مهندسي مواد و متالورژي

مهندسي مواد يكي از رشته هاي مهندسي است كه به درستي لقب مادر رشته هاي مهندسي را به خود اختصاص داده است. اين رشته به عنوان يك رشته مستقل، قدمتي حدود هفتاد ساله دارد. در ايران نيز از حدود 40 سال قبل اين رشته در دانشگاه‌هاي كشور تدريس مي‌شود. به جرات مي‌توان گفت كه اكثريت قريب به اتفاق مصنوعات بشري كه در اطراف مي‌بينيم. حاصل تلاش مهندسين مواد است. اگر به اتومبيل، قطار و هواپيما توجه كنيم، قسمت‌هاي اصلي آن مثل بدنه، شيشه و موتور از مواد تشكيل شده است. در ساختمان‌ها تمام قطعات فلزي بكار رفته در اسكلت ساختمان، تمام مواد اوليه سيم كشي، مواد بكار رفته در لوله كشي‌هاي آب، شوفاژ، گاز، وسايل و لوازم خانگي و… تماماً به مهندي مواد مربوط مي‌شود. تحولاتي كه در عرصه علم و صنعت صورت گرفته، بطور مستقيم يا غير مستقيم حاصل تلاش و پيشرفت در اين رشته مهندسي است. صنايعي مثل هوافضا، اپتيك، الكترونيك، كامپيوتر و… بدون پيشرفت در مهندسي مواد هيچگونه احتمالي براي رشد در آنها متصور نبوده است. توليد قطعات فلزي و غيرفلزي با قابليت‌هاي ويژه مثل سوپر هادي‌ها، قطعات با مقاومت فوق العاده در برابر سايش، قطعات مقاوم دربرابر خوردگي و اكسيداسيون و مقاومت فوق‌العاده دربرابر حرارت‌هاي زياد، بشر را قادر ساخته تا در عرصه صنعت و تكنولوژي به پيشرفت‌هاي كنوني برسد. بنابراين در طراحي و ساخت تقريبا تمام مصنوعات بشري در تيم طراحي يا ساخت، در كنار مهندسين برق، مكانيك، شيمي، عمران و صنايع حضور مهندسين مواد الزامي و غيرقابل اجتناب مي‌باشد. در حال حاضر رشته مهندسي مواد در سطح دانشگاه‌هاي ايران در مقطع كارشناسي در سه گرايش دانشجو مي‌پذيرد كه عبارتند از: متالورژي استخراجي، متالورژي صنعتي و سراميك.

  گرايش متالورژي استخراجي   

گرايش متالورژي استخراجي يكي از زيرمجموعه هاي رشته مهندسي مواد است. كشور ايران جزء معدود كشورهاي جهان بشمار مي رود كه داراي معادن متنوع و غني از فلزات است. با وجود اين مزيت نسبي، متأسفانه هنوز ما نتوانسته ايم به جايگاه واقعي خود در توليد فلزات در جهان برسيم. در ايران در حال حاضر فقط فلزاتي نظير آهن، مس، سرب، روي و آلومينيوم بصورت انبوه توليد مي شود. هنوز ما وارد كننده فلزاتي نظير تيتانيم، منيزيم، كبالت و … هستيم. حتي بايد اشاره كرد كه بحث روز ايران در رابطه با غني سازي اورانيم، با وجود معادن حاوي اورانيم اخيراً مورد توجه قرار گرفته، كه يك بحث كاملاً متالورژيكي است. در حقيقت بايد از متخصصين امر استخراج فلزات بعنوان متوليان توليد فلز اورانيم نام برد. بنابراين دير يا زود ايران بايد توليد ديگر فلزات مهم صنعتي و استراتژيك را آغاز كند. اين مسئله جز با كمك نيروهاي متخصص امكان پذير نيست.

در اين رشته به هيچ وجه در مورد معدن كاري و استخراج معادن بحث نمي شود. اين جزء مواردي است كه به فارغ التحصيلان رشته مهندسي معدن مربوط مي شود. بلكه كار فارغ التحصيلان اين رشته هنگامي آغاز شده كه سنگ معدن حاوي فلز در محل كارخانه تحويل گرفته مي شود.

در اين گرايش دانشجويان، اصول و مباني علمي استخراج فلزات را آموزش مي بينند. در كنار آموزش فناوريهاي متداول توليد فلزات، روشهاي نوين توليد فلزات نيز تدريس مي شود.

از ديگر زمينه هايي كه در اين گرايش آموزش داده مي شود ميتوان به خوردگي و از بين رفتن فلزات و روشهاي جلوگيري از آن و روشهاي پوشش دهي فلزات اشاره كرد. گفتني است كه در حال حاضر 33% از درآمد ناخالص ملي كشور آمريكا بواسطه مسئله خوردگي انواع سازه ها، اتومبيلها، صنايع و …. تلف مي شود. اين نشان دهنده اهميت علم خوردگي فلزات است. همچنين با عمليات خاص ميتوان در سطح فلزات، پوششهاي خاصي ايجاد كرد كه خصوصيات سطحي فلزات را بطور چشمگيري بهبود داد. بعنوان مثال ميتوان با ايجاد پوششهاي خاص سختي سطح فلزات را تا پانزده برابر افزايش داد. يا با ايجاد پوششهاي مناسب در سطح فلزي مثل آهن، آنها را در محيطهاي خورنده اي مثل اسيد سولفوريك به راحتي بكار برد. دانشجويان جزء مواردي كه در اين رشته با آن آشنا مي شوند خوردگي و روشهاي جلوگيري از آن و علم پوشش دهي فلزات است.

گرايش متالورژي صنعتي

رشته متالورژي صنعتي يكي از زير مجموعه‌هاي رشته مهندسي مواد است. در مهندسي مواد شناخت ساختار مواد و خواص آن و شناخت ارتباط بين اين ساختار و خواص در جهت افزايش زمينه‌هاي كاربردي و طراحي مواد نو و  تركيبات جديد از اهميت ويژه‌اي برخوردار است.

با توجه به نام و محتوي اين رشته ملاحظه مي‌شود كه در اين رشته از علم شناخت فلزات و آلياژها در جهت كاربردهاي صنعتي استفاده مي‌شود. علم متالورژي كه يكي از شاخه‌هاي علم مواد مي‌باشد در زمينه طراحي و توليد آلياژهاي صنعتي كاربرد دارد. كليه قطعات مكانيكي كه در صنايع مختلف بكار مي‌رود از فلزات و آلياژهاي گوناگوني ساخته شده اند. انواع فولادها و چدن‌هاي آلياژي، آلومينيم و آلياژهاي آن، مس، منيزيم، روي و ساير فلزات به‌طور وسيع در ساخت انواع قطعات صنعتي مورد مصرف قرار مي‌گيرند. اين قطعات در صنايع مختلف به‌خصوص صنايع خودروسازي، هوا- فضا، هواپيماسازي، پتروشيمي، صنعت نفت و گاز، ساختمان، سازه‌هاي فضايي، حمل‌ونقل، صنايع نظامي به‌كار مي‌روند.

زمينه‌هاي كاربردي جديد:

رشته متالورژي صنعتي علاوه بر كاربردهاي متداول كه در صنايع گوناگون دارد در جهت طراحي و توليد مواد پيشرفته به‌سرعت در جهان در حال توسعه مي‌باشد. مواد مغناطيسي نو با خواص برتر، استفاده از مواد مركب (كامپوزيت) پايه فلزي‌، ساخت مواد پيشرفته از طريق تركيبات بين‌فلزي، ‌استفاده از آلياژهايي كه مي‌توانند جايگزين اعضاي بدن انسان شوند، ايجاد آلياژهاي سبك جهت توليد قطعات حساس، ‌طراحي و توليد آلياژهايي كه در دماهاي بالا به‌كار مي‌روند،‌ طراحي آلياژهايي كه در شرايط ويژه و سخت كاربرد دارند مثال‌هايي از كاربرد رشته متالورژي صنعتي در توليد مواد پيشرفته مي‌باشد. در سال‌هاي اخير رشته‌هايي مانند مواد زيستي و نانوتكنولورژي مورد توجه بسياري از محافل علمي، تحقيقاتي و صنعتي جهان قرار گرفته است كه رشته متالورژي صنعتي مي‌تواند نقش اساسي در جهت توسعه اين‌گونه مواد پيشرفته ايفا نمايد. دراين راستا در ايران و به‌خصوص دانشگاه علم و صنعت ايران در سال‌هاي اخير تحقيقات علمي گسترده‌اي صورت گرفته است و دانشكده مهندسي مواد و متالورژي به عنوان قطب علمي مواد پيشرفته كشور شناخته شده است. پژوهش و تحقيقاتي كه در اين رشته و با همكاري با ساير مراكز علمي جهان صورت مي‌گيرد در قالب مقالات علمي در معتبرترين مجلات جهان به‌چاپ مي‌‌رسد.

زمينه‌هاي اشتغال و ارتباط با ساير رشته‌ها:

به‌دليل كاربرد وسيع مواد و به‌خصوص فلزات در ساخت كليه قطعات صنعتي مي‌توان به زمينه اشتغال دانش‌آموختگان اين رشته در صنايع گوناگون پي‌برد. در بخش دولتي شركت‌ها و كارخانجات بزرگ نظير توليد فولاد، ذوب‌آهن، صنايع خودروسازي،‌ صنايع هوا- فضا، صنايع نظامي و صنعت نفت،‌پتروشيمي و … و در بخش خصوصي اكثر كارخانجات توليد قطعات صنعتي به‌خصوص در صنايع خودروسازي، ساختمان‌سازي،‌ معادن ‌و صنعت سيمان مي‌تواند زمينه‌هاي جذب دانش‌آموختگان رشته متالورژي صنعتي را فراهم سازد. اين رشته‌ ماهيتاً‌ ارتباط نزديكي با دو رشته مهندسي مكانيك و مهندسي صنايع دارد واكثر پروژه‌هاي صنعتي به‌صورت كارگروهي و تيمي به انجام مي‌رسد.

گرايش سراميك

رشته سراميك يكي از زير مجموعه‌هاي رشته مهندسي مواد است. وظيفه اصلي يك مهندس مواد در ابتدا شناخت ساختمان مواد و خواص آن و شناخت ارتباط بين اين ساختار و خواص است و در مواردي ديگر با توجه به نياز كاربردي كه وجود دارد مواد جديد و تركيبات جديد را طراحي نمايد.

اما رشته سراميك به عنوان يك زير شاخه رشته مواد چيست؟

در ابتدا با شنيدن نام سراميك هر انساني به ياد ظروف سفالين مي‌افتد و بسياري فكر مي‌كنند كه رشته مهندسي سراميك يك رشته هنري است و گروهي ديگر اين تصور را دارند كه اين رشته محدود به ساخت محصولاتي چون ظروف سفالين، كاشي يا چيني مي‌باشد. اما نكته قابل توجه در رابطه با اين شاخه از علم مواد اين است كه با شناخت و ورود دست‌آوردهاي آن به دنياي صنعت يك مرحله جديد و يك تحول بزرگ پديد آمد. اين شاخه كه بسيار هم جوان است ‌سبب شد تا تحول بزرگي درصنايع فضا، الكترونيك، اپتيك، پزشكي و بسياري از علوم ديگر پديد آيد.

بطور كلي اگر تعريفي از سراميك به شكل ساده و ابتدايي بدهيم بايد بگوييم كه مواد سراميك عبارتند از مواد معدني غيرفلزي. كافي است كه به اطراف خود نگاه كنيد، هر آنچه كه جزء مواد آلي (مانند پلاستيك، چوب و لاستيك)و فلزي نباشد سراميك است. پس مي‌بينيم كه در دنياي كنوني سراميك‌ها ما را محاصره نموده‌اند. شيشه‌ها از جمله شيشه‌هاي ساختماني، اپتيك، فيلترهاي بسيار دقيق اپتيكي، مصالح ساختماني از جمله سيمان، كاشي،‌ چيني بهداشتي، نسوزها و كلاهك‌ها و پوشش‌ بيروني موشك‌هاي فضاپيما و قطعات اصلي كامپيوتر‌ها، اجزاي دروني قطعات الكترونيك از جمله IC ها، خازن‌ها،‌ مقاومت‌ها،‌ ايمپلانت‌ها و بسياري از قطعاتي كه جايگزين اعضاي بدن انسان مي‌شود، فروالكتريك‌ها، فري مغناطيس‌ها و فوق‌هادي‌ها و بسياري كاربردها و مواد ديگر كه همه و همه مديون شناخت و بوجود آمدن رشته سراميك است. در سال‌هاي اخير رشته‌هايي مانند مواد زيستي و نانوتكنولوژي مورد توجه بسياري از محافل علمي، تحقيقاتي و صنعتي جهان قرار گرفته است كه رشته سراميك با دوشاخه بايو سراميك‌ها و نانو سراميك‌ها در اين رشته‌ها مطرح مي‌باشد.

به طوركلي سراميك‌ها به دو دسته سنتي و مدرن تقسيم مي‌شوند. در ايران به شكل عمده صنعت سراميك متمركز بر توليد سراميك‌هاي سنتي است كه شامل صنايع شيشه،‌ چيني،‌ كاشي،‌سيمان،‌ نسوز و … بوده است. امكان ادامه تحصيل در اين رشته تا مقطع دكترا درداخل كشور وجود دارد، وضعيت ادامه تحصيل در دانشگاه‌هاي خارج از كشور نيز در اين رشته بسيار مطلوب مي‌باشد و اين رشته بسيار مورد توجه جوامع صنعتي و دانشگاهي جهان است.

از ديدگاه وضعيت بازار كار،‌ با توجه به رشد قابل توجهي كه اين صنعت در ايران داشته و دارد،  بازار كار مناسبي را مي‌توان براي آن متصور شد. هر چند با ظرفيت قابل ملاحظه‌اي كه سالانه در اين رشته جذب دانشگاه‌ها مي‌شوند تا حدودي از قطعيت اين سخن كاسته مي‌شود. نزديكي اين شاخه از  مهندسي با رشته‌هاي فيزيك و شيمي بيش از تمامي رشته‌هاست و بسته به شاخه‌هاي خاص به هر يك از دو رشته فيزيك و شيمي كاربردي نزديك مي‌شود. دانش‌آموزاني كه علاقمند به درك عميق‌تر علل پديده‌هاي رفتاري مواد مختلف و يافتن كاربردهاي نوين و طراحي مواد جديد متناسب با نيازهاي روزافزون بشري مي‌باشند و به طور كلي علاوه بر داشتن علايق مهندسي خود را به علوم نيز نزديك حس مي‌كنند، مي‌توانند در اين رشته موفق باشند.

درهرحال كشور ما داراي خلاء هاي بسياري براي محصولات و شاخه‌هاي جديد و نوين سراميكي است.همگام با توسعه همه جانبه كشورنياز فراواني به مهندسان و دانشمندان تحصيل كرده در اين رشته وجود خواهد داشت و هر فرد متخصص با دارا بودن جديت، اعتماد به نفس و پشتكار مي‌تواند بازار كاري مناسبي براي خود پديد آورد