مهندس مواد (متالورژی)
شغل مهندس مواد برای شما مناسب است اگر:
اگر به مشاغل مهندسی علاقه دارید، از مباحث شیمی و فیزیک هم لذت می برید و شناخت مواد مختلف و ساختار آنها برای شما جذاب است، شغل مهندسی مواد می تواند مناسب شما باشد.
مهندس مواد دست اندر كار استخراج، عمل آوری، و امتحان
موادی است كه در تولیدفراورده های گوناگون، از چیپهای كامپیوتری و صفحات
تلوزیون گرفته تا فلز بکار رفته در خودروها به كار می روند. مهندس مواد
با فلزات، سرامیك ها، مواد پلاستیكی، نیمه هادیها، و تركیباتی از موادی كه
به آنها كامپوزیت (مواد مركب) می‌گویند، برای بوجود آوردن موادی كه دارای
خصوصیات خاص مكانیكی، الكتریكی و شیمیائی باشند كار می كند. از جمله كارهای
مهندس مواد انتخاب مواد برای كاربردهای جدید نیز میباشد.
در مهندسی مواد شناخت ساختار مواد و خواص آن و شناخت
ارتباط بین این ساختار و خواص در جهت افزایش زمینه‌های کاربردی و طراحی
مواد نو و ترکیبات جدید از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.
شغل مهندسی مواد چیست؟
مهندسی مواد را به این صورت تعریف می کنند :
“شناخت
خواص، توزیع و نحوه استخراج و كاربرد مواد گوناگون در صنایع به همراه
تولید مواد مركب و الكترو سرامیکها و حفاظت و شكل‌دهی آنها محدوده مهم،
وسیع و پر كاربردی از دستاوردهای دانش بشری را شامل می‌گردد كه هم اكنون به
عنوان دانش مهندسی مواد شناخته می‌شود”
برای بیان اهمیت و کارکرد بالای شغل مهندسی مواد داستان زیر را مرور می کنیم:
تصور کنید شما در یک بزرگراه در حال رانندگی با خودروی شخصی خود هستید که
ناگهان با یک خودروی دیگر تصادف می کنید. خوشبختانه به دلیل استفاده از
کمربند ایمنی و باز شدن کیسه هوا در لحظه تصادف شما آسیبی نمی بینید ولی به
خودروی شما آسیب زیادی وارد می شود. در دنیای فعلی در صورت بروز چنین
حادثه ای، پرداخت پول و صرف زمان قابل ملاحظه ای برای صافکاری و رنگ ماشین
اجتناب ناپذیر است اما طبق پیش بینی های دانشمندان حوزه مواد و متالوژی در
چند سال آینده، بعد از وقوع تصادف های رانندگی فقط کافی است شما به بدنه
مچاله شده خودروی خود کمی حرارت بدهید تا به حالت اول خود بازگردد!.
شاخه های مهندسی مواد:
در یک تقسیم بندی، مهندس مواد متخصص در فلزات را “مهندس متالوژی” و متخصص در سرامیك را “مهندس سرامیك” گویند. مهندس سرامیك
مواد سرامیكی را تولید كرده و روشهای تبدیل آنها را به فراورده های مفید
ایجاد میكند. سرامیك به تمامی مواد غیر آلی و غیر فلزی كه عموما در روند
تبدیل نیاز به حرارتهای بالا دارند گفته می شود. مهندس سرامیك
بر روی موادی گوناگون از شیشه آلات گرفته تا قطعات اتومبیل و هواپیما،
خطوط ارتباطی فیبر نوری، كف پوش و عایقهای الكتریكی كار می كند.
اما شما به عنوان مهندس مواد در صورتی که در گرایش “متالورژی استخراجی”
تحصیل کرده باشید بیشتر تخصص شما در خصوص نحوه استخراج فلزات از سنگ های
معدنی تا مرحله رسیدن به فلز خام در کارخانه و همچنین بکارگیری روش هایی
جهت جلوگیری از خوردگی فلزات می باشد. دقت داشته باشید که بحث خوردگی فلزات
از مهمترین مباحث صنعتی در تمامی کشورهاست و سالانه ضررهای هنگفتی به
اقتصاد کشورهای دنیا از این محل وارد می شود و انجام کوچکترین اقدامی در
جهت جلوگیری از خوردگی فلزات می تواند رقم های قابل توجهی از ضرر و زیان
مالی کشورها را کاهش دهد.
شما به عنوان مهندس مواد در صورتی که در گرایش “متالورژی صنعتی”
تحصیل کرده باشید، با توجه به تخصصی که بدست آوردید، ممکن است علاقه داشته
باشید در زمینه طراحی و تولید آلیاژهای صنعتی کار نمایید. کلیه قطعات
مکانیکی که در صنایع مختلف بکار می‌رود از فلزات و آلیاژهای گوناگونی ساخته
شده اند. انواع فولادها و چدن‌های آلیاژی، آلومینیم و آلیاژهای آن، مس،
منیزیم، روی و سایر فلزات به‌طور وسیع در ساخت انواع قطعات صنعتی مورد مصرف
قرار می‌گیرند. این قطعات در صنایع مختلف به خصوص صنایع خودروسازی،
هوافضا، هواپیماسازی، پتروشیمی، صنعت نفت و گاز، ساختمان، سازه‌های فضایی،
حمل‌ونقل و صنایع نظامی به‌کار می‌روند. شایان ذکر است “متالورژی صنعتی” علاوه بر کاربردهای متداول که در
صنایع
گوناگون دارد در جهت طراحی و تولید مواد پیشرفته به‌سرعت در جهان در حال
توسعه میباشد. مواد مغناطیسی نو با خواص برتر، استفاده از مواد مرکب
(کامپوزیت) پایه فلزی، ساخت مواد پیشرفته از طریق ترکیبات بین‌فلزی،
استفاده از آلیاژهایی که می‌توانند جایگزین اعضای بدن انسان شوند، ایجاد
آلیاژهای سبک جهت تولید قطعات حساس، طراحی و تولید آلیاژهایی که در دماهای
بالا به‌کار می‌روند، طراحی آلیاژهایی که در شرایط ویژه و سخت کاربرد
دارند مثال‌هایی از کاربرد رشته متالورژی صنعتی در تولید مواد پیشرفته
میباشد.
همچنین در صورتی که شما به عنوان مهندس مواد در گرایش “سرامیک”
تحصیل کرده باشید می توانید در صنایع متعدد و متنوعی مشغول به کار شوید و
بازار کار شما بسیار گسترده است. همچنین علی رغم تصور عمومی نادرستی که از
سرامیک وجود دارد، مهندسان رشته سرامیک با مباحث بسیار
متنوعی از جمله شیشه‌ها، اپتیک، فیلترهای بسیار دقیق اپتیکی، مصالح
ساختمانی از جمله سیمان، کاشی، چینی بهداشتی، نسوزها و کلاهک‌ها و پوشش
بیرونی موشک‌های فضاپیما و قطعات اصلی کامپیوتر‌ها، اجزای درونی قطعات
الکترونیک از جمله Ic ها، خازن‌ها، مقاومت‌ها،
ایمپلانت‌ها و بسیاری از قطعاتی که جایگزین اعضای بدن انسان می‌شود،
فروالکتریک‌ها، فری مغناطیس‌ها و فوق‌هادی‌ها و سایر مواد دیگر سر و کار
دارند و با توجه به صنعتی که در آن کار می کنند و تجربه قبلی اشان در یکی
از این حوزه ها صاحب تخصص و تجربه می باشند. بطور کلی می توان گفت مهندسی سرامیک هنر و علم ساختن و به کاربردن اشیاء جامدی است که اجزاء تشکیل‌دهنده اصلی و عمده آنها مواد غیرآلی و غیرفلزی است.
محل کار شما به عنوان مهندس مواد می تواند در دفاتر
کاری، آزمایشگاه های تحقیق و توسعه و یا محیط کارخانه باشد. گاهی نیز برای
ملاقات با تولید کنندگان و مشتریان باید به سفرهای کاری بروید.
وظایف مهندس مواد
به عنوان یک مهندس مواد، شما رفتار مواد را در شرایط مختلف بررسی کرده و به پیشرفت های تکنولوژی در طیف وسیعی از صنایع کمک می کنید. مثال هایی از کار یک مهندس مواد
عبارت است از: تست پلاستیک های تقویت شده فیبر کربنی برای قوی تر کردن
آنها، ایجاد تجهیزات ورزشی سبکتر، ایجاد پلیمرهای خاص، تولید سرامیک و مواد
مورد استفاده در ایمپلنت های دندانپزشکی و….
مهندس مواد معمولا در مکان های خاصی که موادی اعم از فلزات، پوشش ها و یا مواد شیمیایی وجود دارد، کار می کند. وظایف مهندس مواد شامل موارد زیر می باشد :
-
تعیین چگونگی عملکرد مواد و نحوه فاسد شدن و از بین رفتن آنها
-
تحقیق روی خواص مواد و راه های جدید ترکیب آنها
-
آزمایش مواد تحت شرایط مختلف
-
تحلیل داده های حاصل از آزمایشات با استفاده از نرم افزارهای مدلسازی کامپیوتری
-
ایجاد نمونه های اولیه محصولات جدید
-
کمک در طراحی فرآیند تولید محصولات با استفاده از مواد جدید
-
بررسی دلیل شکست های ساختاری و یا جزئی
-
نظارت بر تکنسین ها
مهندس مواد اغلب از روش بی خطر برای بررسی مواد استفاده می کند مانند تست تحمل گرما و خوردگی، هدایت الکتریکی و یا دوام و قدرت
معرفی رشته مهندسي مواد
دیباچه: رشته مهندسی مواد در مقطع کارشناسی دارای دو شاخه متالورژی و سرامیک است.
شاخه متالورژی:
تصور
کنید که در حال رانندگی در یکی از بزرگراه‌ها هستید که ناگهان کامیونی با
خودروی شما برخورد می‌کند و خسارت سنگینی بر آن وارد می‌سازد. چنین برخوردی
در حال حاضر علاوه بر صرف هزینه‌ای قابل توجه و نیاز به زمانی نسبتاً
طولانی برای تعمیر، از ارزش خودروی شما خواهد کاست اما اگر بدنه خودرو به
طور کامل از جنس آلیاژ “Tini” ساخته شده باشد، حداقل برای صافکاری مشکلی
نخواهید داشت چون کافی است که بدنه خودرو را تا حد معینی حرارت بدهید تا
بدنه تصادفی به سرعت تغییر شکل یابد و شکل اولیه خود را پیدا کند. البته در
حال حاضر این یک خیال پردازی علمی است، اما با پیشرفت روز افزون علم
متالورژی به زودی موانع تکنولوژیکی در راه تولید و کاربرد این آلیاژها
برطرف می‌شود و مقدار زیادی از این مواد در شکل‌های گوناگون تولید خواهد
شد.متالورژی به عنوان یک علم، دانش نسبتاً جوانی است که تنها صد سال از عمر
آن می‌گذرد و با کشف روشهای جدید استخراج و تصفیه فلزات، شناسایی مشخصات
ساختاری و فیزیکی مواد، فنون جدید شکل دادن و تولید فلزات، متولد شده است.
علمی که به دو بخش کلی متالورژی استخراجی و صنعتی تقسیم می‌شود که البته هر
دو بخش مذکور در دانشگاه‌های کشور ما نیز به عنوان دو گرایش از رشته مهندس
مواد شاخه متالورژی ارائه می‌گردد.
گرایش متالورژی استخراجی:
متالورژی
استخراجی شامل جداکردن فلزات از سنگ معدن و تصفیه آنها (تولید
فلزات)، شناخت انواع کوره‌ها، سوخت‌ها و فعل و انفعالات شیمیایی
می‌شود. به عنوان مثال آنچه در کارخانه ذوب‌آهن اصفهان تا مرحله
تهیه شمش آهن خام (چدن) انجام می‌شود، عمدتاً مربوط به متالورژی
استخراجی است.
درس‌های این رشته در طول تحصیل
دروس مشترک در شاخه‌های مختلف مهندسی مواد:
ریاضی،
معادلات دیفرانسیل، ریاضی مهندسی، محاسبات عددی، مبانی و
برنامه‌سازی کامپیوتر، فیزیک، شیمی عمومی، مبانی مهندسی برق ،
استاتیک، مقاومت مصالح، کریستالوگرافی ، پدیده‌های انتقال، شیمی
فیزیک مواد، ترمودینامیک مواد ، خواص فیزیکی مواد، متالوگرافی، خواص
مکانیکی مواد.
دروس تخصصی گرایش متالورژی استخراجی :
انتقال
مطالب علمی و فنی، ریخته‌گری، شکل دادن فلزات ، تغلیظ مواد معدنی
، اصول استخراج فلزات، سینتیک مواد، شیمی تجزیه ، عملیات حرارتی ،
خوردگی و اکسیداسیون، انجماد فلزات، مواد دیرگداز. (بسیاری از دروس
این رشته همراه با آزمایشگاه است.)
گرایش متالورژی صنعتی:
متالورژی
صنعتی عبارت است از روشهای مختلف تولید مصنوعات فلزی که مهمترین
این روش‌ها متالورژی پودری، شکل دادن، جوشکاری و ماشین‌کاری است.
همچنین در متالورژی صنعتی خواص و مشخصات فیزیکی، ساختاری و مکانیکی
مواد بررسی می‌شود.
دروس تخصصی گرایش متالورژی صنعتی :
ریخته‌گری،
انجماد فلزات ، شکل دادن فلزات، خواص مکانیکی مواد ، متالورژی
جوشکاری ، متالورژی پودر، روشهای نوین آنالیز مواد، خوردگی و
اکسیداسیون، عملیات حرارتی ، استخراج فلزات، انتقال مطالب علمی و
فنی.
شاخه سرامیک:
امروزه
سرامیک را هنر ساخت ظروف سرامیکی و سفالینه‌ها نمی‌دانیم بلکه آن
را به صورت علمی وسیعتر از ساخت این‌گونه وسایل تعریف می‌کنیم. بر
این اساس می‌توان گفت که سرامیک بطور کلی هنر و علم ساختن و به
کاربردن اشیاء جامدی است که اجزاء تشکیل‌دهنده اصلی و عمده آنها
مواد غیرآلی و غیرفلزی است یعنی علم سرامیک علاوه بر سفالینه‌ها
شامل انواع چینی‌ها، دیرگدازها، فرآورده‌های ر‌ُسی ساختمانی، مواد
ساینده، لعاب‌های چینی، سیمان، شیشه، مواد مغناطیسی غیرفلزی،
فروالکتریک‌ها، تک بلورهای مصنوعی و محصولات پیچیده‌تر دیگر می‌شود.
دانشجویان مهندسی سرامیک در طول دوره تحصیلی خود، پس از کسب پایه‌های علمی و
مهندسی لازم، کلیه فرآیند‌های ساخت سرامیکها را از مواد اولیه و آماده
سازی آن گرفته تا کنترل کیفی محصولات ساخته شده و ارتباط بین ساختمان و
خواص این مواد فرا می‌گیرند.
دروس تخصصی شاخه سرامیک:
ساختار
سرامیکها، سینتیک مواد، روشهای نوین آنالیز مواد ، خواص الکتریکی و
نوری سرامیکها، مواد دیرگداز ، تئوری شیشه ، تئوری پرسلان‌ها،
آزمایشگاه چینی، فرآیند ساخت سرامیک، انتقال مطالب علمی و فنی.
توانایی های لازم :
در
مهندسی مواد، دو علم شیمی و فیزیک اهمیت ویژه‌ای پیدا می‌کند. چرا
که بررسی خواص مواد بدون آشنایی با این دو علم امکان‌پذیر نیست.
دانشجوی این رشته علاوه بر فیزیک و شیمی باید از دانش ریاضی
اطلاعات کافی داشته و قدرت تجزیه و تحلیل خوبی داشته باشد. برای
مثال با وجود آن که یک مهندس متالورژی نباید به فکر پشت میزنشینی
بوده و باید آمادگی کار در شرایط سخت را داشته باشد، اما بدون شک
مهندس این رشته بیش از توان جسمانی خوب نیاز به ذهنی خلاق و
کنجکاو دارد. آشنایی با زبان انگلیسی نیز در تمام رشته‌های مهندسی
ضروری است. اما در مهندسی سرامیک این ضرورت بیشتر احساس می‌شود چرا
که این رشته نسبتاً جدید است و در نتیجه کتابهای علمی آن کمتر به
زبان فارسی ترجمه شده است.
موقعیت شغلی در ایران :
فارغ‌التحصیلان
متالورژی استخراجی می‌توانند جذب مراکزی شوند که به فرآیند استخراج و
تولید مواد اولیه فلزی (آهنی و غیرآهنی) از کانه‌های مربوط
می‌پردازند . برای مثال می‌توانند در صنایع نفت و پالایش و همچنین
صنایع آهنی و غیرآهنی مانند ذوب آهن اصفهان، مجتمع مس سرچشمه و
آلومینیم اراک فعالیت کنند. فارغ‌التحصیلان متالورژی صنعتی نیز
می‌توانند در مراکزی که با تولید قطعات فلزی سروکار دارند مانند صنایع
ریخته‌گری، صنایع متالورژی پودر، صنایع فولادسازی، صنایع دفاع،
هواپیماسازی، کشتی‌سازی، تراکتورسازی، خودروسازی و ساخت قطعات مختلف
وسایل خانگی از جمله یخچال، کولر، ماشین‌لباسشویی، تلویزیون و ضبط
صوت فعالیت نمایند. در مورد فرصت‌های شغلی مهندس سرامیک نیز باید
گفت که امروزه صنایع سرامیک برای رشد اکثر صنایع اهمیت بسیاری
دارند. برای مثال صنایع متالورژی و سایر صنایعی که با درجه حرارت
بالا سروکار دارند، مصرف‌کننده مواد دیرگداز هستند یا صنایع الکترونیک
احتیاج به قطعات مختلف سرامیکی با خواص الکترونیکی و مغناطیسی
مطلوب دارند. همچنین صنایع اتومبیل‌سازی، صنایع ساختمانی، صنایع
تولید نیرو، مخابرات و بالاخره هر خانه و خط تولید هر کارخانه‌ای نیاز
به فرآورده‌های سرامیکی دارد. در حال حاضر کشور ما کارخانه‌های عمده
کاشی‌سازی، چینی‌سازی، تولیدکننده مواد نسوز، تولیدکننده سرامیک‌های
الکتریکی، شیشه‌سازی، آجرسازی و سیمان دارد که فارغ‌التحصیلان رشته
سرامیک می‌توانند در آنها مشغول به کار گشته و به افزایش کارایی و
راندمان کارخانه و همچنین بهبود کیفیت محصول آن کمک نمایند.
