История развития материаловедения в России

МИНЕСТЕРСВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ  ФЕДЕРАЦИИ

 

Федеральное государственное  бюджетное образовательное  учреждение

высшего профессионального образования

 

«МАТИ –  РОССИЙСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ

имени  К.Э. ЦИОЛКОВСКОГО»(МАТИ)

 

 

 

Кафедра: Общая химия, физика и химия композиционных материалов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

 

Дисциплина: Материаловедение.

Тема: История развития материаловедения в России.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Студент: Антонов Александр Анатольевич.

Группа: 6 ЭКУ-1ДБ-260.

Преподаватель: Лигачева Е.А.

 

 

 

                                                                  Москва

 

                                             Содержание.

1.Введение.

 

2.Начало развитие материаловедение  в России.

 

3. Первые эксперименты русских ученых с металлами.

 

4.Развитие кафедры «Материаловедения»

           5.Список литературы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение:

1)Как  развивалось материаловедение в  России?

2)Какие  ученые способствовали началу  материаловедения в России?

3)Образования  кафедры «материаловедения»

Цель: История развития материаловедения в России.

     

 

        Начало развитие материаловедение в России.

М.В. Ломоносов (1711—1765) заложил  основы передовой русской философии  и науки, особенно в области химии, физики, геологии. Он явился основоположником курса физической химии и химической атомистики, обосновывающей атомно-молекулярное строение вещества. В 1752 г. им было написано «Введение в истинную физическую химию». Касаясь распространенной в тот период корпускулярной теории, М.В. Ломоносов отмечал, что корпускулы — это мельчайшие частицы, ввел представление о молекулах и их отличии от атомов, а относительно еще более распространённого тогда учения о флогистоне, выделяющемся, якобы, при прокаливании метал лов и горении веществ, то он не только отверг такое учение о таинственном «веществе огня», но и дал научное объяснение химическим явлениям, протекающим при таких воздействиях огня. Кроме того, МВ. Ломоносов впервые написал книгу на русском языке по металлургии, разработал составы цветных стекол и способ изготовления мозаичных панно из них, высказал гипотезу о происхождении янтаря и др.

Д.И. Менделеев (1834—1907) открыл важнейшую закономерность природы - периодический закон, в соответствии с которым свойства элементов  находятся в периодической зависимости  от величины их атомной массы. Он опубликовал  книгу «Основы химии»; в ней  описано, в частности, атомно-молекулярное строение вещества. Д.И. Менделееву принадлежит  и публикация по основам стекольного  производства.

Для первого этапа становления  и развития строительного материаловедения, который, как отмечалось, начался  с глубокой древности и продолжался  до начала второй половины ХIХ в., характерно сравнительно ограниченное количество разновидностей материалов и опытных данных по их качественным характеристикам. Однако великие ученые и философы тех времен с помощью интуиции и логики, гипотез и теорий, а несколько позже - с привлечением новых знаний в физике и открытий в химии и физической химии (последняя свое поступательное развитие начала с работ М.В. Ломоносова) сумели дать достаточно полное представление о составе веществ, внутренних взаимодействиях мельчайших частиц и свойствах. Были установлены некоторые общие зависимости свойств веществ, особенно механических, от их состава. Менее изученной оставалась зависимость свойств от структуры, хотя ёще в 1665 г. английский ученый Роберт Гук выявил у металлов типичную кристаллическую структуру, т.е. за 200 лет до открытия микроструктуры стали под микроскопом английским ученым Генри Сорби.

Второй этап развития строительного  материаловедения условно начался  со второй половины 19 в. и закончился в первой половине 20 в. Важнейшим  показателем этого этапа явилось  массовое производство различных строительных материалов и изделий, непосредственно  связанное с интенсификацией  строительства промышленных и жилых  зданий, общим прогрессом промышленных отраслей, электрификацией, введением  новых гидротехнических сооружений и т.п. Характерным является также конкретное изучение составов и качества производимых материалов, изыскание наилучших видов сырья и технологических способов его переработки, методов оценки свойств строительных материалов со стандартизацией необходимых критериев совершенствования практики изготовления продукции на всех стадиях технологии.

Второй этап отличается сравнительно быстрым ростом производства новых материалов, ранее отсутствовавших  в номенклатуре. достижения науки о материалах в нашей стране исходят от основоположников крупнейших научных школ Ф.Ю.Левинсона-Лессинга, Е.С. Федорова, В.А. Обручева, А.И.Ферсмана, Н.А. .Белелюбского, занимавшихся исследованием минералов и месторождений природных каменных материалов (горных пород). В результате строительное материаловедение обогатилось данными петрографии и минера логии при характеристике минерального сырья, используемого после механической переработки либо в сочетании с химической переработкой в виде готовой продукции — природного камня штучного и в рыхлом состоянии, керамики, вяжущих веществ, стекла и др. С той же целью начали применять побочные продукты производств — шлаки, эолы, древесные отходы и пр.

В номенклатуре материалов, кроме применявшихся на первом этапе  камня немолотого или грубо околотого, меди, бронзы, железа и стали, керамики, стекла, отдельных вяжущих, например гипса, из вести, появились новые цементы, и начался массовый выпуск портландцемента, открытого Е. Челиевым в начале 19 в. В разработке новых для того времени минеральных вяжущих участвовали А.Р. Шуляченко, И.Г. Малюга, А.А. Байков, В.А. Китщ, В.Н. Юнг, Н.Н. Лямкн и другие ученые. Улучшилось качество и из древле известных извести и гипса. Так, И.В. Смирнов предложил использовать в строительстве молотую негашеную известь, в то время как в течение двух тысячелетий известь применялась после ее гашения водой; И.А. Передерий предложил высокопрочный гипс; А.В. Волженский при участии А.В. Ферронской — гипсоцементное пуццолановое вяжущее; П.П. Будников — ангидритовый цемент и др.

Быстро развивалось производство цементных бетонов различно го назначения; сформировалась специальная наука  о бетонах — бетоноведение. В 1895 г. И.Г. Малюга издал первый в нашей стране труд «Состав и способы прищтовления цементного раствора (бетона) для получения наибольшей крепости». Он впервые вывел формулу прочности бетона и сформулировал так называемый закон водоцементного отношения. Несколько• раньше французский ученый Фере предложил формулу прочности цементного камня (и бетона). В 1918 г. была установлёна прочность бетона Абрамсом (США), уточненная Н.М. Бёляевьим, что послужило исходной позицией для разработки метода подбора (проектирования) состава плотного и высокопрочного бетона. Появилась и формула прочности Боломея (Швейцария), уточненная, БГ. Скрамтаевым применительно к отечественным исходным компонентам.

Аналогичный процесс обновления и интенсификации производства с  одновременным развитием соответствующих  наук на этом этапе произошел и  в отношении многих других материалов. Так, на пример, на основе извести и портландцемента осуществлялся массовый выпуск разновидностей смешанных цементов и вяжущих веществ. Последующие исследования Н.М. Беляева, И.П. Александрина, Б.Г. Скрамтаева, Н.С. Завриева и других ученых способствовали существенному повышению качества бетона с уточнением ранее полученных зависимостей его прочности (Абрамсом, Боломеем). К этому же времени Н.А. Попов разработал научные основы технологии легких бетонов и строительных растворов, объемы применения которых быстро возрастали, особенно в жилищном строительстве. Были предложены новые разновидности искусственных заполнителей для легких бетонов — керамические, шлаковые и др.

В конце 19 в. формируется технология изготовления железобетона и получает развитие наука о железобетоне. Этот высокопрочный материал был предложен французскими учеными Ламбо и Ковалье, садовником Монье (1850—1870). В России А. Шиллер, а затем в 1881 г. Н.А. Белелюбский провели успешные испытания конструкций из железобетона, а в 1911 г. были изданы первые технические условия и нормы для железобетонных конструкций и сооружений. Особого внимания заслужили безбалочные железобетонные междуэтажные перекрытия, разработанные в Москве А.Ф. Лолей том (1905). В конце ХIХ в., послё успешных исследований, внедрен в строительство предварительно напряженный железобетон. В 1886 г. П. Джексон, Деринг, Мандель, Фрейсине взяли патент на его применение и развили этот метод. Массовое производство преднапряжённых конструкций началось несколько позже, а в нашей стране — на третьем этапе развития строительного материаловедения. К этому периоду относится внедрение и сборного железобетона. Развивались научные концепции производства многих других строительных материалов. Уровень познания поднялся так, что в цементной, полимерной, стекольной и некоторых других отраслях разрыв во времени между окончанием научной разработки и внедрением ее в производстве становился весьма малым, т.е. наука превращалась в непосредственную производительную силу.

В нашей стране, как и  в других развитых странах, создавались  отраслевые научные институты —  НИИЦемент, НИИЖелезобетон, НИИСтройполимер, НИИАсбестоцемент, НИИКерамика, НИИ- Минерального сырья и др. Периодически собирались национальные и международные конгрессы по проблемам дальнейшего совершенствования технологий и повышения качества традиционных и новых материалов. В них остро нуждалось жилищное, промышленное, гражданское, дорожное, гидротехническое, сельскохозяйственное и другие виды строительства. Развитие практики на этом этапе в строительном материаловедении было в известной мере гипертрофировано по сравнению с теорией. Раскрытие теоретических принципов и общих закономерностей сдерживалось необходимостью быстрейшего решения проблемы интенсификации производства строительных материалов и изделий для удовлетворения острой нужды в них в этот трудный период времени.

Гипертрофирование практики выразилось, в частности, в том, что фундаментальная наука о материалах именовалась как «Строи тельные материалы» с достаточно подробным описанием в них производимых материалов и изделий, но, как правило, вне связи между собой. Под этим названием издавались учебники для студентов высших и средних специальных учебных заведений. Одним из первых массовым тиражом в 1896 г. вышел в свет учебник В.В. Эвальда, переиздававшийся затем 14 раз под названием «Строительные матери алы, их изготовление, свойства и испытания». далее следовали аналогичные учебники «Строительные материалы», подготовленные В.А. Киндом и С.д. Окороковым (1934 г.), Б.Г. Скрамтаевым, Н.А. Поповым и др. (1950 г.), В.А. Воробьевым (1952 г.), А.Г. Комаром (1967 г.), а также другими авторами с неоднократным их переизданием. Несомненно, эта учебно-методическая литература сыграла и продолжает играть свою роль главнейших систематизированных пособий в изучении научной практики производства строительных материалов и изделий, научных основ их качества и широкого применения в строительстве.

 История развития промышленности  в России считает XIX век веком  машинной индустрии. Естественно,  что для работы в промышленности  потребовались свои отечественные  специалисты и их начали готовить  в Санкт-Петербурге, Москве, Казани, Харькове, Дерпте. Отечественная техника  требовала механиков высокого  класса по всем направлениям, и в 1873 г. появилась кафедра  "Химическая технология к металлургия". С 1898 г. в Императорском московском техническом училище (ИМТУ). Испытания на растяжение, изгиб и сжатие различных материалов. В учебных мастерских особое внимание уделялось получению достаточных сведений о характерных свойствах машиностроительных материалов. Работы выполнял каждый студент и представлял отчет с приложением схемы машин и графиков испытаний. Позднее ввели испытания на кручение и удар, изучение упругих свойств ремней и трения при различной смазке.

В 1904 г. A.M. Бочвар, выпускник 1897 г., организовал новую металлургическую лабораторию. Химики уделяли особое внимание изучению методов и средств для определения механических свойств металлов. В 1906 г. в химическом институте были организованы лаборатории качественного и количественного анализа, металлургии; кроме того, был создан кабинет кристаллографии. Проф. И.К. Коссов написал курс "Металлургия", проф. С.П. Ланговой опубликовал "Исследование наиболее употребительных методов определения углерода в железе", а проф. Я.Я. Никитинский - работы "Металлургия", "Металлы и минеральные вещества".

Химическая технология металлов вначале  была лишь предметом преподавания, но затем начали проводиться работы по исследованию железных руд и бронзы для подшипников, сплавов алюминия. По результатам своих работ Е.И. Тумский опубликовал монографию "Алюминий и сплавы с ним", где указал на широкие возможности использования сплавов в машиностроении. Таким образом, к концу XIX в. в ИМТУ на химическом и механическом факультетах уже возникли основы науки о металлах - металловедение. С 1901 г. A.M. Бочвар начал читать курс "Металлургия". Это и предопределило открытие в ИМТУ нового направления - металловедения. Для полного завершения круга задач, решаемых металловедением, необходимо было третье звено, замыкающее и объясняющее поведение материалов под нагрузкой, - учение о структуре. Для этого в 1908-1909 гг. А.М. Бочвар создал одну из первых в России лабораторию металлографии, где проводили систематические научные работы, и было развито учение о структуре и свойствах металлов и сплавов.

 

          Первые  эксперименты русских ученых  с металлами.

Примером могут служить всесторонние исследования A.M. Бочвара по антифрикционным сплавам. Его мы по праву можем считать основателем московской школы металловедов, а 1909 г. годом становления металловедения как науки, так и специальности в ИМТУ. В 1909 г. проф. A.M. Бочвар начал читать курс "Металлография". В результате слияния лабораторий металлургии и металлографии в 1910 г. была организована лаборатория сплавов. В 1918-1920 гг. на механико-химическом отделении была организована кафедра "Металлургия и металлография" (черные и цветные металлы). По инициативе A.M. Бочвара впервые в Москве началась подготовка специалистов-металлургов по специальности "Сплавы". Продолжателями его работ стали талантливые ученики А.А. Бочвар, Г.В. Акимов и И.И. Сидорин, которых можно считать основателями трех научных школ: металловедения цветных металлов и сплавов - основатель А.А. Бочвар, коррозии металлов - основатель Г.В. Акимов и авиационного металловедения - основатель И.И. Сидорин. В 1918 г. И.И. Сидорин разработал метод определения критических точек при охлаждении металлов и сплавов, A.M. Бочвар изучал сплавы меди, железа, исследовал условия формирования эвтектик и внедрил стандарт на баббиты, а И. А. Целиков исследовал сплавы свинца. В 1924 г. в МВТУ И.И. Сидорин начал читать курс "Металловедение и термическая обработка", а в 1925 г. организовал Институт испытания материалов для выполнения контрольных, экспертизных и научно-исследовательских работ; позднее этот Институт был преобразован в научно-исследовательский сектор МВТУ.