معرفی رشته مهندسی مواد و گرایش های آن (کارشناسی)

مهندسی مواد یکی از رشته های مهندسی است که به درستی لقب مادر رشته های مهندسی را به خود اختصاص داده است. این رشته به عنوان یک رشته مستقل، قدمتی حدود هفتاد ساله دارد. در ایران نیز از حدود ۴۰ سال قبل این رشته در دانشگاه‌های کشور تدریس می‌شود. به جرات می‌توان گفت که اکثریت قریب به اتفاق مصنوعات بشری که در اطراف می‌بینیم. حاصل تلاش مهندسین مواد است. اگر به اتومبیل، قطار و هواپیما توجه کنیم، قسمت‌های اصلی آن مثل بدنه، شیشه و موتور از مواد تشکیل شده است. در ساختمان‌ها تمام قطعات فلزی بکار رفته در اسکلت ساختمان، تمام مواد اولیه سیم کشی، مواد بکار رفته در لوله کشی‌های آب، شوفاژ، گاز، وسایل و لوازم خانگی و… تماماً به مهندس مواد مربوط می‌شود. در حال حاضر رشته مهندسی مواد در سطح دانشگاه‌های ایران در مقطع کارشناسی در سه گرایش دانشجو می‌پذیرد که عبارتند از: متالورژی استخراجی، متالورژی صنعتی و سرامیک.

گرایش متالورژی استخراجی

گرایش متالورژی استخراجی یکی از زیرمجموعه های رشته مهندسی مواد است. 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 نتوانسته 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. حتی باید اشاره کرد که بحث روز ایران در رابطه با غنی سازی اورانیم، با وجود معادن حاوی اورانیم اخیراً مورد توجه قرار گرفته، که یک بحث کاملاً متالورژیکی است. در حقیقت باید از متخصصین امر استخراج فلزات بعنوان متولیان تولید فلز اورانیم نام برد. بنابراین دیر یا زود ایران باید تولید دیگر فلزات مهم صنعتی و استراتژیک را آغاز کند. این مسئله جز با کمک نیروهای متخصص امکان پذیر نیست.
در این رشته به هیچ وجه در مورد معدن کاری و استخراج معادن بحث نمی شود. این جزء مواردی است که به فارغ التحصیلان رشته مهندسی معدن مربوط می شود. بلکه کار فارغ التحصیلان این رشته هنگامی آغاز شده که سنگ معدن حاوی فلز در محل کارخانه تحویل گرفته می شود.
در این گرایش دانشجویان، اصول و مبانی علمی استخراج فلزات را آموزش می بینند. در کنار آموزش فناوریهای متداول تولید فلزات، روشهای نوین تولید فلزات نیز تدریس می شود.
از دیگر زمینه هایی که در این گرایش آموزش داده می شود میتوان به خوردگی و از بین رفتن فلزات و روشهای جلوگیری از آن و روشهای پوشش دهی فلزات اشاره کرد. گفتنی است که در حال حاضر ۳۳% از درآمد ناخالص ملی کشور آمریکا بواسطه مسئله خوردگی انواع سازه ها، اتومبیلها، صنایع و …. تلف می شود. این نشان دهنده اهمیت علم خوردگی فلزات است. همچنین با عملیات خاص میتوان در سطح فلزات، پوششهای خاصی ایجاد کرد که خصوصیات سطحی فلزات را بطور چشمگیری بهبود داد. بعنوان مثال میتوان با ایجاد پوششهای خاص سختی سطح فلزات را تا پانزده برابر افزایش داد. یا با ایجاد پوششهای مناسب در سطح فلزی مثل آهن، آنها را در محیطهای خورنده ای مثل اسید سولفوریک به راحتی بکار برد. دانشجویان جزء مواردی که در این رشته با آن آشنا می شوند خوردگی و روشهای جلوگیری از آن و علم پوشش دهی فلزات است.

زمینه های اشتغال:

دانش آموختگان این گرایش علاوه بر کار در کارخانجات تولید فلزات نظیر تولید فولاد و ذوب آهن، مس، آلومینیوم، سرب و روی و … می توانند در مراکز تحقیقاتی در ارتباط با تولید فلزات مشغول به کار شوند. همچنین در صنایعی مثل نفت و پتروشیمی در ارتباط با مسائل بسیار مهم و حساس خوردگی فعالیت کنند.

زمینه های ادامه تحصیل:

دانشجویان پس از اخذ مدرک کارشناسی می توانند این رشته را در ایران در سطوح کارشناسی ارشد و دکتری ادامه دهند. دانشگاه علم و صنعت ایران تاکنون بیش از ده دوره فارغ التحصیل دوره دکتری در این گرایش داشته است و هم اکنون فارغ التحصیلان آن در دانشگاههای معتبر ایران و مراکز صنعتی و تحقیقاتی مشغول به کار هستند.
برای آن دسته از فارغ التحصیلان کارشناسی نیز که قصد ادامه تحصیل در خارج از کشور را دارند، با توجه به سابقه خوبی که دانشجویان ایرانی در خارج از کشور داشته اند، دانشگاههای خارجی به خوبی پذیرای فارغ التحصیلان این گرایش هستند.

گرایش متالورژی صنعتی

رشته متالورژی صنعتی یکی از زیر مجموعه‌های رشته مهندسی مواد است. 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.
با توجه به نام و محتوی این رشته ملاحظه می‌شود که در این رشته از علم شناخت فلزات و آلیاژها در جهت کاربردهای صنعتی استفاده می‌شود. علم متالورژی که یکی از شاخه‌های علم مواد می‌باشد در زمینه طراحی و تولید آلیاژهای صنعتی کاربرد دارد. کلیه قطعات مکانیکی که در صنایع مختلف بکار می‌رود از فلزات و آلیاژهای گوناگونی ساخته شده اند. انواع فولادها و چدن‌های آلیاژی، آلومینیم و آلیاژهای آن، مس، منیزیم، روی و سایر فلزات به‌طور وسیع در ساخت انواع قطعات صنعتی مورد مصرف قرار می‌گیرند. این قطعات در صنایع مختلف به‌خصوص صنایع خودروسازی، هوا- فضا، هواپیماسازی، پتروشیمی، صنعت نفت و گاز، ساختمان، سازه‌های فضایی، حمل‌ونقل، صنایع نظامی به‌کار می‌روند.

زمینه‌های کاربردی جدید:

رشته متالورژی صنعتی علاوه بر کاربردهای متداول که در صنایع گوناگون دارد در جهت طراحی و تولید مواد پیشرفته به‌سرعت در جهان در حال توسعه می‌باشد. مواد مغناطیسی نو با خواص برتر، استفاده از مواد مرکب (کامپوزیت) پایه فلزی‌، ساخت مواد پیشرفته از طریق ترکیبات بین‌فلزی، ‌استفاده از آلیاژهایی که می‌توانند جایگزین اعضای بدن انسان شوند، ایجاد آلیاژهای سبک جهت تولید قطعات حساس، ‌طراحی و تولید آلیاژهایی که در دماهای بالا به‌کار می‌روند،‌ طراحی آلیاژهایی که در شرایط ویژه و سخت کاربرد دارند مثال‌هایی از کاربرد رشته متالورژی صنعتی در تولید مواد پیشرفته می‌باشد. در سال‌های اخیر رشته‌هایی مانند مواد زیستی و نانوتکنولورژی مورد توجه بسیاری از محافل علمی، تحقیقاتی و صنعتی جهان قرار گرفته است که رشته متالورژی صنعتی می‌تواند نقش اساسی در جهت توسعه این‌گونه مواد پیشرفته ایفا نماید. دراین راستا در ایران و به‌خصوص دانشگاه علم و صنعت ایران در سال‌های اخیر تحقیقات علمی گسترده‌ای صورت گرفته است و دانشکده مهندسی مواد و متالورژی به عنوان قطب علمی مواد پیشرفته کشور شناخته شده است. پژوهش و تحقیقاتی که در این رشته و با همکاری با سایر مراکز علمی جهان صورت می‌گیرد در قالب مقالات علمی در معتبرترین مجلات جهان به‌چاپ می‌‌رسد.

زمینه‌های اشتغال و ارتباط با سایر رشته‌ها:

به‌دلیل کاربرد وسیع مواد و به‌خصوص فلزات در ساخت کلیه قطعات صنعتی می‌توان به زمینه اشتغال دانش‌آموختگان این رشته در صنایع گوناگون پی‌برد. در بخش دولتی شرکت‌ها و کارخانجات بزرگ نظیر تولید فولاد، ذوب‌آهن، صنایع خودروسازی،‌ صنایع هوا- فضا، صنایع نظامی و صنعت نفت،‌پتروشیمی و … و در بخش خصوصی اکثر کارخانجات تولید قطعات صنعتی به‌خصوص در صنایع خودروسازی، ساختمان‌سازی،‌ معادن ‌و صنعت سیمان می‌تواند زمینه‌های جذب دانش‌آموختگان رشته متالورژی صنعتی را فراهم سازد. این رشته‌ ماهیتاً‌ ارتباط نزدیکی با دو رشته مهندسی مکانیک و مهندسی صنایع دارد واکثر پروژه‌های صنعتی به‌صورت کارگروهی و تیمی به انجام می‌رسد.

زمینه‌های ادامه تحصیل در ایران و جهان:

دانش‌آموزانی که علاقه‌مند به درک عمیق پدیده‌ها و رفتار مواد مختلف و یافتن کاربردهای نوین و طراحی مواد جدید متناسب با نیازهای روزافزون بشری می‌باشند و همچنین علاوه‌بر داشتن علایق مهندسی،‌ خود را به علوم نیز نزدیک حس می‌کنند می‌توانند در این رشته موفق باشند.

گرایش سرامیک

رشته سرامیک یکی از زیر مجموعه‌های رشته مهندسی مواد است. وظیفه اصلی یک مهندس مواد در ابتدا شناخت ساختمان مواد و خواص آن و شناخت ارتباط بین این ساختار و خواص است و در مواردی دیگر با توجه به نیاز کاربردی که وجود دارد مواد جدید و ترکیبات جدید را طراحی نماید.
اما رشته سرامیک به عنوان یک زیر شاخه رشته مواد چیست؟
در ابتدا با شنیدن نام سرامیک هر انسانی به یاد ظروف سفالین می‌افتد و بسیاری فکر می‌کنند که رشته مهندسی سرامیک یک رشته هنری است و گروهی دیگر این تصور را دارند که این رشته محدود به ساخت محصولاتی چون ظروف سفالین، کاشی یا چینی می‌باشد. اما نکته قابل توجه در رابطه با این شاخه از علم مواد این است که با شناخت و ورود دست‌آوردهای آن به دنیای صنعت یک مرحله جدید و یک تحول بزرگ پدید آمد. این شاخه که بسیار هم جوان است ‌سبب شد تا تحول بزرگی درصنایع فضا، الکترونیک، اپتیک، پزشکی و بسیاری از علوم دیگر پدید آید.
بطور کلی اگر تعریفی از سرامیک به شکل ساده و ابتدایی بدهیم باید بگوییم که مواد سرامیک عبارتند از مواد معدنی غیرفلزی. کافی است که به اطراف خود نگاه کنید، هر آنچه که جزء مواد آلی (مانند پلاستیک، چوب و لاستیک)و فلزی نباشد سرامیک است. پس می‌بینیم که در دنیای کنونی سرامیک‌ها ما را محاصره نموده‌اند. شیشه‌ها از جمله شیشه‌های ساختمانی، اپتیک، فیلترهای بسیار دقیق اپتیکی، مصالح ساختمانی از جمله سیمان، کاشی،‌ چینی بهداشتی، نسوزها و کلاهک‌ها و پوشش‌ بیرونی موشک‌های فضاپیما و قطعات اصلی کامپیوتر‌ها، اجزای درونی قطعات الکترونیک از جمله Ic ها، خازن‌ها،‌ مقاومت‌ها،‌ ایمپلانت‌ها و بسیاری از قطعاتی که جایگزین اعضای بدن انسان می‌شود، فروالکتریک‌ها، فری مغناطیس‌ها و فوق‌هادی‌ها و بسیاری کاربردها و مواد دیگر که همه و همه مدیون شناخت و بوجود آمدن رشته سرامیک است. در سال‌های اخیر رشته‌هایی مانند مواد زیستی و نانوتکنولوژی مورد توجه بسیاری از محافل علمی، تحقیقاتی و صنعتی جهان قرار گرفته است که رشته سرامیک با دوشاخه بایو سرامیک‌ها و نانو سرامیک‌ها در این رشته‌ها مطرح می‌باشد.
به طورکلی سرامیک‌ها به دو دسته سنتی و مدرن تقسیم می‌شوند. در ایران به شکل عمده صنعت سرامیک متمرکز بر تولید سرامیک‌های سنتی است که شامل صنایع شیشه،‌ چینی،‌ کاشی،‌سیمان،‌ نسوز و … بوده است. امکان ادامه تحصیل در این رشته تا مقطع دکترا درداخل کشور وجود دارد، وضعیت ادامه تحصیل در دانشگاه‌های خارج از کشور نیز در این رشته بسیار مطلوب می‌باشد و این رشته بسیار مورد توجه جوامع صنعتی و دانشگاهی جهان است.
از دیدگاه وضعیت بازار کار،‌ با توجه به رشد قابل توجهی که این صنعت در ایران داشته و دارد، بازار کار مناسبی را می‌توان برای آن متصور شد. هر چند با ظرفیت قابل ملاحظه‌ای که سالانه در این رشته جذب دانشگاه‌ها می‌شوند تا حدودی از قطعیت این سخن کاسته می‌شود. نزدیکی این شاخه از مهندسی با رشته‌های فیزیک و شیمی بیش از تمامی رشته‌هاست و بسته به شاخه‌های خاص به هر یک از دو رشته فیزیک و شیمی کاربردی نزدیک می‌شود. 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 این رشته موفق باشند.
درهرحال کشور ما دارای خلاء های بسیاری برای محصولات و شاخه‌های جدید و نوین سرامیکی است.همگام با توسعه همه جانبه کشورنیاز فراوانی به مهندسان و دانشمندان تحصیل کرده در این رشته وجود خواهد داشت و هر فرد متخصص با دارا بودن جدیت، اعتماد به نفس و پشتکار می‌تواند بازار کاری مناسبی برای خود پدید آورد.

ماهیت کار

مهندسین مواد دست اندر کار استخراج، توسعه دادن، عمل آوردن، و امتحان کردن موادی هستند که در تولیدفراورده های گوناگون، از چیپهای کامپیوتری و صفحات تلوزیون گرفته تا چوب گلف به کار میروند.آنها با فلزات، سرامیکها، مواد پلاستیکی، نیمه هادیها، 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 میکنند. از جمله کارهای آنها انتخاب مواد برای کاربردهای جدید نیز میباشد .

امروزه پیشرفتهای جدیدی در مهندسی مواد حاصل شده که به مهندسین این امکان را میدهد تا مواد را به روشهای گوناگونی به کار برند. بعنوان مثال ، مهندسین مواد با استفاده از فرایندهای پیشرفته ، الکترونها و نوترونها به توانائی تولید مواد در سطح اتمی دست یافته اند و نیز قادر به شبیه سازی خصوصیات مواد و اجزای آنها توسط رایانه شده اند .
مهندسین مواد متخصص در فلزات را مهندسین فلزات و متخصص در سرامیک را مهندسین سرامیک گویند. اکثریت مهندسین فلزات (متالوژی) در یکی از سه شاخه اصلی یعنی استخراج یا شیمیائی ، فیزیکی و یا فرایند کار میکنند .

متالوژیستهای استخراج با جدا کردن فلزات از سنگهای معدنی و پالایش وآلیاژ سازی آنها برای بدست آوردن فلزات مفید سر و کار دارند. متالوژیستهای فیزیکی طبیعت ، ساختار و خصوصیات فیزیکی فلزات و آلیاژهای آنها را بررسی کرده و در روشهای تبدیل آنها به محصولات نهائی مورد استفاده قرارمیدهند. متالوژیستهای فرایند ، روشهای فلزکاری مانند ریخته گری ، کوبیدن ، گرد کردن و شکل دهی را بوجود آورده و توسعه میدهند. مهندسین سرامیک مواد سرامیکی را تولید کرده و روشهای تبدیل آنها را به فراورده های مفید ایجاد میکنند. سرامیک به تمامی مواد غیر آلی و غیر فلزی که عموما در روند تبدیل نیاز به حرارتهای بالا دارند گفته می شود .مهندسین سرامیک بر روی موادی گوناگون از شیشه آلات گرفته تا قطعات اتومبیل و هواپیما ،‌ خطوط ارتباطی فیبر نوری ، کف پوش و عایقهای الکتریکی کار می کنند .

تحصیل در این رشته:

به طور کلی در مقطع کارشناسی ارشد این رشته دارای گرایش های زیر می باشد: شکل دادن فلزات-ریخته گری- جوشکاری- استخراج فلزات – سرامیک- حفاظت و خوردگی مواد- شناسایی- انتخاب وروش ساخت مواد فلزی.

دانش آموختگان مهندسی خوردگی و حفاظت مواد در زمینه های زیر توانایی کسب می کنند:

· اصلاح وبهبود خواص آلیاژهای مورد استفاده در صنعت از نظر خوردگی

· حفاظت فلزات و آلیاژها در محیط های مورد استفاده (ممانعت کننده ها)

· حفاظت کاتدی و آندی خصوصا در مورد لوله های زیرزمینی و تاسیسات دریایی

· کاربرد پوشش های مختلف غیر فلزی در صنایع

· تهیه مواد کاهش دهنده خوردگی ، مواد پاک کننده ، مواد آبکاری ، پوشش ها و بهبود کیفیت آنها.

دانش آموختگان مهندسی مواد – شناسایی ، انتخاب و روش ساخت مواد فلزی ، در زمینه های زیر توانایی کسب می کنند:

· طراحی و ارائه روش های ساخت .

· بررسی علل تخریب و ارائه روش های مناسب برای جلوگیری از آن

· همکاری در زمینه ؤ طراحی ، تاؤسیس و گسترش مراکز صنعتی و آموزش کشور

دانش آموختگان مهندسی شکل دادن فلزات ، توانایی انجام امور تخصصی در زمینه های زیر را کسب می نمایند:

· تحلیل و طراحی فرآیندهای شکل دادن از قبیل آهنگری ، نورد، اکستروژن ، شکل دادن ورق و جز آن

· تحلیل اثر پارامترهای مختلف بر فرآیندهای شکل دهی فلزات

· تحلیل رفتار میکرو و ماکرو فلزات به هنگام شکل دادن و کنترل ساختار و بهبود خواص مکانیکی

· تحلیل قابلیت شکل پذیری و کارپذیری سرد و گرم فلزات و آلیاژها

· پژوهش درباره روش های شکل دهی از قبیل روش های سریع شکل دهی ، سوپر پلاستیک و به کارگیری آنها در صنایع داخلی

دانش آموختگان متالورژی و مواد – استخراج فلزات در زمینه های زیر توانایی کسب می کنند:

· مبانی علمی و تکنولوژی فرآیندهای تهیه و تصفیه فلزات شامل تئوری فرآیندهای پیرومتالورژی ، هیدروالکترو متالورژی و پژوهش در این زمینه ها

· اصول شبیه سازی فرآیندهای متالورژی استخراجی

· بررسی فنی و اقتصادی تولید فلزات

دوره کارشناسی ارشد “جوشکاری ” به منظور تربیت نیروهای متخصص در زمینه اتصالات مواد مختلف (اعم از فلزی و غیر فلزی ) برای صنایع و مراکز تحقیقاتی و آموزشی برنامه ریزی شده است .
دانش آموختگان این گرایش در زمینه های زیر توانائی کسب می کنند:

· طراحی و ارائه روش های اتصالات مواد در ساخت و تولید بر مبنای استانداردهای بین المللی

· بررسی علل تخریب در اتصالات و ارائه روش های مناسب برای جلوگیری از آنها

· آزمایش های کنترل کیفی بر مبنای استانداردهای بین المللی و تعیین کیفیت قطعه کار

· بهینه سازی شرایط جوشکاری در واحدهای مختلف صنعتی و نوآوری در صنایع

· فعالیت های آموزشی و تحقیقاتی در مراکز آموزش عالی و تحقیقاتی و صنایع کشور در رابطه با علوم و فنون اتصالات و کنترل کیفی آنها.

دانش آموختگان گرایش کارشناسی ارشد ریخته گری در زمینه های زیر توانایی کسب می کنند:


۱ – افزایش بهره وری واحدهای صنعتی ریخته گری در کشور

۲ – طراحی قطعات ریخته گری وانتخاب مواد و روش ریخته گری مناسب برای تولید آنها

۳- بررسی علل ایجاد عیوب در قطعات ریخته گری وارائه راه های مناسب برای رفع آنها

۴ – طراحی و برنامه ریزی ذوب و ریخته گری آلیاژهای پیشرفته و جدید مهندسی

۵ – طراحی واحدهای صنعتی ریخته گری

۶ – برنامه ریزی در جهت تقویت سطح علمی واحدهای صنعتی ریخته گری در کشور

۷ – تشکیل و ارتقای سطح واحدهای خدمات مهندسی و مراکز تحقیقاتی ریخته گری

۸ – فعالیت های آموزشی وتحقیقاتی در مراکز آموزش عالی و مؤسسات تحقیقاتی کشور
دانشگاهها

برخی از دانشگاههایی که از طریق آزمون سراسری اقدام به پذیرش دانشجو در گرایشهای مختلف این رشته می کنند عبارتند از: دانشگاه تربیت مدرس- دانشگاه تهران- دانشگاه سمنان- دانشگاه علم و صنعت- دانشگاه صنعتی شریف- دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی- دانشگاه اصفهان

فرصتهای شغلی

امروزه مهندسی متالورژی و مواد، نقشی کلیدی در پیشرفت صنایع فوق مدرن و جدید مانند صنایع هسته‌ای، صنایع انرژی، تکنولوژی پزشکی و کاربرد‌های فضای و نظامی داشته و تحقیقات کاربردی و پایه‌ای‌ در متالورژی و مواد، پیوسته افق‌های جدیدی را فرآوری پیشرفت تمدن بشری‌ گشوده است .

از آنجائیکه مواد ، واحدهای سازنده تمامی تولیدات می باشند ، مهندسین مواد در طیف وسیعی از صنایع تولید کننده به کار مشغولند. درصد بالائی از این مهندسین در صنایع مربوط به فلز ، قطعات الکترونیکی ، وسائل حمل و نقل تجهیزات صنعتی کارمی کنند . نیاز به مهندسین مواد در کار تولید مواد جدید برای مواد الکترونیکی وپلاستیکی رو به افزایش است.

منبع: سایت نصیر، منابع دیگر اینترنتی