معرفی رشته متالورژی-انجام پروژه های مهندسی مواد

محصولات فلزی و معدنی ما را احاطه کرده اند . هر روزه و در همه جا ، در خانه ، زمین های ورزشی ، در اتومبیل های خودمان ، در مدرسه یا محل کار و کارخانه . قسمت اصلی انواع ساختمان ، صنایع هوایی ، قطار ، کشتی و حتی دوچرخه ، کامپیوتر ، لوازم آشپزی و ابزار ، سکه و جواهرات ، شیپور ها و ترومپت ها ، سیم های خاردار و لوله و …. کارکرد ها بی نهایت است . وابستگی شدید دنیای مدرن بر فلزات موجب اهمیت بیشتر این دانش در دنیای دنیای امروز شده است . پیشرفت اقتصادی و صنعتی در قرن 21 ام بستگی زیادی به پیشرفت های بعدی در تکنولوژی فلزات دارد ، اگرچه مواد بسیار متنوع و جدیدی در نیمه دوم قرن بیستم ظهور کردند . مهندسی مواد علم و تکنولوژی فرآوری مواد به منظور استخراج ، تصفیه و بازیافت مواد است . همچنین علم مواد با کشف و طراحی مواد جدید جامد سروکار دارد و برای این منظور از فیزیک ، شیمی و مهندسی کمک می گیرد . بسیاری از مشکلات علمی جامعه امروز مربوط به محدودیت مواد موجود است . بنابراین علم مواد اهمیت خاصی پیدا کرده است . دانشمندان علم مواد بر اینکه تاریخچه یک ماده ( فرآوری آن ) چه تاثیری بر ساختار آن دارد و بنابراین خواص و کارکرد آن چگونه تغییر می کند تاکید دارند . این فرایند ها شامل توسعه و استفاده از فلزات و آلیاژهایی است که خواص مشخصی دارند .

متالورژی محدوده ای از مهندسی و علم مواد است که رفتار فیزیکی و شیمیایی عناصر فلزی ، ترکیبات بین فلزی و مخلوط های آن ها را ( که آنرا آلیاژ نیز می گویند ) بررسی می کند . همچنین متالورژی ، تکنولوژی فلزات است . یعنی روشی که علم بر تولید فلزات و مهندسی اجزای فلزی به منظور استفاده در محصولات برای مصرف کنندگان و تولید کنندگان اعمال می شود . تولید فلزات شامل فرآوری سنگ معدن به منظور استخراج فلز محتوی و مخلوط کردن فلزات با عناصر دیگر جهت تولید آلیاژ می باشد . متالورژی از حرفه ی فلز کاری متمایز است ، اگرچه فلز کاری برای پیشرفت های صنعتی به متالورژی نیازمند است .

سه گرایش در رشته مهندسی و علم مواد در مقطع کارشناسی وجود دارد که عبارتند از : متالورژی صنعتی ، متالورژی استخراجی و سرامیک که در زیر به صورت مختصر به آن ها پرداخته می شود .

متالورژی صنعتی گرایشی از رشته مهندسی مواد است که به طور کلی به انواع کاربرد صنعتی علم مواد می پردازد . برای مثال در این شاخه از مهندسی و علم مواد دانشجویان اطلاعات جامعی در باره ی انواع مواد با کاربرد های صنعتی مخصوصاً فولاد ها و چدن ها که در زمره ی آلیاژهای آهنی قرار می گیرند و همچنین انواع آلیاژ های غیر آهنی مانند آلومینیوم ، کروم ، مس ، منیزیم ، نیکل و … را فرا می گیرند . همچنین آشنایی با خواص فیزیکی و شیمیایی انواع این آلیاژ های ، روش های مختلف شکل دادن و همچنین نحوه مطالعه فلزات نیز جزو دروس الزامی در این گرایش از مهندسی مواد است .

متالورژی استخراجی شاخه ای از علم مواد است که به استخراج فلزات از کانی و تصفیه فلز خام استخراج شده به حالتی با خلوص بالا تر می پردازد . جهت تبدیل اکسید یا سولفید به فلزی خالص تر ، کانی باید به صورت فیزیکی ، شیمیایی یا الکترولیتی احیا شود . در متالورژی استخراجی سه فرایند هیدرو متالورژی ، پیرومتالورژی و الکترومتالورژی نقش عمده ای بازی می کنند . در هیدرومتالورژی از محلول های آبی به منظور استخراج فلزات از کانی استفاده می شود . پیرومتالورژی از فرایند های دما بالا برای رخ دادن واکنش های شیمیایی بین گاز ها ، جامدات و مواد مذاب استفاده می کند و نهایتا الکترومتالورژی شامل فرایند هایی است که در یک سلول الکترولیتی به منظور استخراج فلزات به کار می رود . بر خلاف تصور عام ، گرایش متالورژی استخراجی به کار در معدن نمی پردازد و آن بخش از استخراج متعلق به مهندس معدن است . وظیفه متالورژ استخراجی جدا کردن فلزات مورد نظر از سنگ معدن های استخراج شده با کمترین هزینه و در کمترین زمان ممکن است . دروس تخصصی این رشته مشترکات زیادی با گرایش متالورژی صنعتی دارند ، اما دانشجویان این گرایش در حوزه های تولید و تصفیه فلزات اطلاعات بیشتری خواهند داشت .

برای آشنا شدن با گرایش سرامیک در رشته ی مهندسی مواد ، ابتدا باید بدانیم سرامیک چیست ، سرامیک ماده ای است که فلزی یا آلی نیست . سرامیک ها معمولاً سخت و غیر واکنش زا هستند و می توان با استفاده از گرما آن ها را فشرده کرد و شکل داد . نمونه ای از مواد سرامیکی که همه روزه در دسترس ما قرار دارند عبارتند از آجر ، شیشه و سیمان . از مواد سرامیکی در صنایع الکتریکی استفاده می شود و می توانند نقش نیمه رسانا ، ابر رسانا و یا عایق را بازی کنند . کاربرد های بسیار متنوع دیگری مانند فیبر های نوری ، مفاصل مصنوعی ، لوازم آشپزخانه ، سنسور های شیمیایی و غیره وجود دارد . دانشجویان این گرایش علاوه بر دروس مشترک با گرایش های صنعتی و استخراجی ، دروسی نظیر آشنایی با مواد دیر گداز یا خواص مواد سرامیکی و همچنین آشنایی با فرایند ساخت آن ها را فرا خواهند گرفت .

رشته مهندسی مواد در مقطع کارشناسی ارشد به 9 زیر گروه تقسیم می شود .

یکی از پر تقاضا ترین گرایش های این مقطع ، گرایش جوشکاری است که دانشجو در طی تحصیل در این گرایش به صورت تخصصی با طراحی نحوه ی اتصال قطعات با استفاده از روش های متفاوت جوشکاری ، انواع عیوب جوش ، علل تخریب اتصالات ، آزمایش های مربوط به کنترل کیفی جوش و … آشنا می شود . از دروس ارائه شده در این مقطع می توان به روش های جوشکاری و متالورژی جوشکاری اشاره کرد .

در گرایش خوردگی و حفاظت از مواد دانشجویان به روش های مورد استفاده در صنعت به منظور مقاوم سازی آلیاژهای مختلف با استفاده از روش های متفاوت و همچنین طرق جلوگیری از پدیده مخرب خوردگی می پردازند . از موضوعات مورد بحث در این گرایش بازدارنده های خوردگی ، حفاظت کاتدی و انواع پوشش های مورد استفاده برای حفاظت از مواد می باشد ، از جمله دروس ارائه شده در این گرایش می توان به الکتروشیمی و حفاظت اشاره کرد .

گرایش شناسایی و انتخاب مواد نیز از گرایشات پر تقاضای مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی مواد است . از آنجایی که وظیفه فارغ التحصیلان این گرایش طراحی و ارائه روش های ساخت مواد است ، اطلاعات گسترده ای در این گرایش درباره ی موضوعات مختلف در مهندسی مواد به دانشجویان تدریس می شود . از مزایای این گرایش این است که فارغ التحصیلان این گرایش در حوزه ی گسترده ای از تخصص می توانند مشغول به کار شوند .

دانشجویان گرایش ریخته گری مقطع کارشناسی ارشد مهندسی مواد در انواع حوزه مربوطه ریخته گری فلزات اعم از آهنی یا غیر آهنی از جمله انجماد فلزات ، طراحی قالب ، انواع عیوب و روش های جلوگیری از به وجود آمدن آن ها ، انواع روش های ریخته گری و نحوه انتخاب بهترین روش برای قطعه و فلز مورد نظر ، شبیه سازی فرایند های ریخته گری مانند پر شدن قالب و انتقال حرارت تخصص پیدا می کنند .

دانش آموختگان گرایش شکل دهی فلزات در زمینه طراحی و تحلیل و کنترل فرایند های مختلف شکل دهی از جمله آهنگری ، نورد ، اکستروژن ، شکل دادن ورق و مانند آنها تخصص پیدا می کنند . در دروس تخصصی این رشته به تحلیل رفتار فلزات در حین شکل دهی ، تحلیل قابلیت شکل پذیری و کارپذیری سرد و گرم فلزات پرداخته می شود . دانشجویان این رشته نیاز به اطلاعات ریاضی بیشتری نسبت به سایر گرایش های مقطع کارشناسی ارشد مهندسی مواد خواهند داشت .

در گرایش استخراج فلزات دانشجویان به بررسی فرایند های استخراج از جمله پیرومتالورژی و هیدروالکترومتالورژی در سطوح بالاتر و پیشرفته تری می پردازند . فارغ التحصیلان این گرایش قابلیت شبیه سازی فرایند های استخراج فلزات و بررسی فنی و اقتصادی تولید فلزات را به دست می آورند .

در گرایش سرامیک ، دانشجویان در حوزه تخصصی ساختار ، خواص و نحوه تولید سرامیک ها ، انواع سرامیک های مهندسی پیشرفته و کاربرد آن ها آشنا خواهند شد . از دروس تخصصی این گرایش می توان به اصول مهندسی سرامیک ، انواع فرایند نوین ساخت سرامیک ها و سرامیک های مهندسی پیشرفته اشاره کرد .

گرایش بیومواد مربوط به استفاده از مواد مختلف به منظور بهبود کارکرد بدن انسان است . از آنجایی که در انتخاب مواد مورد استفاده در بدن حساسیت خاصی لازم است ، فارغ التحصیلان این گرایش به مسائل مطرح شده در مورد کنش مواد با بدن انسان ، خواص مکانیکی مواد و فعالیت شیمیایی آن موارد در محیط بدن می پردازند و به کاربرد صحیح مواد در بدن انسان و تجهیزات پزشکی و اعضای مصنوعی بدن آشنا می شوند .

گرایش نانو مواد یکی از گرایش های نوپای رشته مهندسی مواد است که زمینه تحقیقاتی آن در داخل و خارج از ایران بسیار گسترده و مدرن است . نانو مواد ، موادی هستند که شامل ذرات نانویی با اندازه کمتر از 100 نانو متر در حداقل یک بعد باشند . نانومواد در زمینه های مختلف کاربرد های بسیار متفاوتی پیدا کرده اند . مواد در اندازه های نانو خواص متفاوتی از نظر اپتیکی ، الکترونیکی و مکانیکی دارند . دانشجویان این گرایش از مهندسی مواد با روشهای شناسایی نانو مواد ، فرایند های تولید و خواص نانومواد آشنایی پیدا می کنند .

در انتها گروه دانشجویان برتر شریف متخصص در انجام پروژه های دانشجویی این افتخار را دارد که تمامی پروژه های رشته مهندسی مواد را توسط فارغ التحصیلان بر این رشته با بالاترین کیفیت ممکن انجام می دهد .