انتخاب رشته دانشگاهی | معرفی رشته مهندسی مواد

30

در این مطلب به بررسی انتخاب رشته مهندسی مواد در شاخه ریاضی و فیزیک پرداخته ایم. در این مطلب اطلاعات کاملی از رشته، دروس و موقعیت بازار کار رشته مهندسی مواد بدست می آورید.

علم مواد (به انگلیسی: Materials Science) یا مهندسی و علم مواد یک حوزهٔ میان رشته‌ای است که در آن رابطهٔ بین ساختار و خواص مواد به منظور طراحی مواد جدید برای پاسخگویی به نیازهای روزافزون فناوری مواد مورد بررسی قرار می‌گیرد. امروزه با افزایش تحقیقات در زمینهٔ نانو، مهندسی مواد به یکی از رشته‌های پیشرو در عرصه دانش بدل شده‌است. به‌طور خلاصه یک مهندس مواد در نخستین گام به‌کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی،میکروسکوپ الکترونی عبوری، پراش پرتوهای ایکس و یا روش‌ها و تجهیزات مشابه به شناسایی و بررسی ساختار میکروسکوپی مواد گوناگون می‌پردازد. در گام بعدی خواص مختلف مواد مورد اندازه‌گیری قرار می‌گیرند تا روش‌های تولید مواد جدید یا بهبود خواص مواد قبلی فرا گرفته شود.

در یک دسته‌بندی کلی، مواد مورد مطالعه در مهندسی مواد به شش گروه اصلی فلز (متالورژی)، سرامیک‌ها، پلیمرها، مواد مرکب (کامپوزیت‌ها)، بیومتریال (مواد زنده) و نیمه‌هادی‌ها تقسیم می‌شوند.

گرایش‌های اصلی

  • متالورژی (Metallurgy)
  • نانو مواد (Nano material)
  • بیومتریال (Bio material)
  • شناسایی و انتخاب مواد مهندسی (Materials selection for engineering design)
  • سرامیک (Ceramics)
  • شکل‌دهی فلزات (Metalworking)
  • ریخته‌گری (Casting)
  • جوشکاری (Welding)
  • استخراج فلزات (Extraction of metals)
  • حفاظت و خوردگی (Corrosion and protection)
  • مهندسی مواد مرکب (Composite material engineering)
  • مهندسی سطح (Surface engineering)

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.

 

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.

 

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.

 

توانایی‌های‌ 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.

درس‌های‌ رشته‌ مهندسی مواد در طول‌ تحصیل‌ :

تعداد کل واحدهای درسی این مجموعه با احتساب ۲۰ واحد عمومی و ۱۴۰ واحد بشرح زیر است:
۱- دروس عمومی ۲۰ واحد
۲- دروس پایه ۳۱ واحد
۳- دروس اصلی ۳۱ واحد
۴- دروس عملی ۶ واحد
۵- دروس تخصصی مشترک ۲۰ واحد
۶- دروس تخصصی غیر مشترک ۳۲ واحد

بدین ترتیب مجموع تعداد واحدهای دروس عمومی و پایه و اصلی و عملی در همه گرایش ها ۸۸ واحد می باشد، و در هر گرایش ۳۲ واحد دروس تخصصی الزامی وجود دارد مجموع اینها ۱۲۰ واحد می شود. ۲۰واحد باقیمانده تا سقف ۱۴۰ واحد از دروس تخصصی انتخابی در هر گرایش اخذ می شود. دانشکده های و گروههای مجری در دانشگاههای دارای هئیت ممیزه از لیست دروس تخصصی انتخابی درهر گرایش ۱۵ واحد را انتخاب و الزامی اعلام می کنند و ۵ واحد دیگر از سایر دروس در لیست گرایش مربوطه دروس اختیاری بانتخاب دانشجو خواهد بود.
سایر دانشکده ها و گروههای مجری برنامه الگو را ( با دروس ستاره دار ) اجرا خواهند کرد. و دروس اختیاری دانشجو بمیزان ۵ واحد می تواند از دروس ستاره دار یا بدون ستاره در برنامه گرایش مربوطه باشد.

لذا لیست تعداد واحدها در هر گرایش بشرح ذیل خواهد بود:
۱- دروس عمومی ۲۰ واحد
۲- دروس پایه ۳۱ واحد
۳- دروس اصلی ۳۱ واحد
۴- دروس عملی ۶ واحد
۵- دروس تخصصی الزامی ۳۲ واحد
۶- دروس تخصصی انتخابی دانشکده ۱۵ واحد
۷- دروس تخصصی اختیاری دانشجو ۵ واحد

جمع ۱۴۰ واحد

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.)

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.

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.

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. وظایفمهندس 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.

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 کار استخراج، عمل آوری، و امتحان موادی است که در تولیدفراورده های گوناگون، از چیپهای کامپیوتری و صفحات تلوزیون گرفته تا فلز بکار رفته در خودروها به کار می روند.مهندس مواد با فلزات، سرامیک ها، مواد پلاستیکی، نیمه هادیها، و ترکیباتی از موادی که به آنها کامپوزیت (مواد مرکب) می‌گویند، برای بوجود آوردن موادی که دارای خصوصیات خاص مکانیکی، الکتریکی و شیمیائی باشند کار می کند. از جمله کارهای مهندس مواد انتخاب مواد برای کاربردهای 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 کاربرد مواد گوناگون در صنایع به همراه تولید مواد مرکب و الکترو سرامیکها و حفاظت و شکل‌دهی آنها محدوده مهم، وسیع و پر کاربردی از دستاوردهای دانش بشری را شامل می‌گردد که هم اکنون 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!.

ممکن است به این مطالب نیز علاقمند باشید

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.