История материаловедения

                         История материаловедения

Материаловедение – обширная область знаний, наука, которая, базируясь  на основных положениях физики твердого тела, физической химии и электрохимии, исследует и направленно использует взаимосвязь структуры и свойств для улучшения свойств применяемых материалов или для создания новых материалов с заданными свойствами.   

Вся история человечества связана с освоением и использованием в своей повседневной жизни различных  материалов. С помощью камня 500 тысяч  лет назад люди научились добывать огонь. Изготовив первые орудия из камня  и кости, человек стал обрабатывать древесину, шкуры животных, освоил обжиг  глины. Первыми металлами, которые человек научился плавить, отливать и обрабатывать, были золото (1 млн. лет до н.э.), серебро, олово (IV тысячелетие до н.э.), свинец (V тысячелетие до н.э.) и медь (VI тысячелетие до н.э.). Затем человек открыл оловянную бронзу (сплав меди и олова) и, наконец, научился получать железо (III тысячелетие до н.э.). Таким образом, каменный век уступил место медно-каменному, а затем последовала эра бронзового и железного века. Совершенствовалась и технология переплавки металлических руд: прокаливанием и ковкой полуфабрикатов научились получать кузнечное железо. 
 
    Использование энергии падающей воды для привода машин позволило нагреть металл до температуры, превышающей температуру плавления, а затем перерабатывать расплав в ковкое железо, очищая его от вредных примесей. 
 
   Применение каменного угля вместо древесного в качестве топлива при плавлении руд, а затем открытие процесса коксования (процесс переработки твёрдого топлива нагреванием без доступа кислорода) каменного угля способствовало ускоренному развитию металлургии. Возрастание спроса на машины привело к возникновению машиностроения как отрасли промышленности. 
 
    Превращение ручных мануфактур в фабрики, в которых использовали машины, привело к изменению уровня техники и технологии получения материалов. Расплавленный чугун был впервые превращен в сталь, благодаря изобретенным процессам получения стали, названных по имени их создателей, - Бессемеровский, Томасовский и Мартеновский. Рост промышленности требовал больших объемов металла и улучшения его качества. Возникла необходимость научных обобщений и рекомендаций. Так во второй половине ХIХ века (1868г.) появилась наука – металловедение.    

Основоположником металловедения и термической обработки стали  считают русского ученого-металлурга Дмитрия Константиновича Чернова (1839-1921). Он открыл полиморфизм железа ( способность вещества существовать в различных кристаллических структурах) и критические точки фазовых превращений стали (в честь него назваными критическими точками Чернова), положил фактически начало построению диаграмм состояния, установил влияние термической обработки стали на ее структуру и свойства, создал стройную теорию кристаллизации стального слитка. Развитию металловедения способствовали научные открытия и изобретения. Русский металлург П.П.Аносов в 1831г. впервые применил микроскоп для исследования стали.

Открытие рентгеновских  лучей в 1895г. и установление в 1913г. независимо друг от друга русским  кристаллографом Ю.В.Вульфом и английскими учеными отцом и сыном У.Г. Брэгг и У.Л.Брэгг условия дифракции рентгеновских лучей, позволило создать теорию и метод рентгеноструктурного анализа материалов. Это в свою очередь способствовали открытию кристаллической природы металлов и сплавов. Появилась возможность изучать и классифицировать кристаллические решетки различных материалов. 
 
      Большинство металлов было открыто в ХIХ в., чему способствовало открытие Д.И.Менделеевым периодической таблицы элементов. Но тогда немногие из открытых элементов получили промышленное применение. И только благодаря фундаментальным исследованиям в области металловедения в ХХ веке было разработано большое число сплавов, обладающих специальными свойствами: антикоррозионными, жаростойкими, жаропрочными, особыми магнитными, с «памятью» заданной формы, появились новые материалы: сверхпроводники ( материал, который при определенных условиях приобретает сверхпроводящие свойства), полупроводники (увеличение электрической проводимости с ростом температуры).  
 
      Развитие органической химии и теории химического строения вещества позволили разработать и получить искусственные полимеры и на их основе – пластмассы. Новый материал бакелит (резол) стал первым продуктом производства пластических масс, которые стали рассматривать также в качестве конструкционных материалов. Одним из направлений получения новых конструкционных материалов стало объединение с помощью различных технологий металлических и неметаллических материалов, которые стали называть композиционными. Так постепенно различные направления теории и практики создания материалов для науки и техники были объединены в один раздел научного знания – материаловедение.

Список используемой литературы

Основы материаловедения / Сажин В.Б. - М.: Теис, 2010.

                http://ru.wikipedia.org