Кафедра високотемпературних матеріалів та порошкової металургії

Під час та після навчання за спеціальностями "Матеріалознавство" та "Металургія" в рамках спеціалізацій «Матеріалознавство порошкових композитів і покриттів", "Комп'ютерний дизайн матеріалів та нанотехнології" та "Комп'ютеризовані технології порошкової металургії"  випускник отримує різноманітні фундаментальні та професійні знання притаманні “ІНЖЕНЕРУ”. Залежно від терміну навчання отримує звання бакалавра, спеціаліста, магістра і може працювати на посадах інженера, наукового співробітника, викладача середніх та вищих навчальних закладів, менеджера організації або проекту, виробництва продукції, її рекламування та збуту на спеціальних та машинобудівних підприємствах, науково-дослідних організаціях системи Національної академії наук України, подібних організаціях за кордоном.

Унікальність наших фахівців полягає у тому, що вони з незначними капіталовкладеннями можуть створювати прибуткові приватнімалі підприємства з виробництва порошкових композиційних матеріалів багатофункціонального призначення та зміцненню і відновленню деталей машин та механізмів у машинобудівній, будівельній індустрії, сільському господарстві та інших галузях.

Зараз жодна галузь науки, машинобудування, енергетики, електроніки і електроніки, ракетної та космічної техніки, медицини, біології та багато інших напрямів не можуть існувати без матеріалів з яких виготовляють машини та прилади, препарати, ліки тощо. У багатьох випадках, для роботи в екстремальних умовах, необхідні матеріали, що не існують в природі, які можна одержати з застосуванням методів порошкової металургії та напилювання покриттів. Такі матеріали можуть працювати в умовах температур низькотемпературної плазми (до 10000ºС), дії агресивних середовищ, високих тиску та навантажень, різноманітних видів зношування, радіаційного опромінення та багато інших. Єдиними фахівцями, які можуть створювати такі матеріали є фахівці з названої спеціальності.

Враховуючи велике різноманіття галузей застосування матеріалів, при навчанні студенти набувають базових знань з цих галузей і можуть обирати той напрям чи галузь, яким готові присвятити свої професійні знання та талант.

Виходячи з умов роботи матеріалу (галузі застосування) загальним при створенні нових матеріалів є наступні етапи:

  • створенням фізико–хімічної моделі явищ, що лежать в основі процесів отримання матеріалів та його експлуатації;
  • розробка математичної моделі, яка описує ці явища та умови експлуатації;
  • створення комп’ютерної програми на базі фізико-хімічної та математичної моделей;
  • створення комп’ютерних програм для проведення теоретичних досліджень з метою оптимізації складу матеріалів з наперед заданими властивостями та умов їх отримання.

Для вирішення цих задач студенти спеціальності набувають фундаментальих знань з фізики, хімії, фізичної хімії, фізики конденсованого стану та фізичного матеріалознавства, математики, кристалохімії, комп’ютерного моделювання та інших фундаментальних дисциплін. Також студенти вивчають цілий ряд фахових дисциплін з теорії та технології отримання композиційних матеріалів та напилювання покриттів багатофункціонального призначення.

Однією з складових підготовки фахівців за спеціальністю Композиційні та порошкові матеріали, покриття є надання їм знань, умінь та практичних навичок проведення науково–дослідних робіт. Для цього студенти вивчають дисципліни з основ та методики проведення науково–дослідних робіт з використанням сучасного обладнання з оптичної та електронної мікроскопії, проведення рентгенофазового та рентгеноструктурного аналізу, вивчення механічних, електрофізичних і інших спеціальних характеристик матеріалів, електровакуумної технології, напилювання покриттів газотермічними та іонно–плазмовими методами.

 


 

Основні галузі застосування новітніх композиційних та порошкових матеріалів

Матеріали та вироби для машинобудівної промисловості

Це різноманітні матеріали конструкційного призначення на основі сплавів заліза та його сплавів, кольорових металів, тугоплавких металів та сполук, дисперсно-зміцнені та армовані і багато інших. У цьому випадку однією з переваг таких матеріалів та виробів з них є низька матеріалоємність зумовлена тим, що виробництво їх практично безвідходне. Крім того, в окремих випадках, вироби мають склад і унікальні властивості, які можуть бути виготовлені тільки фахівцями з спеціальності. Варто згадати, що провідні світові виробники автомобілів доводять ємність деталей виготовлених методом порошкової металургії до 60-80%. А застосування кераміки або покриттів з неї при виготовленні двигунів значно збільшує їх потужність за рахунок відсутності системи охолодження.

 

Широке розповсюдження знаходять матеріали триботехнічного призначення, які працюють у вузлах тертя як фрикційні (гальмівні вузли) або антифрикційні (пари ковзання з малим коефіцієнтом тертя). Унікальність цих матеріалів і виробів з них полягає у тому, що традиційними методами литва і механічної обробки вони не можуть бути виготовлені. Такі матеріали антифрикційного призначення можуть працювати в умовах інтенсивної дії агресивних зовнішніх факторів –  високих та низьких температур, дії кислот та лугів, у вакууму (космосі).

При цьому у більшості випадків вони не потребують додаткового зовнішнього змащування за рахунок своєї властивості самозмащування зумовленої їх унікальним складом.

     

 

Матеріали для ракетної та космічної техніки

Без матеріалів виготовлених фахівцями спеціальності практично не можливе існування цієї галузі. Тільки фахівці з композиційних та порошкових матеріалів можуть розробляти матеріали та вироби з них, які працюють в умовах дії високих температур (ракетні двигуни, теплозахисні покриття на елементах ракет, космічних кораблів, літаків та інш.) та у космічному вакуумі при низьких температурах.

     

 

В окремих випадках тільки порошкові матеріали (теплові труби) можуть зменшити градієнт температур, який виникає на космічних об’єктах між освітленими і не освітленими частинами його поверхні. Тільки  ракетні двигуни (сопла ракет) виготовлені з композиційних матеріалів можуть працювати за температур 6000–10000оС

 

Матеріали для медицини

Застосуваннякомпозиційних порошкових матеріалів дозволяє вирішувати дуже актуальні питання в медицині. Тільки методами порошкової металургії можна виготовити довговічний та біосумісний інструментарій для медицини із кераміки.

        

  

Використання пористих імплантантів або порошкових покриттів вирішує проблему в хірургії стосовно їх сумісності з тканинами та приживання в організмі без тяжких наслідків у відношенні виникнення злоякісних пухлин та запальних процесів, що зумовлене проростанням тканин організму у пористу структуру матеріалу.

Завдання подовження життя і його якості стимулює інтенсивні розробки біосумісних наноматеріалів з метою їх подальшого впровадження у технічних галузях, безпосередньо пов’язаних з медициною. Чільне місце серед них займають  наноматеріали, що знаходять застосування в біології та медицині й якими займається нова галузь науки – нанобіомедицина. Вона є галуззю, яка використовує основні принципи функціонування наноматеріалів і нанотехнологій для розуміння і візуалізації процесів, що відбуваються всередині клітини та в мозку людини, а також трансформації існуючих наноматеріалів і біосиситем для медичних інструментів та засобів спрямованої доставки ліків і заміни ушкоджених ділянок живого організму.

   

Речовини у наностані допомагають у лікуванні хвороб, створенні штучних кісток та захищають від бактерій та вірусів.

   

 

Нанонаука і нанотехнології дозволяють розуміти та контролювати окремі ділянки живого організму і, як наслідок, діагностувати та лікувати окремі захворювання та замінювати ушкоджені органи.

Наноелектроніка

Наноелектроніка, яка пов'язана з розробкою архітектур і технологій виробництва функціональних пристроїв електроніки з топологічними розмірами елементів, що не перевищують 100 нм, а також з вивченням фізичних основ функціонування таких пристроїв, що не можлива без участі фахівців у галузі матеріалознавства.

Технологічні засоби і методи, найбільш придатні для створення об'єктів наноелектроніки, включають в себе як традиційно використовувані методи прецизійного осадження покриттів з газової фази, так і інші методи, зокрема, іонний синтез.

      

  

Технології наноелектроніки не тільки включають засоби і методи, раніше не відомі для мікроелектроніки, наприклад, використання нанотрубок і фулеренів, але і використовують нові методичні підходи та розробки для створення, вимірювання та аналізу параметрів наноструктурних об'єктів. До них належать, зокрема, різні методи зондової мікроскопії (тунельна, атомно-силова мікроскопія), за допомогою яких об'єкти наноелектроніки можуть як досліджуватися, так і створюватися.

Поява нанотрубок і графену, виробництвом яких займаються фахівці – матеріалознавці, визначає вигляд електронних схем майбутнього. Нанотрубка являє собою циліндричну структуру товщиною в кілька атомів, яка залежно від розміру та форми може мати властивості провідника або напівпровідника. Нанотрубки можуть надати електронним схемам революційні механічні та оптичні властивості, зробити електроніку гнучкою і прозорою. Не за горами день, коли ноутбук можна буде носити в задній кишені джинсів, потім, сівши на лавку, розгорнути до розміру газети, причому вся його поверхня стане екраном високої роздільної здатності, а після цього знову згорнути і, скажімо, перетворити на браслет на зап'ясті.

   

Графен – один з найвідоміших видів матеріалів, при створенні яких використовувалися нанотехнології. В даний час графен отримують шляхом відлущування лусочок від частинок графіту. Однак проводяться розробки фахівцями з інженерного матеріалознавства, які дозволять отримувати його в промислових масштабах.

Графен розглядається як перший кандидат для застосування в комп'ютерах, моніторах, сонячних батареях і гнучкій електроніці. Графенові транзистори стануть доступними на ринку вже починаючи з 2015 року.

Енергетика

Важко собі уявити  сучасну енергетику без композиційних порошкових матеріалів. Вони знаходять застосування в ядерній енергетиці при виготовленні ТВЕлів та конструкційних матеріалів ядерних реакторів, конструкцій радіаційного захисту, елементів конструкцій ядерних генераторів та турбін та багато іншого. Такі матеріали та вироби з них можуть бути виготовлені тільки методами порошкової металургії.

Тільки контакти з композиційних матеріалів можуть працювати в комутуючих вузлах високовольтних ліній електропередач, коли при розриванні або вмиканні електромережі виникає електрична дуга з температурою, що  сягає 6000–100000С.

Створення надпровідних матеріалів методами порошкової металургії дозволяє без значних втрат передавати електроенергію на значні відстані. Застосування таких матеріалів при створенні електродвигунів нового покоління дозволяє у рази зменшити їх розміри та матеріалоємність (вагу) при збереженні потужності.

Революцію в енергетиці робить використання паливних комірок, основним елементом яких є високопориста нікель-цирконієва кераміка. Остання може розроблятись та виготовлятись переважно фахівцями з інженерного матеріалознавства з композиційних матеріалів.

У світі набула широкого розвитку і розголос та комерціалізації технологія генерації електричної енергії з органічних видів палива - технологія паливних комірок, відповідно до якої енергія палива безпосередньо перетворюється в електричну. Ця технологія широкою ходою йде на зміну традиційним технологіям генераціі електричної енергії та двигунів внутрішнього згоряння, маючи, при цьому, інші важливі застосування.

Світовий досвід показує те, що паливним коміркам вистачає вдвічі менше кількості газу для виробництва одиниці електричної потужності ніж найкращим паро– і газотурбінним станціям. До того ж вони створюють і на порядок менше шкідливих викидів у повітря. Термін безперебійної роботи станцій на паливних комірках в десятки разів більше ніж в існуючих теплових станцій.

У поєднанні з електричними двигунами паливні комірки є ідеальними двигунами для транспортних засобів, насамперед автомобілів, паливо яким потрібно в 2–4 рази менше, ніж для найкращих автомобілів з двигунами внутрішнього згоряння. На сьогодні паливно-коміркові двигуни вже встановлюються на літаках, підводних човнах , інвалідних візках, мопедах, вантажівках, автобусах тощо. При цьому вони є легкими і тихими в роботі.

   

  

Значний внесок в енергетику різних масштабів вносять екологічно-чисті способи одержання електроенергії, серед яких використання сонячних батарей. Ключовим елементом таких батарей є матеріал - кремній заданої чистоти.

Надтверді та інструментальні матеріали

Створення за допомогою методу порошкової металургії нових надтвердих матеріалів зробили революцію в металообробці, синтезі нових матеріалів при високому тиску, дало можливість отримувати штучні алмази та інші надтверді матеріали. Це, у свою чергу, дає можливість виготовляти за участю таких матеріалів інструмент для буріння скважин, для виготовлення зносостійких елементів обладнання гірничодобувної промисловості, металургії, будівництва та інших галузей, які працюють умовах інтенсивного зношування та дії абразивів і ударних навантажень.

 
 

   

До таких матеріалів перш за все відносяться тверді сплави, які являють собою композиційні матеріали за участю твердих тугоплавких сполук (карбідів, нітридів, боридів, силіцидів), алмазів, карбіду бору та іншого. Це різноманітні різці, свердла та інші вироби багатофункціонального призначення.

Тільки фахівці з спеціальності “Композиційні та порошкові  матеріали, покриття” можуть отримувати та налагоджувати виробництво куленепробивних жилетів з карбідів кремнію та бору.

Емісійні матеріали

Емісійні матеріали мають малу роботу виходу електронів при нагріванні. Тому завдяки ним (метали, кераміка) можна створювати високоенергетичні електронно-променеві пристрої для плавлення тугоплавких матеріалів у вакуумі, їх різання. Без емісійних матеріалів неможлива робота величезної кількості приладів та установок зокрема, електронних мікроскопів, установок по термоядерному синтезу. Тільки завдяки ним  стало можливим створення єдиного в світі колайдеру, завдяки якому проводиться вивчення всесвіту.

Покриття

Необмежені можливості виникають при використанні металевих, керамічних, композиційних покриттів  багатофункціонального призначення.

Напилені покриття використовують для надання поверхням різноманітних конструкцій, деталей машин і механізмів таких властивостей, як зносостійкість, жаростійкість, корозійну стійкість, тепло- і електроізоляційні властивості та багато іншого.

 

  

Нанесення покриттів на сопла та корпуси ракет, лопатки авіаційних двигунів та газотурбінних установок

Покриття можна використовувати з метою відновлення різноманітних деталей машин та механізмів. При цьому такі деталі після відновлення можуть працювати у десятки разів довше ніж оригінали.

     

  

Нанесення покриттів на деталі машин та механізмів, мости та морські конструкції

Простота обладнання та технології для напилювання покриттів створює умови для організації приватних підприємств, які можуть бути мобільними.



Human Hair Extensions hair extensions for men paula young wigs cheap human hair wigs wigs for white women best human hair extensions Wigs for black women short wigs for black women Wigs for women
hair extensions for men women's wigs human hair wigs real hair wig wig types christie brinkley hair extensions cap wigs wigs for men lacefront wigs best wigs ken paves wigs hair extensions for men