Mašinski materijali

ZNAČAJ I ULOGA MATERIJALA
Nauka o materijalima je najstarija nauka o materiji (kamen, kost, drvo, bakar, bronza). Razvoj materijala direktno utiče na razvoj tehnike, što je jedan od uslova napretka društva (npr:parna mašina,.). Nauka o materijalima proučava svojstva materijala u zavisnosti od njegove strukture, u cilju dobijanja novih materijala sa unapred projektovanim svojstvima.
Da bi se materijali koristili u tehnici, moraju imati: odgovarajuća svojstva, strukturu, sposobnost oblikovanja (prerade) i mogućnost ispitivanja svojstava standardnim metodama – i to su tzv. tehnički materijali (u mašinstvu – mašinski, u elektrotehnici – elektrotehnički, u građevinarstvu – građevinski). MATERIJU čine elementi i jedinjenja od kojih je izgrađen svet u kome živimo i sa njenim hemijskim promenama nastaje uvek novi vid materije, tj. menja se njen sastav. Materija je sve ono što nas okružuje, ona ima masu i zauzima prostor. Materija se ne može uništiti, niti stvoriti ni iz čega i otuda imamo Zakon o održaju mase. Glavni vidovi materije su energija i masa. Materija može biti homogena i heterogena. MATERIJAL predstavlja materiju koja posle određenih postupaka prerade obavlja neku funkciju.

PODELA TEHNIČKIH MATERIJALA
U osnovnu grupu tehničkih materijala spadaju:

1. Mašinski materijali
2. Polimerni materijali
3. Keramički materijali i staklo
4. Kompozitni mareijali
5. “Pametni materijali”

Svaki od ovih materijala ima odgovarajuće osobine, svojstva i namenu.
1) Mašinski materijali od kojih se rade konstrukcije, najopterećeniji mašinski elementi: čisti metali (gvožđe,aluminijum, bakar, nikl, cink…) i legure (čelik, mesing, bronza,..). Imaju: dobru toplotnu i električnu provodljivost, dobru čvrstoću i krutost, dobru obradljivost i otpornost prema udaru.
2) Polimerni materijali (guma, plastične mase, lepkovi..) Slaba im je elektro i toplotna provodljivost, mala čvrstoća i neotporni su na povišenim temperaturama.Termoplastični polimeri su otporni prema udaru i imaju sposobnost za oblikovanje za razliku od termoreaktivnih polimera. (polimeri su organski jedinjenja bez metala)
3) Keramički materijali (staklo, porcelan, cigla, izolacioni materijali, neki abrazivi..). Imaju lošu toplotnu i elektroprovodljivost, ali veoma veliku tvrdoću i čvrstoću, mada su im obradljivost i otpornost prema udaru veoma niske. Raznovrsna im je primena zahvaljujući otpornosti na koroziju i postojanosti i na visokim temperaturama. (keramike su spojevi metala i nemetala)
4) Kompozitni materijali (beton, šperploča..) -materijali izgrađeni od dve komponente ili više komponenata koje se dosta razlikuju kako po hemijskom sastavu tako i po drugim sobinama.
(kompozitni materijali su spojevi metala, keramika i/ili polimera)
5) Razvoj ovih materijala proizišao je iz potrebe da se kod mnogih konstrukcija postigne što veća jačina i krutost, a uz to smanji težina. Značajan razvoj i primena kompozitnih materijala je počela oko 1950. god. Danas se godišnje proizvodi oko 10 miliona tona sa povećanjem oko 5÷10 % godišnje.
6) 5)”Pametni materijali”-materijali koji menjaju svoju mikrostrukturu i svojstva pod dejstvom spoljašnjih uslova (temperature, mehaničkog naprezanja, hemijskog delovanja, električnog ili magnetskog polja, svetlosti i dr.).
7) Drvo je primer pametnog prirodnog materijala –drvo je sposobno samo ojačati pod delovanjem mehaničkog opterećenja ili ozdraviti ako dođe do oštećenja.

8) Biomaterijali služe za zamenu ljudskog tkiva i izradu proteza.
9) Nanomaterijali Pojam “nanostrukturni”(ili “nanofazni”) materijali odnosi se na one materijale čije su dimenzije faza (čestica praška, zrna strukture ili proizvedenih slojeva) reda veličine od nekoliko do stotinak nanometara. Nanočestice i nanoprahovi koji se mogu proizvesti u obliku suspenzija (koloida), sol-gelova i aerogelova otvaraju mogućnosti razvoja niza novih proizvoda. Sitne čestice imaju mnogo veću aktivnu površinu u odnosu na njihovu zapreminu ili masu, što povećava hemijsku aktivnost. Nanotehnologije pružaju mnogobrojne mogućnosti razvoja materijala poboljšanih svojstava za primene u elektronici, optoelektronici, mašinstvu, hemijskom inženjerstvu, mikrobiološkim i biomedicinskim područjima.

Prema nameni mašinski materijali se dele na:
1. Konstrukcioni (glavni) za izradu konstrukcija, mašinskih elemenata, uređaja, mašina, postrojenja; moraju da imaju odgovarajuća mehanička svojstva – posebno čvrstoću, treba dobro da podnose opterećenja.

2. Pomoćni (za izradu manje opterećenih delova, izolacionih i koroziono otpornih slojeva – ručice, koža, zaptivači, plastični zupčanici..).
3. Pogonski (za proizvodnju, transformaciju i prenos različitih oblika energije) – to su uglavnom organski materijali, sve vrste goriva, maziva, vazduh i voda. U svetu se intezivno radi na iznalaženju novih materijala i na poboljšanju svojstava već postojećih.