalanish, tunellashning kvant effekti nazariyasining qo’llanilishi monokristallar yuzasidagi atom-molekulyar tuzilishini nanometr oraliqdagi o’lchamlarda ko’rish imkonini bergan.
O’zbek olimlaridan To’raxonov, V.A. Mirboboev, I. Nosir, E.O. Umarov, A.A. Muxamedov, R.U. Kalamazov, V.V. CHekurov, S.D. Nurmurodov, F.R. Norxo’jaev. U.A. Ziyamuxamedova va ularning shogirdlari “Materialshunoslik” fanini rivojlanishiga xissa qo’shishgan va adabiyotlar yaratishgan, konstruktsion materiallar yaratish bo’yicha ilmiy izlanishlar olib borishgan. R.U. Kalamazov metall, birikma va qotishmalarning nanokukunlarini olish, ularning morfologiyasi, struktura hamda faza tarkiblarini o’rganish bo’yicha ilmiy tadqiqotlar olib borgan. V.V.CHekurov turli sharoitlarda ishlashga mo’ljallangan quyma bimetall kompozitlarni yaratishda tarkib, struktura va xossalarining shakllanishida issiqlik fizikasi hisoblarini tadqiq etgan.
S.D. Nurmurodov va uning shogirdlari volьframning ulьtradispers kukunlaridan konstruktsion materiallar olish bo’yicha ilmiy-tadqiqot ishlarini olib borgan.
|
| |
