История развития науки о материалах

1. История развития науки о материалах. Роль отечественных ученых и производственников в развитии материаловедения.

МАТЕРИАЛОВЕ́ДЕНИЕ, научная дисциплина, изучающая закономерности образования различных материалов (элементарных веществ, растворов, соединений, сплавов) в равновесных и неравновесных условиях, влияние химического и фазового состава, атомной структуры и структурных дефектов фаз на свойства материалов, а также разрабатывающая научные и практические пути воздействия на их фазовый состав, структуру и физико-химические свойства. 

Материаловедение изучает  основные физические процессы, протекающие  в материалах при воздействии  на них электрического, магнитного или тепловых полей и механических напряжений; зависимость электрических, механических и других свойств материалов от их химического состава и строения; описывает свойства материалов, применяемых  в производстве и в быту.

Материаловедение условно  разделяют на теоретическое и прикладное. Теоретическое материаловедение изучает общие закономерности взаимосвязи структуры и свойств материалов и процессов, приводящих к изменению их строения и свойств при внешних воздействиях. Оно базируется на интеграции достижений физики, химии, физической химии, электрохимии, металлофизики и других естественных наук.

Прикладное материаловедение изучает частные вопросы изменения  и формирования структуры и свойств  различных материалов в процессе из получения, обработки и эксплуатации.

История развития общества связана с историей освоения материалов, технологии их получения и обработки Каменный, Бронзовый, Железный века.

Материаловедение, как прикладная наука, сформировалась на рубеже 18—19 веков. В 19 в. материаловедение достигло теоретического уровня естественных наук, переплетаясь с их прикладными областями —  кристаллографией, металлофизикой. Материаловедение 19 в. — это, в первую очередь, материаловедение металлов — металловедение. Важнейшую роль в развитии этого направления сыграли многие русские ученые – инженеры например Павел Павлович Аносов - известен работами по высококачественной литой стали, создал новый метод её получения, объединив науглероживание и плавление металла, Раскрыл утерянный в средние века секрет изготовления булатной стали, автор книги «О булатах» (1841), впервые применил микроскоп для исследования строения стали (1831) и Дмитрий Константинович Чернов  - основоположник металловедения и теории термической обработки стали в России. Открыл критические точки фазовых превращений стали (так называемые точки Чернова). Установил влияние термической обработки стали на её структуру и свойства. Создал стройную теорию кристаллизации стального слитка. Мысль Д. К. Чернова о возможности выплавки железа и стали непосредственно из руды, минуя получение промежуточного продукта - чугуна, сейчас получает реальное воплощение в успешных опытах советских металлургов-сталеплавильщиков

20 век — век открытия  и создания новых материалов, обладающих уникальными свойствами. Появляются новые направления  прикладного материаловедения, изучающего  закономерности, определяющее строение  и свойства различных материалов (полупроводников и диэлектриков, конструкционных материалов и  материалов, различных композитов  и полимеров и т. д.), возникает  космическое материаловедение и  т. д. В 30-е – 40-е годы 20 в. начало формироваться материаловедение  полупроводников. Успех развития  полупроводниковой техники и  связанных с ней отраслей (электроники,  энергетики и др.) в значительной  мере определяется достижениями  в области разработки и получения  полупроводниковых сплавов с  определенными стабильными электрофизическими, механическими и другими свойствами. Важные исследования в области материаловедения полупроводников выполнены научными школами академика Абрама Федоровича Иоффе - физик, организатор науки, создатель советской физической школы («отец советской физики»), по инициативе Иоффе начиная с 1929 были созданы Физико-технические институты в крупных промышленных городах: Харькове, Днепропетровске, Свердловске и Томске, является Героем Социалистического Труда (1955), заслуженный деятель науки РСФСР (1933), лауреат Сталинской премии (1942), Ленинской премии (посмертно, 1961), Иоффе был членом многих академий наук: Гёттингенской (1924), Берлинской (1928), Американской академии наук и искусств (1929), почётным членом АН Германии «Леопольдина» (1958), Итальянской АН (1959), почётным доктором Калифорнийского университета (1928), Сорбонны (1945), университетов Граца (1948), Бухареста и Мюнхена (1955), и академика Николая Петровича Сажина - металлурга, академика АН СССР (1964), Герой Социалистического Труда (1967), труды по технологии редких металлов, чистых веществ и полупроводниковых материалов, получившего Государственную премию СССР (1946, 1952) и Ленинскую премию (1961), а в области металловедения — научными школами академика Георгия Вячеславовича Курдюмова - физика, академика АН УССР (1939) и РАН (1953), Героя Социалистического Труда (1969), который исследовал мартенситные превращения, имеющего труды по физическому металловедению, физике пластических деформаций, упрочнения и разупрочнения, легированию металлов, удостоенный Государственной премии СССР (1949) и академика Андрея Анатольевича Бочвара - металловеда, академика АН СССР (1946), Героя Социалистического Труда (1949, 1953) написавший основные труды по кристаллизации, литейным свойствам, рекристаллизации и жаропрочности цветных металлов и сплавов, металловедению урана и плутония, удостоенный Государственной премией СССР (1941, 1949, 1951, 1953), Ленинской премией (1961). Под его руководством были разработаны специальные стали и алюминиевые сплавы и технология производства изделий из этих основных конструкционных материалов атомной промышленности. Учебники А. А. Бочвара по металловедению и термической обработке и сейчас являются настольными книгами металловедов и технологов.

Большую роль в развитии технологии термической обработки стали внес Николай Анатольевич Минкевич инженер-доменщик который является признанным основателем и руководителем широкой советской школы инженеров термистов-металловедов. Автор работы «Методы определения твердости металлов», «Вопрос о связи между твердостью и другими механическими качествами стали». Организатор кафедры и специальности металловедения и термической обработки стали. Профессор Н. А. Минкевич написал десятки работ, среди них 14 капитальных трудов по металловедению и термической обработке стали, занимался исследованием и внедрением в промышленность процессов азотизации, твердой, жидкой и газообразной цементации стали, исследовал скорости нагрева стали в различных средах. Под руководством Н. А. Минкевича на заводах проводились различные исследования и эксперименты по термообработке пружин, штампов, инструментов, деталей самолетов, автомашин и др. Деятельность Н. А. Минкевича в военной, а в частности авиационной промышленности помогла советскому авиастроению, особенно в годы его становления, когда необходимо было решение ряда вопросов, связанных с разработкой новой технологии, переоборудованием металлургических и авиационных заводов, окрепнуть и приступить к массовому выпуску самолетов и моторов.

Успехи современного материаловедения способствуют разработке высокоэффективных методов улучшения характеристик различных материалов, повышение их эксплуатационных свойств.