معرفی مهندسی مواد و متالوژی

علم مواد شامل پژوهش و تحقیق برای دستیابی به دانش پایه و اساسی در مورد ساختار درونی، خواص و فرآیند نمودن مواد است. در حالی که مهندسی مواد اصولاً در ارتباط با استفاده عملی از دانش پایه مواد (علم مواد) است، به گونه ای که بتوان مواد را به محصولات دلخواه یا مورد نیاز جامعه تبدیل کرد. در واقع لغت علم و مهندسی مواد ترکیب دهنده هر دو بخش علم مواد و مهندسی مواد است. علم مواد نهایت دانش پایه بوده و مهندسی مواد نهایت دانش کاربردی است و هیچ مرز مشخصی، جهت تفکیک و جدا نمودن این دو مقوله از یکدیگر وجود ندارد.

آشنایی با مهندسی مواد و متالوژی

مهندسی مواد از ترکیب مباحث شیمی و فیزیک و شناخت مواد مختلف و ساختار آنها برای شما جذاب است. مهندس مواد دست اندر کار استخراج، عمل آوری و امتحان موادی است که در تولید فرآورده های گوناگون؛ از چیپهای کامپیوتری و صفحات تلوزیون گرفته تا فلز بکار رفته در خودروها به کار می روند. مهندس مواد با فلزات، سرامیک ها، 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 می کند. از جمله کارهای مهندس مواد انتخاب مواد برای کاربردهای جدید نیز می باشد.

“شناخت خواص، توزیع و نحوه استخراج و کاربرد مواد گوناگون در صنایع به همراه تولید مواد مرکب و الکترو سرامیکها و حفاظت و شکل‌دهی آنها محدوده مهم، وسیع و پر کاربردی از دستاوردهای دانش بشری را شامل می‌گردد که هم اکنون به عنوان دانش مهندسی مواد شناخته می‌شود”

وظایف مهندسین مواد

یک مهندس مواد رفتار مواد را در شرایط مختلف بررسی کرده و به پیشرفت های تکنولوژی در طیف وسیعی از صنایع کمک می کند. مثال هایی از کار یک مهندس مواد عبارت است از: تست پلاستیک های تقویت شده فیبر کربنی برای قوی تر کردن آنها، ایجاد تجهیزات ورزشی سبکتر، ایجاد پلیمرهای خاص، تولید سرامیک و مواد مورد استفاده در ایمپلنت های دندانپزشکی و….

برخی از وظایف مهندسین مواد شامل موارد زیر است:

• تعیین چگونگی عملکرد مواد و نحوه فاسد شدن و از بین رفتن آنها
• تحقیق روی خواص مواد و راه های جدید ترکیب آنها
• آزمایش مواد تحت شرایط مختلف
• تحلیل داده های حاصل از آزمایشات با استفاده از نرم افزارهای مدلسازی کامپیوتری
• ایجاد نمونه های اولیه محصولات جدید
• کمک در طراحی فرآیند تولید محصولات با استفاده از مواد جدید
• بررسی دلیل شکست های ساختاری و یا جزئی
• نظارت بر تکنسین ها
• مهندس مواد اغلب از روش بی خطر برای بررسی مواد استفاده می کند مانند تست تحمل گرما و خوردگی، هدایت الکتریکی و یا دوام و قدرت.

مهارت و توانمندی ها

در مهندسی‌ مواد، دو علم‌ شیمی‌ و فیزیک‌ اهمیت‌ ویژه‌ای‌ پیدا می‌کند. چرا که‌ بررسی‌ خواص‌ مواد بدون‌ آشنایی‌ با این‌ دو علم‌ امکان‌پذیر نیست. مهندس مواد علاوه‌ بر فیزیک‌ و شیمی‌ باید بر دانش‌ ریاضی‌ تسلط‌ کافی‌ داشته‌ و قدرت‌ تجزیه‌ و تحلیل‌ خوبی‌ در این زمینه دارا باشد. بنابراین با وجود آن‌ که‌ یک‌ مهندس‌ متالورژی نباید به‌ فکر پشت‌ میزنشینی‌ بوده‌ و باید آمادگی‌ کار در شرایط‌ سخت‌ را داشته‌ باشد، اما بدون‌ شک‌ مهندس‌ این‌ رشته‌ بیش‌ از توان‌ جسمانی‌ خوب‌ نیاز به‌ ذهنی‌ خلاق‌ و کنجکاو دارد.

مهمترین مهارت های مورد نیاز یک مهندس مواد به شرح زیر است:

• مهارت حل مساله خلاقانه
• توانایی و استعداد در ریاضی، علوم و فناوری اطلاعات
• مهارت های ارتباطی و ارائه مطالب در حد خوب
• آگاهی از فرآیندهای تولید
• توانایی اولویت بندی و برنامه ریزی موثر
• توانایی کار تیمی و تصمیم گیری

یکی از مهم ترین مهارت های لازم برای یک مهندس مواد، تسلط داشتن بر نرم افزارهای تخصصی حوزه مهندسی مواد است. اگر به بررسی اجمالی آگهی های استخدامی مهندس مواد بپردازید، متوجه خواهید شد اکثر کارفرماها، شرکت ها و سازمان ها یکی از شرایط جذب مهندس مواد را تسلط بر نرم افزارهای مربوط به حوزه مهندسی مواد قرار داده اند.

گرایش های رشته مهندسی مواد:

کارشناسی:

در دوره کارشناسی، رشته مهندسی مواد به دو گرایش متالورژی صنعتی و متالورژی استخراجی تقسیم می‌شود. اختلاف این دو گرایش در تعداد مشخصی از دروسی است که توسط دانشجویان باید گذرانده شوند. در گرایش صنعتی، تمرکز بیشتری بر کاربردی کردن مواد مختلف و در گرایش استخراجی، تمرکز بیشتری در ساخت و توسعه مواد گوناگون وجود دارد.

دروس تخصصی گرایش متالوژی استخراجی:

انتقال مطالب علمی و فنی
ریخته گری
شکل دادن فلزات
تلغیظ مواد معدنی
اصول استخراج فلزات
سینتیک مواد
شیمی تجزیه
عملیات حرارتی
خوردگی و اکسیداسیون
انجماد فلزات
مواد دیر گداز(خیلی از دروس این رشته همراه با آزمایشگاه است.)

دروس تخصصی گرایش متالوژی صنعتی:

ریخته گری
انجماد فلزات
شکل دادن فلزات
خواص مکانیکی مواد
متالوژی جوشکاری
متالوژی پودر
روش های نوین آنالیز مواد
خوردگی و اکسیداسیون
عملیات حرارتی
استخراج فلزات

کارشناسی ارشد:

در دوره کارشناسی ارشد مهندسی مواد، گرایش‌های متنوعی ارائه می‌شوند که در ادامه فهرستی از آن‌ها بیان شده است:

• شناسائی و انتخاب مواد مهندسی: جامع‌ترین گرایش برای ادامه تحصیل که به طور وسیع به تمامی جنبه‌های رشته مهندسی مواد می‌پردازد؛ ضمناً در این گرایش، بیش از سایر گرایش‌ها امکان انتخاب مسیر‌های پژوهشی وجود دارد.
• جوشکاری: آموزش انواع روش‌های جوشکاری و اتصال فلزات، سرامیک‌ها، پلیمرها، کامپوزیت‌ها و سایر مواد و محافظت از سازه‌های جوشکاری شده و بهبود مدت زمان کاری
• خوردگی و حفاظت از مواد: شناخت دلایل تخریب قطعات در معرض محیط‌های خورنده مانند آب دریا، رطوبت، اتمسفر محیط، گازهای داغ، مواد شیمیائی و همچنین روش‌های محافظت از قطعات مانند پوشش‌دهی روی سطح و استفاده از مواد مقاوم در برابر خوردگی و محاسبات مربوطه
• نانومواد: شناخت ساختارهای بسیار ریز در مقیاس نانومتری، ساخت قطعات نانو و کاربرد در صنایع دارویی، غذایی، الکتریکی، خودروسازی، پوشاک و حصول خواص فوق‌العاده در قطعات ساخته شده
• سرامیک: تولید و توسعه قطعات سرامیکی با خواص مطلوب مورد نیاز در صنایع مختلف مانند سرامیک‌های الکتریکی، پوشش‌های سرامیکی عایق و رادارگریز، قطعات سرامیکی مقاوم در برابر محیط‌های شیمیایی و خورنده و همچنین ساخت پودرهای با ابعاد و شکل مختلف و کامپوزیت‌های سرامیکی
• ریخته‌گری: بررسی روش‌های مختلف ریخته‌گری و ذوب‌ریزی با امکان تولید قطعات بسیار ریز و بسیار بزرگ، تولید قطعات تزئینی، ساخت قطعات پیچیده، و فراگیری اصول آماده‌سازی قطعات مورد نظر
• استخراج فلزات: فراگیری اصول آماده‌سازی مواد استخراج شده از معادن و تبدیل مواد خام به مواد کاربردی، سنتز و ساخت آلیاژهای مختلف و بررسی امکان بازیافت از مواد باقی مانده استخراج
• شکل دادن فلزات: آشنائی با روش‌های ساخت قطعات مانند نورد، اکستروژن، آهنگری، کشش سیم، ماشین‌کاری بر اساس انجام محاسبات و شبیه‌سازی با در نظر گرفتن خواص ماده مورد نظر و پارامترهای مهم اثر گذار بر قطعه نهایی
• مهندسی پزشکی بیومتریال: ساخت و توسعه مواد مورد نیاز برای کاشت داخل بدن بر اساس شناخت بافت مرتبط و موجود و همچنین خواص آلیاژهای مورد استفاده بر اساس استحکام، سمیت، ماندگاری در بدن انسان و موارد دیگر.

نرم افزار های مورد نیاز:

Flow-3d :

نرم‌افزار شبیه‌سازی و تحلیل و پیش‌بینی حرکت جریان مذاب و انجماد قطعات در ریخته‌گری که قادر به تحلیل جریان مذاب در محفظه تزریق و حفره قالب باقابلیت پیشگویی فرآیندهای الگوی پرشدن مذاب در حفره قالب، عیوب کریستالی، پروسه انجماد، قسمت‌های مسدود شده کانال، تزریق (ESP) بر حالت‌های حرارتی و … بر پایه روش‌های دینامیک سیالات محاسباتی (CFD).

بازار کار در ایران:

مهندسین مواد در حال حاضر (سال ۱۳۹9) در صنعت ایران اغلب در چند جایگاه ذیل وارد بازار کار می شوند:

• کارشناس کنترل کیفیت : حقیقت امر این است که اساساً مهندسان مواد نه در اصل مفهوم و نه در دانشگاه برای جایگاه کارشناس کنترل کیفیت تربیت نمی شوند. اما بیش از هر جایگاه دیگری، صنعت مهندسین مواد را برای جایگاه کارشناس کنترل کیفیت در کنار مهندسین مواد جذب می کند. شناخت استانداردها، یادگیری کار با استانداردها، تسلط به تست های مخرب و غیر مخرب از جمله مهارت هایی است که مهندسین مواد نیازمند کسب آن برای این جایگاه شغلی هستند. که معمولاً هیچ کدام از این مهارت ها در حین تحصیل مقاطع کارشناسی و ارشد در دانشگاه های ایران به دانشجویان آموزش داده نمی شود و دانشجو می بایست با مطالعه شخصی یا شرکت در دوره های آموزشی آموزشگاه های آزاد آنها را کسب کند.
• اپراتور خط تولید : از مهندسین مواد در جایگاه اپراتور تولید نیز آنطور که شایسته است استفاده نمی شود چراکه کارفرمایان ترجیح می دهند مهندسین مکانیک که اصطلاحاً دست به آچارتر هستند استفاده کنند مگر در شرایطی که امکان استفاده از مهندسین مکانیک نباشد مهندسین مواد به کار گرفته می شوند بعنوان مثال : اتاق کنترل LF در کارخانجات فولاد سازی که نیاز به دانش آلیاژسازی است. این جایگاه شغلی معمولاً نیازمند مهارت خاص و ویژه ای ندارد و صرفا آنچه دانشجو در مقطع کارشناسی می آموزد کافی است و مهارت را پس از استخدام در محل کار کسب می کند.
• کارشناس فروش : در حال حاضر از مهندسین مواد نیز موقعیت های شغلی “کارشناس فروش” و “مهندسی فروش” دریافت می کنند که البته حجم آنها نیز نسبت به سایر موقعیت ها کم نیست و می توان گفت به تنهایی نیمی از فرصت های شغلی مهندسین مواد را تشکیل می دهد. هرچند که کارشناس فروش و مهندسی فروش نیز برای برخی از فارغ التحصیلان منطقی بنظر می رسد اما تخصص اصلی مهندسین مواد در بحث بازرگانی، باید ” کارشناس خرید” و “مهندسی خرید و تامین مواد” باشد در صورتی که در این باره تعداد فرصت های شغلی در ایران برای مهندسین مواد آن چنان اندک است که می توان آنرا صفر برشمرد! یک مهندس مواد مواد را انتخاب می کند و می شناسد و مواد با بهترین خواص مورد انتظار همراه با در نظر گرفتن مقرون به صرفه و در دسترس بودن را می تواند برای پروژه ها تعریف شناسایی و تهیه نماید.
• مهندسی جوش و بازرسی : این جایگاه شغلی در ایران مابین چندین رشته مهندسی مواد ، مهندسی مکانیک، مهندسی صنایع ، مهندسی عمران، و البته سایر رشته های غیر مهندسی، تقسیم می شود. برای ورود به بازار کاری بازرسی جوش و تست های غیرمخرب بایستی مدارک آموزشهای آزاد را تهیه کرد و تعلیم دید که البته هیچ محدودیتی در آن از لحاظ رشته وجود ندارد و از رشته های مختلف می توانند آنرا تهیه و وارد بازار کار آن شوند. مهندسی جوش، هر چند که مختص مهندسین مواد نیست، اما یک شغل پردرآمد و البته حساس است. در مقطع کارشناسی دانشجویان مهندسی مواد مهارتی در آن کسب نی کنند در مقطع ارشد تنها در گرایش جوشکاری و تنها طی چند واحد تئوری آموزش هایی کسب می کنند. اما برای ورود به بازار کار مهندسی جوش نیاز به گذراندن دوره های فنی مختلفی است که توسط آموزشگاه های فنی و البته فنی حرفه ای برگزار می شود.
• اپراتور یا سرپرست آزمایشگاه : یکی از ایده آل ترین موقعیت های شغلی که برای فارغ التحصیلان رشته مهندسی مواد می تواند به وجود آید کار در فضاهای آزمایشگاهی کارخانجات است. جایی که مواد ورودی و محصولات خروجی مورد آزمایش قرار می گیرند. بعنوان مثال آزمایشگاه بخش فولادسازی کارخانجات فولاد، از مذاب فولاد در لحظه نمونه گیری و آنالیز می کنند تا وضعیت آنالیز شیمیایی مذاب را در آلیاژسازی و درصد هرکدام از عناصر را بررسی نمایند. برای این جایگاه شغلی نیز، کار با استانداردها، آشنایی با آزمون های مخرب، روش های آنالیز مواد و بررسی های ریزساختاری نیاز است که اغلب در طی دروس دانشگاهی قابل کسب بوده اما کافی نیست. سطح مورد نیاز جایگاه شغلی با آنچه در دانشگاه انجام می گردد بسیار متفاوت است. در اینباره نیز دوره های آموزشی فنی در  مراکز فنی حرفه ای وجود دارد. بعنوان مثال دوره آموزشی کار با دستگاه کوانتومتری
• کارشناس تحقیق و توسعه :  کارشناس R&D در بخش مواد نیز از بهترین موقعیت های شغلی است که مهندسین مواد می توانند در آن شاغل شوند. در اصل یک مهندس مواد بایستی در جایگاه ” شناسایی و انتخاب مواد مهندسی ” فعالیت کند اما نه تنها صنعت هیچ استقبالی در برابر این مهارت ندارد بلکه دانشگاه ها نیز فارغ التحصیلان ماهری در این زمینه تربیت نمی کنند. آنجه دیگر دقت نمی شود فلسفه وجودی مهندسی مواد است! که در ایران به حاشیه کشیده شده و فارغ التحصیلان ناچاراً در زمینه های فرعی تر شاغل می شوند. البته این عدم بکارگیری مهندسی مواد در جایگاه اصلی خود و عدم کارشناسی و انتخاب مواد صحیح در ایران خسارات بسیار بسیار سنگینی را به اقتصاد و صنعت ما وارد می کند.
• 

ادامه تحصیل در خارج از کشور:

ازآنجا که رشته مهندسی مواد جزو رشته های مهندسی می باشد که کاربردهای زیادی در صنایع مختلف در کشورهای پیشرفته دارد و بازار کاری گسترده در کشورهای اروپایی و آمریکایی به خود اختصاص داده است؛ بسیاری از نخبگان و دانشجویان ممتاز این رشته تمایل زیادی به مهاجرت به کشورهای پیشرفته را دارند. خوشبختانه امکان بورسیه شدن در رشته مهندسی مواد در دانشگاه های ممتاز جهان وجود دارد. برای بورسیه شدن در رشته مهندسی مواد باید رزومه ای پربار داشته باشید، بدیهی است که هر چقدر مقطع تحصیلی بالاتر رود امکان بورسیه شدن سخت تر نیز می‌شود. شرایط پذیرش در مقطع تحصیلی لیسانس مهندسی مواد با توجه به شرایط هر کشور می‌تواند متفاوت باشد. داشتن مدرک پیش دانشگاهی ریاضی فیزیک با معدل بالا و داشتن مدرک زبان آیلتس با نمره بالا از اصلی ترین شرایط اخذ بورسیه تحصیلی در مقطع لیسانس می باشد؛ البته این نکته را مد نظر داشته باشید که بسیاری از کشورها بورسیه های تحصیلی خود را برای مقاطع تحصیلات تکمیلی در نظر می گیرند و امکان تحصیل در مقطع لیسانس در اکثر کشورها با پرداخت شهریه و هزینه تحصیل امکانپذیر می باشد. برخی از کشورها نیز مانند ایتالیا ممکن است که در رشته مهندسی مواد به افراد واجد شرایط در مقطع لیسانس بورسیه تحصیلی اهدا نمایند. از آنجا که اکثر کشورهای پیشرفته برای مقطع ارشد همانند ایران کنکور  برگزار نمی‌کنند؛ لازم است تا دانشجویان، دارای مدرک لیسانس همان رشته ای باشند که قرار است برای مقطع ارشد در آن بورسیه اخذ نمایند. مدرک تحصیلی لیسانس در رشته مهندسی مواد، داشتن معدل بالا در مقطع تحصیلی لیسانس، داشتن مدرک معتبر از دانشگاه های سراسری ایران، داشتن مدرک آیلتس یا تافل یا اخذ مدرک زبان تحصیل کشور مقصد، داشتن انگیزه نامه از اصلی ترین شرایطی می باشد که برای اخذ بورسیه تحصیلی مقطع ارشد مورد نیاز می باشد. شرکت در همایش های بین المللی، ارائه انواع مقاله های مروری و پژوهشی، کسب مهارت های مختلف در زمینه مهندسی مواد، داشتن سوابق کاری، علمی و پژوهشی، اخذ معرفی نامه از اساتید معتبر و شناخته شده در کشور از عوامل کمکی موثر می‌باشند که مسیر اخذ بورسیه تحصیلی در مقطع ارشد را برای شما هموار می‌سازد.

آینده شغلی در خارج از کشور:

رشته مهندسی مواد از مهم ترین صنایع در جهان می باشد به طوری که پیشرفت صنایع یک جامعه در گروی پیشرفت در مهندسی مواد می باشد.

مهندسی مواد در کشورهای پیشرفته پیشرفت چشم گیری داشته و همین امر باعث شده تا بازار کار و درآمد آن نسبت به کشورهای جهان سوم چون ایران بیشتر باشد. همین امر سبب شده تا بسیاری از فارغ التحصیلان رشته مهندسی مواد به دنبال شرایط کاری بهتر و درآمد بیشتر به کشورهایی که متقاضی کار در این رشته می‌باشند؛ مهاجرت نمایند.

کشورهای کانادا، استرالیا و ژاپن نمونه ای از کشورها می باشند که با توجه به پارامترهایی مهندسان مواد را جذب می‌نمایند.

افرادی که در رشته مهندسی مواد به استرالیا مهاجرت کاری می‌نمایند، می‌توانند در کارخانجات تجاری، صنعتی و آزمایشگاه های مواد مشغول به کار شوند.

برای مهاجرت کاری به ژاپن شما باید از طرف یک کارفرمای ژاپنی پیشنهاد کاری داشته باشید؛ سپس در سیستم امتیاز بندی ویزای کار ژاپن با توجه به مدرک تحصیلی و سوابق کاری و درآمد سالیانه و مهارت زبان به شما امتیاز داده می‌شود. باید بتوانید حداقل ۷۰ امتیاز را کسب نمایید.

گردآورنده: میریوسف بیات