معرفی کامل رشته مهندسی مواد و متالوژی
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 تولید فراورده های گوناگون، از چیپ های کامپیوتری و صفحات تلوزیون گرفته تا فلز بکار رفته در خودروها به کار می روند. مهندس مواد با فلزات، سرامیک ها، مواد پلاستیکی، نیمه هادی ها، 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 می باشد.
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.
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”
◊رشته مهندسی مواد در مقطع کارشناسی دارای دو شاخه متالورژی (استخراجی , صنعتی) و سرامیک است.
1-شاخه متالوژی
متالوژی به عنوان یک علم ،دانش نسبتا جوانی است که تنها صد سال از عمر آن می گذرد و با کشف روش های جدید استخراج و تصفیه ی فلزات,شناسایی مشخصات ساختاری و فیزیکی مواد، فنون جدید شکل دادن و تولید فلزات متولد شده است.
متالورژی علمی است که به دو بخش کلی متالورژی استخراجی و صنعتی تقسیم می شود که البته هر دو بخش مذکور در دانشگاه های کشور ما نیز به عنوان دو گرایش از رشته ی مهندسی مواد تدریس می شود. در رشته ی مواد، محصولات را به سه گروه عمده ی فلزات، پلاستیک ها و سرامیک ها تقسیم بندی کرده و فلزات را به عنوان بزرگترین گروه مواد صنعتی معرفی می کنند.
استخراج، دربرگیرنده ی هر کاری است که روی فلزات و سنگ های معدن آن ها انجام می شود؛ یعنی متالورژی استخراجی با تهیه ی فلزات از سنگ معدن، اولین قدم ها را برمی دارد و سپس متالورژی صنعتی، محصول فلزی قابل مصرف را تولید می کند. متالورژی استخراجی، حدفاصل بین مهندسی معدن و شاخه ی صنعتی متالورژی است، زیرا تمامی موادی که ما از آن ها استفاده می کنیم به صورت توده های سنگی که دارای ناخالصی های زیادی هستند (عیارشان پایین است)، در معادن قرار دارند و باید بعد از کشف و استخراج، به کمک تکنولوژی متالورژی استخراجی، مراحلی را طی کنند تا قابل مصرف شوند.
لازم است که یک مهندس متالورژی با انجام یک سری فرایندها مانند خرد کردن سنگ معدن با دستگاه هایی موسوم به سنگ شکن، تغلیظ سنگ معدن با استفاده از روش های مغناطیسی و شناورسازی وعملیات ذوب وپالایش، عیار سنگ را بالا برده و سنگ را به صورت شمش، که تقریبا خالص است، تحویل صنعت دهد و سپس به کمک دانش نظری و علمی متالورژی صنعتی، محصول فلزی قابل مصرفی به طور مستقیم یا غیر مستقیم تولید شود.
به عنوان مثال، آنچه در کارخانه ی ذوب آهن اصفهان تا مرحله ی تهیه ی شمش آهن خام (چدن) انجام می شود عمدتا مربوط به متالورژی استخراجی است و آنچه پس از این انجام شدہ و محصول فلزی قابل مصرف مستقیم یا غیر مستقیم تولید می شود، در حیطه ی دانش نظری و علمی متالورژی صنعتی قرار دارد؛ مانند تهیه ی نورد که برای ساخت میله، ورق، تیرآهن و پروفیل های مختلف آهنی و غیر آهنی مورد استفاده قرار می گیرد.
الف) 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.)
ب)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.
2-شاخه سرامیک
واژه ی سرامیک، که از کلمه ی یونانی کراموس گرفته شده است، به معنای سفالینه یا شیء پخته شده است. امروزه سرامیک را هنر ساخت ظروف سرامیکی و سفالینه ها نمی دانیم بلکه آن را به صورت علمی وسیع تر از ساخت این گونه وسایل تعریف می کنیم. بر این اساس می توان گفت که سرامیک به طور کلی هنر و علم ساختن و به کار بردن اشیای جامدی است که اجزای تشکیل دهنده ی اصلی و عمده ی آن ها، مواد غیرآلی و غیرفلزی است؛ یعنی علم سرامیک علاوه بر سفالینه ها، شامل انواع چینی ها، دیرگدازها، فرآورده های رسی ساختمانی، مواد ساینده، لعاب های چینی، سیمان، شیشه، مواد مغناطیسی غیر فلزی، فروالکتریک ها، تک بلوری های مصنوعی و محصولات پیچیده تر دیگر می شود.
فرآورده های سرامیکی به دو دسته ی عمده تقسیم می شوند که عبارت اند از:
الف. سرامیک های سنتی که اساسا مواد اولیه ی آن ها را سیلیکات ها تشکیل می دهند و شامل انواع محصولات رسی، سیمان، شیشه های سیلیکاتی و چینی ها می شوند.
ب. سرامیک های نوین که برای جوابگویی به نیازهای مخصوصی مانند مقاومت حرارتی بیشتر، خواص مکانیکی بهتر، خواص الکتریکی ویژه و مقاومت شیمیایی افزون تر به وجود آمده اند.
دانشجویان مهندسی سرامیک ، در طول دوره ی تحصیلی خود، پس از کسب پایه های علمی و مهندسی لازم، همه ی فرآیندهای ساخت سرامیک ها، از مواد اولیه و آماده کردن آن ها گرفته تا کنترل کیفی محصولات ساخته شده و ارتباط بین ساختمان و خواص این مواد را فرا می گیرند.
یکی دیگر از ویژگی های مواد سرامیکی، ارزانی و فراوانی نسبی این مواد است. از جمله می توان به خاک رس، فلدسپات (به طور عمده شامل سیلیکات آلومینیوم)، ماسه ی کوارتزی (به طور عمده اکسید سیلسیوم)، اکسیدهای مختلف آهن و آلومین (اکسید آلومینیوم) اشاره کرد. مهندسان سرامیک با کنترل نوع و نسبت ترکیب مواد اولیه، فرآورده های گوناگونی مانند آجر و کاشی، آجر نسوز، ظروف چینی و سفالی، لعاب ها (به عنوان روکش فلزات و سرامیک های دیگر)، آلومین و تیتانات باریوم (در الکترونیک)، دی اکسید اورانیوم (به عنوان سوخت هسته ای)، لعل یا نارسنگ (در لیزر) و شیشه و سیمان، طراحی و تولید می کنند. دانشجوی این رشته علاوه بر فیزیک و شیمی باید از دانش ریاضی نیز اطلاعات کافی داشته و قدرت تجزیه و تحلیل خوبی داشته باشد. آشنایی با زبان انگلیسی در تمام رشته های مهندسی ضروری است، اما در مهندسی سرامیک این ضرورت بیشتر احساس می شود؛ زیرا رشته ی نسبتا جدیدی است و کتابهای علمی آن، کمتر به زبان فارسی ترجمه شده اند.
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.
طول دوره تحصیل
طول این دوره کارشناسی بطور متوسط چهار سال است که در 8 ترم برنامه ریزی و اجرا می شود. هر ترم شامل 17 هفته آموزش کامل در نظر گرفته شده است. دروس نظری بازاء هر واحد، 17 ساعت(یک ساعت در هفته ) و دروس عملی و آزمایشگاهی بازاء هر واحد 51 ساعت (سه ساعت در هفته ) می باشد.
کارآموزی 240 ساعت بدون واحد و الزامی می باشد. برای بعضی از دروس نظری برگزاری 2-1 ساعت تمرین در هفته مجاز می باشد.
تعیین گرایش تخصصی دانشجویان در دانشگاههایی که بیش از یک گرایش دارند پس از گذراندن موفقیت آمیر حداقل 70-60 واحد از دروس عمومی و پایه اصلی به تقاضای دانشجو به شرط موافقت دانشکده یا گروه مربوطه انجام می شود. چنانچه در گرایشی تعداد متقاضی بیش از ظرفیت اعلام شده باشد اولویت با دانشجویانی خواهد بود که امتیاز بیشتری مطابق رابطه زیر حائز باشند.
معدل (معدل×گذرانده واحد تعداد )/(گذرانده ترمهای تعداد )= امتیاز
در موارد خاص دانشکده یا گروه آموزشی برای تعیین گرایش ملاکه خواهد بود.
تعداد واحدها
تعداد کل واحدهای درسی این مجموعه با احتساب 20 واحد عمومی و 140 واحد بشرح زیر است:
1- دروس عمومی 20 واحد
2- دروس پایه 31 واحد
3- دروس اصلی 31 واحد
4- دروس عملی 6 واحد
5- دروس تخصصی مشترک 20 واحد
6- دروس تخصصی غیر مشترک 32 واحد
تحصیلات لازم برای ورود به شغل مهندسی مواد
به طور کلی و پیش فرض فارغ التحصیلان رشته مهندسی مواد در مقطع کارشناسی، کارشناسی ارشد و دکتری می توانند وارد این شغل شوند.
از نگاهی دیگر دانشآموزانی که علاقمند به درک عمیقتر علل پدیدههای رفتاری مواد مختلف و یافتن کاربردهای نوین و طراحی مواد جدید متناسب با نیازهای روزافزون بشری میباشند و به طور کلی علاوه بر داشتن علایق مهندسی خود را به علوم نیز نزدیک حس میکنند، میتوانند در رشته مهندسی مواد تحصیل کرده و موفق باشند.
همچنین 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.
نقش و توانایی یا کارایی
فارغ التحصیلان دوره کارشناسی مهندسی متالوژی و مواد در گرایش های مختلف با مهارت های خود در زمینه های زیرکارآیی خواهند داشت:
الف- تخصص کافی در گرایش مربوطه.
ب- شناخت فرآیندها و آشنایی با خواص مواد و روشهای تولید
ج- تجزیه و تحلیل فرآیندها و ارزیابی آنها بمنظور استفاده بهینه از سیستم ها
د- آشنایی با اصول علمی و تکنولوژهای مبتنی برآنها در زمینه های مربوطه.
ه- توانایی انجام پروژه های صنعتی و تحقیقاتی (کاربردی) در حد متعارف.
و- توانایی و راهبردی سیستم های تولید مواد و ساخت قطعات و رفع مسایل و مشکلات معمولی آنها.
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.
مهارت و توانمندی های مورد نیاز مهندس مواد
بسیاری از مردم تصور می کنند که یک مهندس متالورژی فقط در کنار کوره کار می کند و به همین دلیل برای موفقیت در این رشته، اصل را بر قدرت بدنی و توان جسمانی بالا می گزراند؛اما این یک تصور اشتباه است؛ زیرا با این که یک مهندس متالورژی نباید به فکر پشت میزنشینی بوده و باید آمادگی کار در شرایط سخت را داشته باشد، بدون شک مهندس این رشته بیش از توان جسمانی خوب،نیاز به ذهنی خلاق و کنجکاو دارد و همچنین باید به این رشته علاقه مند باشد تا بتواند به پیشبرد علم متالورژی کمک کند یا حداقل در بازار کار، مهندسی موفق شود.
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. مهندس مواد علاوه بر فیزیک و شیمی باید بر دانش ریاضی تسلط کافی داشته و قدرت تجزیه و تحلیل خوبی در این زمینه دارا باشد. بنابراین 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.
مهمترین مهارت های مورد نیاز یک مهندس مواد به شرح زیر است:
•مهارت حل مساله خلاقانه
•توانایی و استعداد در ریاضی، علوم و فناوری اطلاعات
•مهارت های ارتباطی و ارائه مطالب در حد خوب
•آگاهی از فرآیندهای تولید
•توانایی اولویت بندی و برنامه ریزی موثر
•توانایی کار تیمی و تصمیم گیری
یکی از مهم ترین مهارت های لازم برای یک مهندس مواد، تسلط داشتن بر نرم افزارهای تخصصی حوزه مهندسی مواد است. اگر به بررسی اجمالی آگهی های استخدامی مهندس مواد بپردازید، متوجه خواهید شد اکثر کارفرماها، شرکت ها و سازمان ها یکی از شرایط جذب مهندس مواد را تسلط بر نرم افزارهای مربوط به حوزه مهندسی مواد قرار داده اند.
بنابراین اگر می خواهید در شغل مهندسی مواد موفق باشید، به راحتی و سریعا بتوانید شغل مناسب و پردرآمدی را در حوزه پلیمر پیدا کنید و یا اگر شاغل در این حوزه هستید و می خواهید پله های ترقی را سریعتر طی کنید، مطمئن باشید یادگیری نرم افزارهای تخصصی مهندسی مواد یکی از راه های اصلی و مطمئن برای شماست.
برخی از مهم ترین نرم افزارهای تخصصی و کاربردی مهندسی مواد
•SolidCast ( نرم افزاری برای شبیه سازی ریخته گری)
•Predict Corrosion ( نرم افزار پیش بینی خوردگی)
•MAGMA ( نرم افزار شبیه ساز ریخته گری)
•Periodic Table ( نرم افزار جدول تناوبی عناصر)
•Mold Flow ( نرم افزار شبیه سازی تزریق پلاستیک)
•Flow 3D Cast ( نرم افزاری برای شبیه سازی و پیش بینی حرکت مذاب و انجماد در قطعات ریخته گری)
•Atlas of Phase Diagram (نرم افزاری شامل ۱۰۶۷ دیاگرام دوتایی فلزی و ۳۰۰ نمودار تعادلی سه تایی)
•AutoForm ( نرم افزار صنایع شکل دهی به خصوص در شاخه ورق کاری)
•Image tool (نرم افزار آنالیز تصاویر متالوگرافی و ریزساختاری)
آینده شغلی، بازار کار و فرصت های استخدامی مهندس مواد
شما به عنوان مهندس مواد می توانید فرصت های شغلی خوبی در صنایع تولید فولاد، ذوبآهن، صنایع خودروسازی، صنایع هوا- فضا، صنایع نظامی و صنعت نفت و پتروشیمی، کارخانجات تولید قطعات فلزی ( 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)، صنایع ساختمانسازی، معادن و صنعت سیمان بیابید. با کسب تجربه بیشتر به رده های بالاتر مانند مدیریت پروژه، متخصص گروه خاصی از مواد، کار در حوزه تحقیقات و مشاوره دست خواهید یافت.
اما در ایران, کشور ایران جزء معدود کشورهای جهان بشمار می رود که دارای معادن متنوع و غنی از فلزات است. با وجود این مزیت نسبی، متأسفانه هنوز ما موفق نشده ایم به جایگاه واقعی خود در تولید فلزات در جهان برسیم. در ایران در حال حاضر فقط فلزاتی نظیر آهن، مس، سرب، روی و آلومینیوم بصورت انبوه تولید می شود. هنوز ما وارد کننده فلزاتی نظیر تیتانیم، منیزیم، کبالت و … هستیم.
اما اگر بخواهیم به تفکیک بیان کنیم به این صورت است که فارغالتحصیلان متالورژی استخراجی میتوانند جذب مراکزی شوند که به فرآیند استخراج و تولید مواد اولیه فلزی (آهنی و غیرآهنی) از کانیهای مربوط میپردازند . برای مثال میتوانند در 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.
فرصت های شغلی این رشته ی تحصیلی بیشتر در محیط های کارگاهی است و از دانش آموختگان دختر باید به این نکته توجه کنند که معمولا فرصت های شغلی کمی نصیب آن ها خواهد شد. فرصت های شغلی این رشته در زمینه های استخراج، شکل دادن فلزات، ریخته گری، جوشکاری، سرامیک، خوردگی و حفاظت از مواد و علم بیومتریال هاست که بیشتر به صورت کنترل کیفی و بازرسی است. تعداد کم دانش آموختگان در دانشگاه های دولتی و دانشگاه آزاد می توانند شانس یافتن شغل مناسب را در این رشته افزایش دهند.
دیدگاهتان را بنویسید