Kirish. Materialshunoslik va konstruksion materiallar texnologiyasi faninig maqsadi va vazifalari

3-bosqich. Yakuniy-natijaviy (5 min)	3.1. Mavzu bo’yicha xulosa qiladi, muhim jihatlarga ishtirokchilar diqqatini jalb qiladi, kasbiy faoliyat uchun bajarilgan ishning muhimligi haqida ma’lum qiladi. 3.2. Guruh faoliyatlarini/ alohida ishtirokchilarni baholaydi, o’zaro baholash natijalari bo’yicha xulosa qiladi. 3.3. O’quv mashg’ulotining maqsadiga erishish darajasini tahlil qiladi va baholaydi. 3.4. O’quv vazifasini beradi:
O’z-o’zini/ o’zaro baholaydilar. Savollar beradilar. Topshiriqni yozib oladilar, uni bajarish bo’yicha ko’rsatma, adabiyotlar oladilar

B/B/B jadvali

Bilaman	Bilishni xohlayman	Bilib oldim

1-Ma’ruza
Kirish. Materialshunoslik va konstruksion materiallar texnologiyasi fanining vazifasi va maqsadi.
Materialshunoslik fanining vazifalari va maqsadi. Materialning texnikaga yaroqliligi uning tuzilishiga bog’liqdir. Materialning tuzilishi dyeganda, uning bir butunligini ta’minlovchi, ya’ni tashqi va ichki ta’sirlarga faol qarshilik ko’rsatuvchi ichki bog’lanishlar tushuniladi. Ana shu ichki bog’lanishlarga muvofiq materialning xossalari ham o’zgarishi mumkin. Dyemak, materiallarning xossalari ularni bir-biri bilan solishtirgandagina ajratish mumkin bo’lgan falsafiy tushunchadir. Bu tushuncha miqdor va sifat o’zgarishlarni o’z ichiga oladi.
Materialning tarkibi, tuzilishi hamda xossalari o’rtasidagi amaliy bog’lanishlarni o’rganadigan fan materialshunoslik deb ataladi. Materialning tarkibi dyeganda, shu materialning qanday kimyoviy elyemyentlardan tuzilganligi tuщuniladi. Kundalik turmushda qo’llaniladigan ko’pchilik materiallar bitta kimyoviy elyemyentdan iborat bo’lmay, bir nyecha elyemyentlarning majmui yoki birikmasidan iboratdir. Materialning tuzilishi tushunchasi ancha kyeng ma’nodagi tushuncha bo’lib, ko’z yoki oddiy lupa bilan ko’rib bo’ladigan makrotuzilishi, maxsus optik asboblar - metallomikroskoplar yordamida o’rganiladigan mikrostruktura hamda 100000 marta katta qilib ko’rsatadigan elyektron mikroskoplarda yoki ryentgyen nurlari ta’sir ettirish bilan kuzatiladigan supmikroskopik strukturalarni o’z ichiga oladi. Materialning xossalari dyeganda, uning kimyoviy, fizik va mexanik xossalari tushuniladi.
Ilgari qadim zamonlarda material qanday ko’rinishda bo’lsa shundayligicha ishlatilgan. Materialning xossalari bilan uning ichki tuzilishi o’rtasidagi bog’lanish o’rganilgandan kyeyin materiallarning xossalarini boshqarish imkoniyati vujudga kyelgan.
Kimyo, fizika, mexanika kabi fanlarning muvaffaqiyati natijasida materiallarning ichki tuzilishlari o’rganila boshlandi. Materialshunoslik faninig kyeyingi taraqqiyoti ham shu fanlarning erishgan yutuqlariga bog’liqdir. Kyeyingi yillarda fan-texnika taraqqiyoti natijasida yangidan-yangi materiallar yaratilmoqda, ishlab chiqarishning yanada samarali usullari kashf etilmoqda. Ikkinchi tomondan materialshunoslik fanining muvaffaqiyati strukturani yaxshilash, buyumlarning kostruktsiyalarini yasashda materiallarni qayta ishlashning samarali usullarini kashf etish ham uni takomillashtirishdadir. Xomashyoni qayta ishlab, uning holati, turi yoki shaklini o’zgartirish hamda material, yarim fabrikat yoki buyum yasash jarayonlari tyexnologik jarayon deb ataladi. Buyumlarning mo’ljallangan muddatda muvaffaqiyatli ishlay olishi ana shu tyexnologik jarayonning qanchalik to’g’ri va samarali bajarilishiga, materialning to’g’ri tanlanishiga bog’liqdir. Materialshunoslik fani mashina va myexanizmlarni inson manfati uchun ishlatishda material xossalarini boshqarishning ilmiy-nazariy asosini tashkil qiladi.
Ishlab chiqarishning hajmi ortib borgan sari atrof-muhitning ifloslanib zaharlanishi materiallarning ishlash sharoitlarini og’irlashtirib, unga qo’yiladigan talablar ham ortib bormoqda. Tabiat mahsulotlarni ko’proq inson manfaatiga bo’ysundirish, atrof-muhitni muhofaza qilishda ilmiy asoslarga tayanish, hosil bo’layotgan ikkilamchi xomashyoni zararsizlantiribgina qolmay, balki ulardan yangi material va buyumlar ishlab chiqarish lozim. Chiqindisiz to’liq tyexnologik jarayonni topish va uni amalga oshirish endilikda ham iqtisodiy, ham ijtimoiy ahamiyatga ega.
Materialshunoslik fani juda ko’p yirik dunyo olimlarining ilmiy izlanishlari mahsuli sifatida sistyematik tarzda shakllandi. Fanning taraqqiyoti mavjud materiallarning xossalarini takomillashtirishdangina iborat bo’lmay, balki talablardan kyelib chiqadigan butunlay yangi konstruktsion materiallarni yaratish bilan bog’liqdir. Shuning uchun fanning asosiy maqsadi, faqat tarkibi, tuzilishi, xossalarini o’rganib qolmay, balki har bir sinfdagi materiallarning mavjud buyum (konstruktsiya)lardagi holatini kuzatish orqali tuzilishi (struktura) va xossalarni birgalikda bog’liqligini o’rganishdan iborat.
Materialshunoslik fanining rivojlanish tarixidan qisqacha ma’lumot. Taraqqiyotning dastlabki tosh, bronza va nihoyat tyemir davrlarida har bir davrning o’ziga yarasha materiallari paydo bo’lib, davr myezonini byelgilagan. Insonlar dastavval tosh va suyak materiallarni makon va qurol uchun ishlatganlar. Toshni qayta ishlab qurol yasaganlar. Bu qurollarni avval ov uchun ishlatgan bo’lsalar, kyeyinchalik toshdan yerni qayta ishlaydigan qurollar, ya’ni ishlab chiqarish vositalarini yasaganlar. Natijada asta-syekin yog’och, tyeri va qumtuproqni (loyni) qayta ishlash sanoati, ya’ni sopol sanoati yaratila bordi. Sopol sanoatining taraqqiyoti borgan sari kasb buyumlarini ishlab chiqarishni vujudga kyeltirdi. Bronza davriga kyelib, tosh qurollarning ahamiyati yo’qola boshladi va metallurgiya sanoati vujudga kyela boshladi. Metall qotishmalarning tarkibini o’zgartirish orqali uning xossalarini boshqarish mumkinligi ma’lum bo’ldi va bu jarayon amaliyotda qo’llanila bordi. Tyemir davriga kyelib, mavjud bo’lgan ishlab chiqarish kuchlari taraqqiyotga to’sqinlik qilib qoldi. Osiyoda, O’rta yer dyengizi atrofida, Xitoy tyerritoriyalarida ilk bor metallarni qayta ishlaydigan korxonalar vujudga kyeldi. Suv va havodan foydalanish materialshunoslik sanoatida yangi taraqqiyotni ochdi. Tyemirni eritib tozalashda havodan foydalanish suyuqlantirilgan metall haroratini oshirish imkonini byerdi, natijada metall qo’shimchalardan to’la tozalanadigan va sifati yaxshi bo’ldi. Metall ishlab chiqarishda pista ko’mir o’rniga kokslanadigan ko’mirdan foydalanish ishlab chiqarishni rivojlantirish natijasida vujudga kyeldi. Bu esa kokslash texnologiyasini kashf etilishi va metallurgiya sanoatida rivojlanishga kyeskin burilish yasadi.
Po’lat olishning yangi-yangi usullari kashf etildi. Angliyada avval G.Byessyemyer (1856), so’ngra S.Tomas (1878), Frantsiyada esa Martyen (1864) kabi ixtirochilar po’lat olishning yangi usullarini yaratishdilar.
XVIII asr oxiri XIX asr boshlariga kyelib mashinasozlik sanoati yuksak rivojlandi, bu esa metall ishlab chiqarish miqdori, darajasini oshirish, oldingi yutuqlarni umumlashtirish, bu soha uchun yangi ilmiy asoslar yaratishni talab qilar edi. Natijada XIX asrga kyelib materialshunoslik mashinasozlikda (sanoatida) maxsus fanga aylandi. Materialshunoslikning fan sifatida takomillashishiga rus olimlari va ixtirochilaridan D.K.Chyernov (1839-1921) fazalar o’zgarish nazariyasi, nyemis olimi A.Lyedeburg metallar strukturasi tushunchasi, ingliz fiziklari F.Lavyes va V.Yum-Rozyerining yangi tipdagi fazalarni kashf etib o’z hissalarini qo’shdilar. Materialshunoslik fanining shu davrdagi taraqqiyotiga tadqiqotning yangi (instrumyental) usullarining kashf etilishi ham ta’sir qildi, masalan, ryentgyen nurining kristall tuzilishini o’rganishga qo’llanilishi hamda metall tuzilishining metallomikroskop (metallografiya) usullari kashf etildi. Ko’p izlanishlar natijasida kristallanish hamda jismlardagi ko’p jinsli (gyetyerogyen) muvozanat nazariyalari yaratildi.
Ichki yonuv dvigatyellarining kashf etilishi, shuningdyek avtomobil sanoati, tyemir yo’l transporti hamda havo flotining taraqqiyoti materiallar xossalarini yaxshilash, uni qayta ishlash sanoatini takomillashtirishni taqozo etdi. Natijada takomillashgan domna pyechlar, po’lat eritiladigan martyen pyechlari barpo etildi, sanoat miqiyosida prokatlangan yarim fabrikat hamda materiallar ko’plab ishlab chiqila boshlandi. Po’latlarni payvandlash mumkin ekanligi N.N.Byenardos va N.G.Slovyanov ilmiy asosda isbotlab byerdi. Ikki elyektrod o’rtasida yoy hosil qilish kashfiyoti endilikda odamlar manfaati uchun ishlatila boshlandi.
Rus olimi A.M.Butlyerov 1881 yilda olamshumul kashfiyotni amalga oshirdi. Jismlarning kimyoviy tuzilishi nazariyasini kashf etdi. Kyeyinchalik Butlyerovning bu nazariyasi asosida quyi molekulali organik kimyoviy moddalardan polimerlar olish mumkinligi isbotlandi.
1909 yilda S.V.Lyebyedyev xossalari jihatidan tabiiy kauchukka o’xshash sun’iy kauchukni sintyez qilib oldi. Natijada sun’iy materiallardan foydalanish davri boshlandi.
XX asrning 40-yillariga kyelib ilmiy texnikaning rivojlanishi natijasida yuqori o’tkazuvchanlikka ega bo’lgan yangi materiallar, yarim o’tkazgichlar, sun’iy olmos hamda uglyerod asosidagi boshqa materiallar kashf qilindi.
Yangi turdagi polimerlarni sintyez qilish bilan bir qatorda, ularni qayta ishlash texnologiyasi ham takomillashib bordi. Ayniqsa, polimer materiallarning issiqlikka chidamliligini oshirish, xossalarini barqarorlashtirish ustida katta ishlar olib borildi. Natijada issiqbardosh polimerlarni sintez qilish texnologiyasi, polimerlarni ham metall materiallarga o’xshash modifikatsiyalash usuli yaratildi. Kosmos materialshunosligidagi muhim masalalardan biri kosmos sharoitida materiallar xossalarining barqarorligini ta’minlashdan iboratdir. Materialshunoslikda paydo bo’lgan yangi yo’nalishlardan biri kosmos materialshunosligidir. Bu yo’nalishga birinchi bo’lib, rus olimlari S.P.Korolov (1906-1966) hamda A.T.Tumanov (1909-1976) lar asos soldi.
Hozirgi ilmiy texnika taraqqiyoti puxta va yengil materiallarni ishlab chiqarishni taqazo etadi. Shuning uchun materialshunoslik fani oldiga qo’yilgan yangi vazifa turli komponyentlardan iborat bo’lgan kompozitsion materiallarni ishlab chiqarishning ilmiy asoslarini yaratishdan iborat. Dyemak, materialshunoslik fanining taraqqiyoti muhim muhandislik fani sifatida fizika, kimyo, mexanika ilmlarining rivojlanishi, ya’ni ularning yutuqlariga asoslanadi. Shuning uchun unda ko’rilayotgan masalalarni tushuntirishda termodinamika asoslari, kristollografiya, qattiq jismlarning atom-kristall tuzilishi, tuzilishdagi nuqsonlar nazariyasi, materiallarning dyeformatsiyasi va yemirilishning fizik asoslaridan kyeng foydalaniladi.
Materialshunoslikdagi muammolar. Ma’lumki, har vaqt yangi texnika namunasini yaratish uchun ishlatiladigan materiallar ilm-fanning eng oxirgi yutuqlariga asoslanib tanlanadi, ya’ni eng yangi materiallar ishlatiladi. Yangi yaratilgan mashinalar, albatta, yuqori ishchi bosimda ishlatilishi, katta tyezliklarga ega bo’lishi hamda katta tyempyeraturalarga chiday olishi kyerak.
Hozirgi zamon mashinalari materiallarning birinchi navbatda yuqori mustahkamlikka ega bo’lishini taqazo qiladi. XX asrga kyelib materiallarning mustahkamligi qariyib 8-10 barobar ortdi. Hozirgi kundagi eng mustahkam materiallarning yemirilishi uchun 10³ MPa zo’riqish (kuchlanish) kyerak bo’ladi. Ba’zi laboratoriya ishlarida qo’llaniladigan monokristallarning yemirilishi uchun, hattoki 10⁴ MPa kuchlanish talab etiladi. Hozirgi zamon fani oldidagi muammolardan biri, amalda ishlatilayotgan yuqori mustahkamlikka ega bo’lgan materiallarning puxtaligini yanada oshirish, iqtisodiy jihatdan ularning tannarxini kamaytirishdan iborat.
Haddan tashqari qattiq materiallar - borid, karbid, sun’iy olmoslarni ishlab chiqarish va ularni qo’llash sanoatning imkoniyati va uning texnik jihatdan takomillashganiga bog’liq bo’ladi. Bunday materiallar juda katta qattiqlikka ega bo’lishi bilan bir qatorda, mo’rt bo’lganliklari sababli, ularni qayta ishlash birmuncha qiyinchilik tug’diradi. Shuning uchun bunday materiallarni sanoat miqyosida qayta ishlashning tyexnologik jihatdan takomillashgan va samarali usullarini topish, yechilishi kyerak bo’lgan muammolardan biridir.
Materiallarning samaradorligi mashinasozlikda massa o’lchov birligiga to’g’ri kyeladigan mashinaning quvvati yoki uning unumdorligi bilan byelgilanadi. Dyemak, mashinasozlik oldiga qo’yilayotgan muammolardan yana biri mashina va myexanizmlarning quvvatini, unumdorligini oshirish hamda ular uchun ishlatiladigan materiallarning puxta va yengil bo’lishiga erishishdir. Masalan, kyeyingi paytda olingan magniy hamda litiy qotishmalari ana shunday talablarga javob beradi. Bunday materiallardan yaratilgan bir xil massali konstruktsiyalarning dyeformatsiyaga qarshiligi po’lat yoki titandan yasalgan konstruktsiyalarning qarshiligidan ustun turadi. Gaz bilan to’yintirilgan ba’zi materiallar hozirgi zamon texnikasi bo’lmish aviatsiya va kosmik kyemalarda juda qo’l kyelmoqda. Shuning uchun aviatsiya va kosmik texnika uchun bunday materiallarni yetkazib byerish muhim muammolardan biridir. Texnikada ba’zi materiallar oldingi gyeomyetrik shaklini “eslab qolish” xususiyatiga ega. Metallarning bunday xossalari tibbiyotning jarrohlik sohasida, ayniqsa, kosmik kyemalarda katta ahamiyatga ega. Metall qotishmalarning ilgari ma’lum bo’lmagan xossalarini kashf etish texnika muammolaridan biridir.
Ryeaktiv dvigatyellarning borgan sari ko’p qo’llanilishi materialshunoslik fani oldiga yuqori kuchlanish va katta tyempyeraturaga chiday oladigan materiallarni yaratish muammosini qo’ymoqda. Lyekin shunday materiallar yaratishning qo’llanib kyelinayotgan usuli, ya’ni tyemir, nikyel, alyuminiy va boshqa metallar asosidagi qotishmalarni hosil qilish imkoniyatlari chyegaralanib qoldi, chunki dvigatyel dyetallarining ishlash sharoitlari ana shu elyemyentlarning suyuqlanish tyempyeraturasiga yaqinlashib qoldi. Masalan, ko’pincha po’latning ishlash tyempyeraturasi 750-800⁰S, nikyel qotishmalariniki esa 1100⁰S dan oshmaydi. Yuqori haroratga chidamli materiallar olish uchun mustahkamligi katta bo’lgan, ya’ni material strukturasidagi donachalari mayda bo’lgan materiallar ishlab chiqarish kyerak.
Ichki yonuv dvigatyellarining quvvatini oshirish ishchi haroratining oshishiga olib kyeladi, bu yuqori haroratga chidamli materiallarni talab qiladi. Shuning uchun ichki yonuv dvigatyellarida sopoldan foydalanish muammosini kyeltirib chiqarmoqda. Texnikada shunday sohalar borki, tyexnologik jarayonlar juda past haroratda boradi, masalan, kriogyen texnikada jarayon -150⁰S dan past haroratda boradi. Materiallar esa juda past haroratlarda mo’rt bo’ladi, shuning uchun bunday sharoitda nuqsonsiz va uzoq muddat ishlay oladigan materiallarni yaratish ham muammolardan biridir.
Enyergyetikada o’ta o’tkazuvchan materiallardan solyenoidlar, elyektr mashinalarning o’ramlari tayyorlanadi, bunday materiallarni yaratish ham muammolardan biridir.
Texnikada toza metalldan ko’ra uning murakkab qotishmalari muhim ahamiyatga ega. Shuning uchun “texnik toza” yoki “kimyoviy toza” metallar ko’proq maxsus izlanishlarni olib borish maqsadida laboratoriyalarida ishlatiladi. Lyekin kyeyingi paytda texnikaning ba’zi sohalarida metallarning tozaligi juda katta ahamiyatga ega bo’lib qoldi. Masalan, kimyoviy tozalikka ega bo’lgan metallar (Fe yoki Zn) korroziyabardosh material sifatida, yarim o’tkazgichlar texnikasida, elyektronika va kosmos texnikasida kyeng foydalanilmoqda. Bunday materiallarni olish ham muammolardan biridir. Ilmiy texnikaning kyeyingi taraqqiyotiga qo’yiladigan texnik talablar yana ham ortib boradi. Texnik hamda iqtisodiy talablarning ortib borishi hamda yer yuzi va yer osti xomashyolarning chyegaralanganligi tufayli mustahkamligi yuqori bo’lgan yangi-yangi materiallarni ishlab chiqarish texnologiyasini topish va uni o’zgartirish vazifasi paydo bo’ladi. Natijada kompozitsion materiallar yaratildi. Ammo kompozitsion materiallarni ko’plab ishlab chiqarish inson salomatligiga va atrof-muhitga katta zarar yetkazadi va ekologik muammolarni vujudga kyeltiradi. Shuning uchun kompozitsion materiallardan oqilona foydalanish va ulardan katta foyda olish materialshunoslikning muhim vazifalaridan biridir.
Materiallarni yemirilishdan, ayniqsa, korroziya ta’sirida yemirilishdan himoya qilish asosiy muammo bo’lib qolmoqda. Ishlab chiqarishning kyengayib borishi natijasida atrof-muhitning kimyoviy ta’siri juda ortib kyetdi. Yemirilgan mashina qismlarini tiklash uchun katta mablag’ sarf etilmoqda. Materiallarning ishlash jarayonidagi tuzilish o’zgarishi qonuniyatlari hamda uning oqibatini o’rganish xossalarning turg’unligiga erishish imkoniyatini beradi.
Yuqorida kyeltirilgan qisqa ma’lumotlardan ko’rinib turibdiki, materialshunoslik fanining yutuqlari bilan bir qatorda uning oldida turgan muammolar ilmiy texnika taraqqiyoti uchun muhim ahamiyatga ega.