Вклад отечественных ученых в развитие материаловедения

ГОУ ВПО

«СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Ханты-Мансийского автономного округа – Югры»

Кафедра теории и методики профессионального образования

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Тема: «Вклад отечественных ученых в развитие материаловедения»

Выполнил: студент  1 курса, гр. 93-16В

факультета педагогического образования

Фамилия  Биженар

Имя           Ирина

Отчество  Владимировна

Проверил: преподаватель кафедры ТиМПО

Фамилия Насырова

Имя         Эльмира

Отчество Фанильевна

Сургут, 2011 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение…………………………………………………….………………...…..3

Глава 1. Дмитрий Константинович Чернов……..…………………...……...4

1.1 Краткие биографические данные.………………………..…….….4

1.2 Д. К. Чернов и артиллерийское дело.…………………..…..…….4

Глава 2. Николай Семенович Курнаков…………...………………….…......5

2.1 Краткие биографические данные.……………………………...….5

2.2 Научно-исследовательская деятельность.…………………....….5

Глава 3. Николай Анатольевич Минкевич………………………………......8

3.1 Краткие биографические данные.…………………………….......8

3.2. Работа на Обуховском заводе..………………………………...…8

3.3 Работы в области авиационной промышленности………….….10

Глава 4. Андрей Анатольевич Бочвар………………………………….…...12

4.1 Краткие биографические данные………………..………………12

4.2 Научно-исследовательская деятель………………..…………….12

Заключение……………………………………………………………………...16

Список использованной литературы………………………………………..17

Введение

Материаловедение – наука, изучающая связь между строением и свойствами материала и их изменениями от внешних воздействий. Развитие материаловедения – основа прогресса. Материалы – это исходные вещества для производства продукции и вспомогательные вещества для производственных процессов. Вокруг нас повсюду материалы. И их создание – заслуга ученых.

Для современной молодежи важно знать, какой вклад внесли отечественное ученые в развитие науки (а именно материаловедения), как повлияли их открытия на экономику России. Для человека XXI века и гражданина России мало знать  только о вкладе гениальных русских ученых М.В. Ломоносова (научно обосновал атомно-молекулярное строение материи, разработал корпускулярную теорию), Д.И. Менделеева (открыл периодический закон химических элементов) и В.И. Вернадского. Помимо них были и другие выдающиеся ученые, исследования и открытия которых стали значимыми для науки и развития страны.

Задачи:

1.      Рассмотреть биографические данные ученых;

2.      Проанализировать вклад русских ученых в развитие материаловедения;

3.      Проанализировать информацию и составить сводную таблицу о достижениях и их значении для страны.

Глава 1.  Дмитрий Константинович Чернов

1.1   Краткие биографические данные

Чернов Дмитрий Константинович [20. 10(1.11). 1839, Петербург, - 2.1.1921, Ялта], русский учёный в области металлургии, металловедения, термической обработки металлов. Родился в семье фельдшера. В 1858 окончил Петербургский практический технологический институт, затем работал в механическом отделении Петербургского монетного двора. С 1866 инженер молотового цеха

Обуховского сталелитейного завода в Петербурге, в 1880-1884 занимался разведкой месторождений каменной соли в Бахмутском районе (Донбасс); найденные им залежи получили промышленное значение. С 1884, по возвращении в Петербург, работал в Морском техническом комитете, с 1886 (одновременно) главный инспектор Министерства путей сообщения по наблюдению за исполнением заказов на металлургических заводах. С 1889 профессор металлургии Михайловской артиллерийской академии.

1.2  Д. К. Чернов и артиллерийское дело

Почти два десятилетия - с 1866 по 1885 г. - Д. к. Чернов посвятил в основном усовершенствованию металлургических процессов производства артиллерийских орудий и снарядов и достиг в этом отношении крупнейших успехов, получивших мировое признание..

Детально анализируя явления, происходящие в канале орудия при выстреле, Д.К. Чернов создал свою теорию, которая хорошо объясняет происхождение процесса разгара, указывает его признаки и возможные средства противодействия этому разрушительному процессу и точно согласуется с картиной выгорания каналов в стальных орудиях, встречающейся в действительности. Эту теорию Д. К. Чернов излагал постоянно своим ученикам в лекциях по курсу сталелитейного дела, но лишь в 1912 г. выступил публично в Русском металлургическом обществе.

Глава 2. Николай Семенович Курнаков

2.1 Краткие биографические данные

Николай Семёнович Курнаков родился 6 декабря 1860 года в г. Нолинске Вятской губернии. Отец его - офицер, участник обороны Севастополя, был тяжело контужен сначала на Малаховом кургане, а затем на 3-м бастионе. Хотя он и оправился от полученных ран, но здоровье его было подорвано, и он скончался в 1868 г., оставив двух своих малолетних сыновей на попечение их матери.

Первоначальное воспитание Н. С. Курнаков получил дома, а затем в Нижегородской военной гимназии, курс которой окончил в 1877 г. Ещё тогда, когда Н. С. Курнаков был гимназистом, он устроил домашнюю химическую лабораторию, где самостоятельно проводил опыты по химии.

В 1877 г. Н. С. Курнаков поступил в Петербургский Горный институт, который окончил в 1882 г. Будучи студентом института, он провёл наблюдения над кристаллизацией квасцов и соли Шлиппе, которые дали материал для первых сообщений Н. С. Курнакова в Минералогическом обществе в 1880 г.

По окончании курса по заводскому отделению со званием горного инженера Н. С. Курнаков был оставлен при институте для занятий в химической лаборатории, а в 1882 г. был командирован на алтайские заводы для исследования операций по выплавке меди, свинца и серебра.

2.2 Научно-исследовательская деятельность

Работы Н. С. Курнакова, число которых превышает 200, касаются самых разнообразных вопросов как теоретической, так и практической химии.

Первый период своей научно-исследовательской деятельности (1891 - 1902 гг.) Н. С. Курнаков посвятил изучению вопросов, связанных со строением и свойствами так называемых комплексных соединений, принадлежащих к той группе веществ, которые образуются не из простых молекул, а из групп соединившихся друг с другом молекул.

Он открыл ряд новых соединений платины и установил чрезвычайно важную закономерность, дающую возможность при помощи реакции с тиомочевиной определить внутреннее строение ряда комплексных соединений двухвалентной платины.

Работами Н. С. Курнакова во второй период его деятельности, связанными с изучением металлических сплавов, открылась новая блестящая страница в истории развития металлографии. Работы Н. С. Курнакова по изучению металлических сплавов вскрыли ряд весьма важных закономерностей, объясняющих как поведение металлов при их сплавлении, так и предопределяющих физико-химические и механические свойства полученных сплавов. Они привели к значительным обобщениям общетеоретического характера. Определение понятия химического соединения, развитие учения о химической диаграмме «состав - свойство» и создание нового отдела общей химии – «физико-химического анализа» представляют собой основные достижения творческой работы Н. С. Курнакова в этой области.

Н. С. Курнаковым был создан новый отдел общей химии – физикохимический анализ, основной целью которого является исследование соотношений между химическим составом и измеримыми на опыте свойствами систем.

Физико-химический анализ, созданный трудами Н. С. Курнакова, дал в руки исследователя мощное орудие для определения таких тонких различий в состоянии изучаемых тел, которые были совершенно недоступны для обычно применявшихся приёмов химического исследования. Особенно продуктивным оказалось применение метода физико-химического анализа для разрешения вопроса о природе химического индивидуума, выдвинутого Н. С. Курнаковым.

Все работы Н. С. Курнакова по металлическим сплавам характеризуются одной примечательной особенностью: все они являются примером сочетания глубокой теории с насущными вопросами практики.

Классификация металлоидов на соединения бертоллетовского и дальтоновского типов, установление сингулярных элементов химической диаграммы и нахождение зависимости между свойствами и составом равновесных систем являются одинаково важными как для теории металлических сплавов, так и для практического применения их в различных областях техники.

Установление Н. С. Курнаковым влияния факта образования твёрдых растворов на понижение электропроводности и её температурного коэффициента сыграло огромную роль в дальнейшей судьбе развития техники получения реостатных сплавов. Нахождение новых сплавов, обладающих высоким электросопротивлением и ничтожным, почти нулевым, температурным коэффициентом, становится с этих пор предметом не грубого эмпиризма, а научного исследования.

Показанная в ряде работ Н. С. Курнакова связь между изменениями состава и механическими и другими техническими свойствами твёрдых растворов послужила надёжным основанием для выбора и отыскания металлических сплавов, необходимых для удовлетворения разнообразных технических требований.

Глава 3. Николай Анатольевич Минкевич

3.1 Краткие биографические данные

Николай Анатольевич Минкевич родился 17 февраля 1883 г. в маленьком уездном городке Малмыже Вятской губернии в плохо обеспеченной, но дружной семье. По окончании с золотой медалью гимназии в 1902 г. Н. А. Минкевич не колеблясь определил сой дальнейший путь. Он хотел быть инженерм и в этом же году поступил на металлургический факультет Санкт-Петербургского политехнического института.

Молодым инженером-доменщиком отлично закончил политехнический институт в 1907 г. Н. А. Минкевич был оставлен при институте для подготовки к диссертации на звание адъюнкт-профессора. Однако, следуя примеру крупнейших ученных металлургов – П. П. Аносова, Д. К. Чернова, А. А. Байкова, М. А. Павлова, молодой инженер принимает решение закрепить и углубить свои знания на практической заводской работе.

3.2. Работа на Обуховском заводе

В январе 1908 г. он поступает на Обуховский завод, где в течении шести лет работает сначала инженером цеха, а затем помощником заведущего термическим цехом.

Складывавшаяся в то время обстановка способствовала развитию интереса Минкевича к изучению закалки стали. Термическая обработка стали в начале XX века являлась новой прогрессивной областью техники, зародившейся в недрах металлургии. Идеи великого русского ученого Д. К. Чернова широко распространились в среде наших инженеров. Идеи о зависимости свойств стали от ее структуры претворялись в жизнь, развивалась термическая обработка сплавов. Россия создавала свою качественную металлургию.

В ноябре 1911 г. Н. А. Минкевич предложил оригинальную конструкцию закалочного аппарата для закалки головной части снаряда. При этом им был разработан вопрос о скорости охлаждения и характере необходимой охлаждающей среды. Аппарат был сконструирован таким образом, что путем замены некоторых его узлов легко осуществлялся переход от обработки снарядов одного калибра к обработке снарядов другого калибра. В том же году Минкевич получил патент на конструкцию коридорной печи методического типа с разрезным посередине сводом, в которой изделия передвигаются при помощи механизма, подвешенного на балках, расположенных над печью.

Дальнейшая работа Н. А. Минкевича на Обуховском заводе и его возрастающий практический опыт позволили внести ряд других улучшений в технологию термической обработки деталей орудий и снарядов. В это время, как и в последующие годы, на протяжении всей жизни, практическая деятельность Николая Анатольевича сочеталась с теоретической и литературной работой. Он опубликовал обстоятельную и чрезвычайно важную для того времени работу «Методы определения твердости металлов». Метод оценки «качеств металлов и согласования их со службой металлов в разных изделиях» в то время находился в ряду «новых методов механических испытаний». Как и испытания ударными и повторными нагрузками, определение твердости металлов только еще выдвигалось «на первый план». Работа Н. А. Минкевича имела большое значение в деле распространения этого метода на заводах России. Она была опубликована в «Журнале Русского металлургического общества» в 1911 г. и тогда же вышла отдельным оттиском в виде брошюры. При сравнительно небольшом объеме (3 печатных листа) эта работа представляла собой законченную монографию по рассматриваемому вопросу. Описание существовавших тогда методов определения твердости металлов и сплавов было дано в ясной и доходчивой форме; благодаря последовательному разбору различных методов определения твердости и четкой классификации приборов, основанных на том или ином принципе, эта работа и сейчас читается с большим интересом.

В 1912 г. была опубликована вторая работа Н. А. Минкевича, являющаяся продолжением исследования, - «Вопрос о связи между твердостью и другими механическими качествами стали».

За время работы на Обуховском заводе Н. А. Минкевич занимался разработкой нового вида термической обработки – одинарной обработки. Одинарная обработка, состоящая из одной операции – нагрева до температуры закалки с последующим охлаждением с некоторой средней скоростью – должна была заменить термическую обработку, состоящую из двух операций: закалки и отпуска. Этот метод Николай Анатольевич применил при термической обработке снарядов.

В эти же годы (1911-1912) им были исследованы новые хромомедистые и хромоникельмолибденовые стали, из которых в дальнейшем изготовлялись изделия специального назначения.

3.3 Работы в области авиационной промышленности

В результате первой мировой, а затем и гражданской войны, воздушный флот России был почти полностью уничтожен. Поэтому в первые годы Советской власти уделялось большое внимание развитию авиационной промышленности.

Для развития авиастроения было необходимо прежде всего создать новые специализированные цехи и заводы, освоить новое оборудование, создать современную технологию обработки деталей мотора и самолета и решить задачу правильного выбора материала для их изготовления. В решении всех этих вопросов значительная заслуга принадлежит Н. А. Минкевичу.

С конца 1924 г. Н. А. Минкевич работал в качестве главного металлурга и консультанта в ГУВП и Авиатресте. Он руководил выбором новых металлургических баз авиастроения, консультировал металлургические заводы и заводы Авиатреста по вопросам металлургического оборудования, руководил разработкой и усовершенствованием технологических процессов термообработки, литья, ковки и холодной протяжки на авиазаводах.

В результате этих работ были найдены новые методы изготовления ряда изделий, которые ранее ввозились из-за границы. К таким изделиям относились ленты расчалок, осевые самолетные трубы из хромоникелевой стали, кобальтовые магниты, хромованадиевая пружинная проволока, спицевая и расчалочная проволока, холоднотянутая самолетная и холоднокатаннаялистовая стали.. Кроме того, в результате работ, проведенных Н. А. Минкевичем, представилось возможным улучшить методику изготовления коленчатых валов и клапанов авиамоторов и изыскать стали для их изготовления.

Некоторые из этих работ были опубликованы Н. А. Минкевичем в ряде технических журналов.

Дальнейшая деятельность Н. А. Минкевича непрерывно, вплоть до последних дней его жизни, в том числе и в годы Великой Отечественной войны, была неразрывно связана с авиационной промышленностью. Развитие авиации ставило все более и более сложные задачи перед металлургией, металловедением и термической обработкой.

Последователи Н. А. Минкевича, многие из которых являются его учениками, продолжают исследования в области рационализации режимов тепловой обработки деталей авиастроения, разработки новых более совершенных режимов термической обработки и изыскания сплавов, могущих удовлетворить требованиям современной авиации. Многими из этих работ руководил до последних дней своей жизни Н. А. Минкевич.

Плодотворная деятельность Н. А. Минкевича в авиационной промышленности помогла советскому авиастроению, особенно в годы его становления, когда необходимо было решение ряда вопросов, связанных с разработкой новой технологии, переоборудованием металлургических и авиационных заводов, окрепнуть и приступить к массовому выпуску самолетов и моторов.

Глава 4. Андрей Анатольевич Бочвар

4.1 Краткие биографические данные

А. А. Бочвар родился 8 августа 1902 года. В 1923 г. он окончил Высшее техническое училище им. Н. Э. Баумана и затем работал там же преподавателем. С 1930 г. его преподавательская деятельность многие годы была связана с Московским институтом цветных металлов и золота им. М. И. Калинина (впоследствии МИСиС), где он возглавлял кафедру металловедения, основанную его отцом, также известным учёным-металловедом Анатолием Михайловичем Бочваром.

В 30-40-е годы Андрей Анатольевич был уже видным учёным, автором ряда широко известных в нашей стране и за рубежом исследований. Им были разработаны теория кристаллизации сплавов эвтектического типа, теория литейных сплавов, основы структурной теории жаропрочности и термической обработки сплавов, изучены механизмы пластической деформации и рекристаллизации металлов и сплавов. Позже, впервые в СССР, им было подробно исследовано явление сверхпластичности металлов и разработана теория этих процессов, установлены закономерности деформации металлов с разным типом кристаллической решётки при циклическом изменении температуры и др.. Наряду с преподавательской деятельностью он уделял большое внимание нуждам промышленности, и, в частности, впервые в мире разработал и внедрил метод кристаллизации фасонных отливок под давлением.

4.2 Научно-исследовательская деятель

Наибольший личный вклад как учёный-металловед Андрей Анатольевич внёс в создание сплавов на основе урана и плутония, конструкционных материалов и промышленных технологий изготовления из них ответственных изделий атомной техники.

В 1946 г. в институте были начаты исследования и в 1947 г. впервые в нашей стране получены микрограммовые количества нового, до сих пор неизвестного металла - плутония, а затем и первые данные о его структуре и свойствах. Советские учёные (С. Т. Конобеевский, Н. Т. Чеботарев, В. И. Кутайцев и др.) во главе с А. А. Бочваром первыми опубликовали диаграммы состояния плутония с различными элементами.

В 1949 г. по поручению правительства Андрей Анатольевич возглавил бригаду сотрудников института и под его руководством на комбинате "Маяк" в сложных и малоприспособленных условиях был создан ядерный заряд первой отечественной атомной бомбы, успешное испытание которой положило конец монополии США в этой области. В последующие годы также при непосредственном участии Андрея Анатольевича был создан заряд первой водородной бомбы. Незадолго до Первой Международной конференции по мирному использованию атомной энергии (Женева, 1955 г.) С. Т. Конобеевский прочёл в Московском университете доклад об исследовании диаграмм состояния с плутонием, закрепив тем самым приоритет отечественной науки в этой области. Впоследствии на микроколичествах материала было исследовано взаимодействие плутония практически со всеми элементами Периодической системы элементов Д. И. Менделеева. В процессе этих исследований были разработаны промышленные сплавы на основе плутония. Талант предвидения, анализ и обобщение конкретных данных позволили Андрею Анатольевичу по результатам, полученным коллективом сотрудников при исследовании микрограммовых образцов, определить все основные свойства плутония и его сплавов, необходимые конструкторам при физических расчетах изделий. Молодые специалисты тогда вряд ли представляли в полной мере огромную ответственность, которая лежала на Андрее Анатольевиче, но его высокая требовательность к достоверности результатов исследований и обоснованности выводов воспитывали в них чувство причастности к делам государственной важности, строгость к себе и высокую ответственность. В начале 50-х годов И. В. Курчатов поручил Андрею Анатольевичу решение одной из сложнейших проблем атомной техники - проблему живучести твэлов промышленных уран-графитовых реакторов - наработчиков кондиционного плутония для производства ядерных зарядов.

Под руководством Андрея Анатольевича и кандидата (впоследствии доктора) технических наук Г. Я. Сергеева была организована специальная лаборатория, выполнены обширные исследования, результаты которых позволили установить причины низкой живучести твэлов в реакторах и создать научную концепцию решения проблемы. Данные, полученные при изучении структуры и свойств урана в зависимости от химического состава, температуры и условий деформации до, во время и после облучения, послужили основой при разработке специального низколегированного уранового сплава для сердечников твэлов и новых технологических процессов их изготовления. Одновременно под его руководством был создан ряд новых коррозионно-стойких алюминиевых сплавов для оболочек, разработаны современные методы герметизации твэлов и аппаратура контроля их качества.

По инициативе Андрея Анатольевича были выполнены сложные реакторные испытания, позволившие определить допустимые параметры эксплуатации твэлов в проточных и двухцелевых (энергетических) реакторах. Все эти исследования и технологические разработки выполнялись не только во многих лабораториях института, но и в тесном контакте с сотрудниками других институтов и предприятий.

Андрей Анатольевич непосредственно руководил выполнением исследовательских, технологических и внедренческих разработок коллективами института, предприятий, производящих твэлы, персоналом реакторов, что способствовало успешному решению проблемы живучести и обеспечило многолетнюю (более 30 лет) устойчивую работу промышленных уран-графитовых реакторов на высоких эксплуатационных параметрах.

Под его руководством были разработаны специальные стали и алюминиевые сплавы и технология производства изделий из этих основных конструкционных материалов атомной промышленности.

Обширные знания в области металловедения делящихся и конструкционных материалов и воздействия на них облучения обеспечили возможность коллективам лабораторий в кратчайшие сроки и на высоком научном уровне решать постоянно возникающие новые задачи. Так, в 50-х годах на базе результатов исследования сплавов системы уран-молибден Андрей Анатольевич предложил использовать сплав с 9 мас. % молибдена (ОМ-9) в качестве топлива первой в мире атомной электростанции, где он и применялся в виде крупки в течение многих лет.

Заключение

Отечественные ученые работали во многих областях науки и в каждой добивались высоких результатов. Их открытия способствовали развитию и усовершенствованию авиационной промышленности, машиностроения, точной механики, артиллерийского производства и др. Даже к хобби у них был научный подход, что доказывает пример Д.К. Чернова.

Развитие материаловедения, открытия наших ученых позволяют России быть конкурентоспособной страной.

Можно сказать, что ученые нашей страны внесли вклад и в общемировой прогресс науки. Вклад СССР особенно ощутим в области физики, астрофизики, химии, молекулярной биологии и генетики, материаловедении, технических науках и науках о Земле. В этих областях знания на протяжении 80-х - начала 90-годов СССР, и прежде всего Россия, занимал лидирующее положение в мировой науке и входил в научный клуб 6 стран (США, Японии, Германии, Великобритании, Франции и Канады).

Список использованной литературы

1. Академик Николай Семенович Курнаков: Работы в области цветной металлургии /сост. А. Н. Крестовников; сост. А. С. Шахов; под ред. Г. Г. Уразов. - М.: Металлургиздат, 1954. - 406 с.

2. Берлин А.А. Соревнование с природой – 1:1 // Химия и жизнь – XXI век. – 2005,№2. – с. 6-9.

3. Гумилевский Л. И. Д.К.Чернов. – М., 1975.

4. Д.К. Чернов и наука о металлах / Под ред. акад. Н.Т. Гудцова. – М.: Государственное научно-техничское издательство литературы по черной и цветной металлургии,1950.

5. Дубинин Г. Н. Скрипка № 14 // Наука и жизнь. – 1982, № 2. – С. 106-108.

6. К испытанию инструментов профессора Д.К. Чернова.  – СПб, 1911.

7. Люди русской науки: Очерки о выдающихся деятелях естествознания и техники / Под ред. С.И. Вавилова. – М.,Л.: Гос. изд-во техн.-теоретической лит-ры, 1948.

8. Маршакова-Шайкевич И.В. Вклад России в развитие науки: библиометрический анализ. М., 1995.

9. Н.А. Минкевич выдающийся ученый-инженер / Под ред. д-ра техн. наук проф. Б.Г. Лившица. – М.: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы,1955. – С. 5-37.

10. От Правления Общества друзей музыки // Русская музыкальная газета. – 1911, № 6. – С. 173–174.

11. Полухин П.Т. Жизнь и деятельность Д.К. Чернова. – Молотов: Молотовское книжное издательство,1953. – С. 42-59.

12. Соловьев Ю.И., Звяшнцев О.Е. Н.С. Курнаков. Жизнь и деятельность. – М.: Издательство Академии наук СССР,1960.

17