金屬材料論文范文

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1.1一維的研究歷程作為機械系統的基本構件的一維納米結構,其理論和實驗研究受到世界范圍內的廣泛關注.在過去，由于納米絲的力學實驗受到實驗環(huán)境的制約,在普通的實驗室無法進行,然而計算機模擬可以通過原子運動的演化過程展示納米結構的變形情況及其內在機理,有效彌補了這一缺陷.

1.1.1中國科學技術大學教授倪向貴等眾多科學家對納米銅絲、納米鎳絲、等進行了拉伸過程的模擬實驗,重點放在納米結構與能量應力變化的模擬研究上面,以及表面效應如何影響單晶納米材料的整體力學和原子運動的各種行為,根據反復的實踐和精確的計算，終于研究出了納米材料的破壞失效原理.這一實驗同時也表明通過建立模擬模型和有效的計算方法能非常有效地模擬納米金屬材料在微觀方面的變化過程.

1.1.2梁海弋等一批科學家利用EAM原子勢函數的相關原理模擬研究了納米銅絲的拉伸性能.結果表明，截面的變化對直接影響納米絲拉伸性能.這是由于表面原子松散,納米絲的表面張應力等綜合因素造成的.而且拉伸強度會隨著納米絲截面減小而提高，同時會推遲屈服和增加初始拉伸模量的軟化程度.

1.2二維的研究歷程在納米薄膜的制備研究過程中,得出了很多薄膜生長現象,人們需要對其從理論計算上進行科學的解釋.日本的Huang等一批科學家對Au原子在MgO表面（100）點缺陷處的團簇生長進行了模擬實驗,同時也進行了Au原子擴散聚集對成膜的模擬研究;通過研究得出，原子的幾何形狀會隨著擴散力的不同以及能量的不同而發(fā)生變化.我國知名科學家張慶瑜在分子動力學研究的基礎上建立了氣相沉積原子動力學模型,同時采用MonteCarlo方法對Au外延薄膜的初期生長過程也進行了模擬研究,指出了薄膜外延生長會隨基體溫度的變化而發(fā)生怎樣的變化.劉祖黎等一批科學家采用MonteCarlo模型探索出了Pt/Pt（Ⅲ）薄膜生長初始階段島的形貌與基底溫度之間的具體關系.模型中充分考慮了吸附原子擴散、原子沉積與蒸發(fā)等過程,與過去的模型不同的是采用Morse勢來計算粒子之間的相互作用,并詳細充分考慮了臨近和次臨近原子所產生的影響.研究結果表明,島的形貌隨基底溫度的升高,從一個分形生長到凝聚生長的變化全過程.通過進一步的深入研究表明,島的形貌和基底形貌兩者之間的關系會隨著基底溫度的升高發(fā)生顯著的變化,而基底溫度低時,島的形狀與基底形貌沒有任何關聯.

2目前計算機模擬研究需要解決的問題

一般來說，納米金屬材料的計算模擬方法所采用的大多都是原子級模擬技術,它是將納米金屬材料作為數量較多的單個金屬原子的集合體,并且將每個金屬原子當作彼此獨立的研究單元來進行模擬實驗,然后通過統計力學和經典力學對其進行規(guī)律性的描述,并預測納米金屬材料的微觀結構以及功能.但是由于納米金屬材料自身結構非常復雜，以及它對周圍環(huán)境無法得到迅速的反應,所以目前還無法運用相關的模擬技術來得到理想的答案.本人建議可以從以下方面進行努力：

2.1選定模擬算法在進行納米金屬材料分子動力學的模擬實驗中,應當是對包括金屬、氧化物、金屬氧化物等一系列的多原子體系實驗.因為原子間的作用是一個多體效應,在這個效應當中所有的粒子會全部聚集到一起,是無法采用解析的方法進行求解的.這時我們可以選用有限差分方法來進行求解,目前運用的最多的包括：蛙跳法、預測-校正算法和Verlet算法三種類型.值得注意的是，雖然目前的計算機技術發(fā)展迅速,但是純粹依賴提高單個CPU的計算速度根本就不能滿足越來越繁瑣的計算需要,鑒于此，我們可以考慮進行并行化進行計算，這樣會更加有效.

2.2要充分考慮粒子間的相互作用微觀粒子的運動本來是需要使用量子力學來進行描述的,但納米金屬材料的結構與性能往往會涉及到大量微觀粒子而且還是多體作用,因此用量子力學第一性原理來對粒子間相互作用求解并非易事,而絕大多數模擬認為粒子的運動遵循牛頓力學規(guī)律,因此可以考慮采用半經驗的原子間相互作用勢來對粒子間的作用進行描述.一般來講，勢函數是否可靠決定了一個分子動力學模擬能否成功.原子或者離子間的相互作用勢越復雜、擬合性質越多就越與實際的相互作用接近,不過越復雜的相互作用同時也會加大計算量和模擬量,因此在構建或使用原子間相互作用勢的過程中,應根據所要研究的問題的具體情況,選擇既能反映相互作用的本質,又可以在計算上切實可行的相互作用勢.

2.3處理和分析模擬結果找到一種合適的分析模擬結果的方法對于計算機模擬來說是至關重要的.通常情況下，模擬的軌跡文件只包含了各個粒子的位置、速度和力的相關信息,因此一定要對這些信息進行有效的處理以后才能得到想要的物理量.而計算機模擬走向應用的關鍵之處在于，找到合適的方法處理結果,將宏觀現象與微觀軌跡進行有機聯系.模擬結果的處理無疑會是一個非常復雜的過程,其重點問題是要從MD模擬的軌跡文件中講可與實驗直接比較的統計量提取出來.除此之外,軌跡中的坐標信息對于分析結構體系信息也十分重要,而這卻是非常耗時的工作過程.

3結束語

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1．1無機非金屬材料工程工藝實踐

工藝實踐是結合專業(yè)課程而制定的與現場實習類似的一類實踐教學，通過自己動手，能夠對無機非金屬材料工程專業(yè)工廠的主要生產環(huán)節(jié)產生更為實際的感性認識，能對其生產過程有一個完整的了解，進而熟練掌握水泥、玻璃、陶瓷等工藝的操作流程，了解常用和現代無機非金屬材料設備的性能和用途，能借鑒材料工藝應用的成功經驗，通過工藝實踐的開展，為畢業(yè)設計和今后從事的專業(yè)工作打下基礎。

1．2專業(yè)實習

無機非金屬材料工程專業(yè)實習包括教學實習和生產實習兩個環(huán)節(jié)，實習均安排在企業(yè)進行。教學實習以現場參觀、集中講解和簡單操作的形式完成，通過實習使學生獲得對無機非金屬材料工程工廠生產的感性認識，加深理解所學的理論知識，逐步提升學生分析問題、解決問題和動手實踐的能力，并讓學生對生產過程有全面的了解，生產實習安排在專業(yè)課程教學之后，采用集中學習、分散跟崗的模式，為避免學生在進入實習基地對專業(yè)課與實習內容產生脫節(jié)感，在學生進行實習之前，將安排學生自主查閱相關教材和資料，使學生在實習之前對所實習的工廠基地有一個全面的了解，這樣有利于學生認真對待實習、重視實習。通過系統的專業(yè)實習后，學生能夠熟悉無機非金屬材料工程的各個生產環(huán)節(jié)，從原料準備到生產、運輸與管理的全過程，了解先進的生產技術與裝備，為今后的學習、工作及科研打下堅定的實踐基礎。學院要選擇一個好的實習基地，要求實習基地配備經驗豐富的指導老師，為學生提供實踐、教學、科研場所以及設備，并且給學生可以參加實踐的機會，力爭通過生產一線的工程訓練，提高學生的工程實踐能力。另外，對于學生的考核不應該一味追求實習結束后撰寫實習報告，可以采取靈活的手段進行考核，比如以現場提問，答辯的形式，結合實習報告的形式來完成。

1．3畢業(yè)設計(論文)

畢業(yè)設計目的在于訓練學生運用所學基礎理論和工藝知識獨立地解決有關無機非金屬材料工程工廠設計中的工程技術問題。通過畢業(yè)設計把所學的理論知識和實際技能有機地結合起來，并應用于工程設計，進一步提高分析問題和解決問題的能力及運算和繪圖能力，同時，要學會利用文獻資料、查閱圖表、手冊等方法，初步掌握無機非金屬材料工程工藝設計的基本原理、方法、步驟和編制設計文件的基本能力。畢業(yè)設計(論文)是學生在校學習期間一個重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，利用無機非金屬材料專業(yè)加入“卓越計劃”的契機，選派相關教師到合作企業(yè)中鍛煉，加強教師的工程素養(yǎng)。建立一支“雙師型”指導隊伍，聯合指導學生的畢業(yè)設計(論文)。學生在選題時，一方面結合學院對卓越計劃的培養(yǎng)目標，另一方面結合學生在現場實習時所遇到的問題，共同為學生制定畢業(yè)設計(論文)題目，讓學生能夠“真刀真槍”完成畢業(yè)設計(論文)，提高學生研發(fā)和工程設計的能力。

2加強實踐教學基地建設

校外實習基地是高校開展實踐教學的重要場所，學院積極與相關企業(yè)聯系，開展實習基地建設，根據企業(yè)規(guī)模和學生就業(yè)意圖，經過廣泛調研，無機非金屬材料工程專業(yè)分別在淮南、淮北、蚌埠、南京，湖南等地二十多個單位建立了長期的實踐教學基地，可以滿足學生開展創(chuàng)新實踐教學的需要。實踐對于學生來說是非常重要的一個環(huán)節(jié)，學生在第7學期開始熟悉所在企業(yè)的工藝流程，做到所學理論知識與實踐的相結合，到第8學期實行企業(yè)同老師雙師型指導教學，可以聘請企業(yè)技術人員進行現場講解，座談，加深學生對實際生產與所學理論知識的融合，齊全的實踐教學基地和產學研基地為無機非金屬材料工程專業(yè)人才培養(yǎng)質量提供了支持和保障。

3加強教師隊伍建設

無機非金屬工程專業(yè)現有教師大部分是博士，碩士，參加工作就直接從事教學，現場經驗不足，工程實踐能力欠缺，為了使卓越計劃的成功實施，需要加強無機非金屬材料工程專業(yè)教師隊伍的建設:一是加強對現有教師工程能力的培養(yǎng)，鼓勵部分教師到企業(yè)工程崗位工作學習1～2年，豐富青年教師的工程實踐背景;二是直接從企業(yè)聘請具有豐富工程實踐經驗的工程技術人員擔任兼職教師，為學生在企業(yè)學習提供全面指導，讓其承擔專業(yè)課程教學，指導畢業(yè)設計等任務或擔任本科生、研究生的聯合導師。著力建設一支具有一定工程經歷的高水平專、兼職教師隊伍，強化師資隊伍的教育素質和技能培訓，提高教師的工程實踐能力，加強和完善教學團隊的教師隊伍力量，使工程型教師達到專任教師總數的90%以上，形成專業(yè)水平高、實踐能力強的教學團隊。

4鼓勵學生積極參與教師科研項目

將教師的科研課題與實踐教學相結合，鼓勵學生參與到教師的研究課題里，目的是提高學生的動手能力和對本專業(yè)的興趣，學院鼓勵學生以卓越計劃為依托，盡早與導師聯系，盡早走入實驗室，自主進行研究。在學生進入實驗室時，摒棄以往教師是實驗的設計者，學生是實施者的角色，讓學生積極查找文獻、制定技術方案、研究探討、方案實施、優(yōu)化方案和撰寫總結報告，這樣就使學生在實驗過程中把握學習主動性，加深對知識的理解，擴大學生的知識面，提高學生的科研創(chuàng)新能力和實踐動手能力。

5加強實踐教學管理

制定實踐教學計劃和實踐教學標準，同時加大監(jiān)督、管理、檢查力度，合理制定各層次的管理規(guī)章制度，并建立和完善各層次的管理目標責任制，加強實訓教學的考核管理，制定合理的實訓教學考核辦法，如教學制度的執(zhí)行情況，實驗教學內容的安排及完成情況。將實驗設備的維護管理都融入到教學管理體制中，將教師實踐教學的積極性充分調動起來，形成一個良好的實踐教學機制，讓實踐教學真正落到實處。學生校內的實踐課程考核主要由作業(yè)、出勤、考試、實驗等幾部分組成，根據課程的性質不同，還可以加入項目設計及測驗等形式;對于企業(yè)實踐環(huán)節(jié)的考核，將由學院和實習基地共同完成，但主要評定由實習基地的導師根據學生參加工程訓練的情況給出。具體考核方法:單獨對每個培訓環(huán)節(jié)進行考核，在現場由每個實訓導師按照實習基地的標準對學生進行考核，考核方式可采取提問答辯、現場操作等，學生的實習成績由學生在該實習基地的實際表現給出。

6結語

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一般情況下，對于晶界工程進行形變熱處理工藝的途徑主要有變形、退火，而對于工藝系數的控制需要對多晶體金屬材料的變形量、退火時間和退火溫度等進行科學合理的控制。為了能夠使金屬材料的晶粒更加得到細化，可以采用對金屬材料進行軋制等變形工藝進行加工，采取這一變形工藝還能夠促使在接下來的退火過程殊晶界的產生。如表1所示，就是在晶界工程中采取的形變熱處理工藝的總結表格。1．反復再結晶。反復再結晶指的是對金屬材料采取20%～30%的形變工藝以及使用再結晶退火工藝，同時對其形變和再結晶退火過程進行反復多次，其中，再結晶退火的時間要控制在20min以內。2．單步再結晶。單步再結晶就是指對金屬材料采取50%～70%的中等變形工藝之后再使其處于較高的溫度下進行短時退火，一般來說短時退火的時間在1～2min內。3．反復應變退火。反復應變退火指的是對金屬材料采取2%～6%的微小變形之后再讓其置于較高溫度下進行短時退火的工藝，也可以是當金屬材料進行微小變形之后使其在比較低的溫度下進行長時間的退火工藝。其中，高溫下的短時退火時間要求控制在幾分鐘之內，而低溫下的長時間退火則要求有1～20h，并且退火處理的過程要求要進行反復多次。由于反復應變退火產生的變形量比較小，而在退火的過程中卻很難再對金屬材料的再結晶提供所需的驅動力，這樣一來就無法使金屬材料出現再結晶的情況，因此可以說，此工藝實際上是屬于一個回復、重復、反復的過程。4．單步應變退火。單步應變退火指的是對金屬材料進行6%～8%的較小變形或者是充分利用金屬材料中所剩余的應變力作為進行退火工藝的一個驅動力，將其置于低溫下進行長達數十小時的退火過程。通過采用以上幾種工藝都能夠使晶界的移動性得到明顯的提高，從而有助于特殊晶界的產生，并且最后使金屬材料的性能得以明顯提高，由此可見，由于受到不同變形量所具有的形變以及之后熱處理工藝之間的不同的影響，要想更好地使晶界工程得以實現，最好的途徑就是對以上幾種工藝進行綜合性的復合運用。

二、晶界特征分布的優(yōu)化工藝

(一)晶界特征分布的優(yōu)化工藝判斷。對于金屬材料是否已經完成了晶界特征分布的優(yōu)化，若是單憑低ΣCSL晶界所具有的比例來判斷是不夠科學和不具充分性的。這是由于在特殊晶界中，其所具有的較高比例會因為對一般較大角度的晶界網絡無法進行阻斷的時候，那么金屬材料的晶界特征分布優(yōu)化就無法達到效果，就無法對晶界所具有的開裂、腐蝕等性能進行提高，同時，對于特殊晶界來說，并不是在任何條件下都能夠將其的特殊性能進行表現。因此，這就要求對特殊晶界的比例、網絡結構和特性等進行綜合性的考慮，才能夠對晶界特征分布優(yōu)化工藝的效果進行科學合理全面性的準確判斷。

(二)晶界特征分布的優(yōu)化工藝研究的發(fā)展。20世紀60年代以來，材料科學得到了快速的發(fā)展，人們對于晶界的結構和行為也都有了更加深入的研究，從中獲得了有關于晶界結構和晶界特征的重要數據信息。但是一直以來對于多晶體金屬材料性能的應用大都局限于細化晶粒上，直到20世紀80年代中期，才開始有科學研究者提出了晶界特征分布這個概念，同時提出的概念還有“晶界設計”。經過了科學研究人員幾十年來的不懈努力和研究，在鋁合金、奧氏體不銹鋼、鎳基合金、銅合金等各種金屬材料中所采取的晶界特征分布優(yōu)化工藝都獲得了重大的突破和發(fā)展。

三、結語

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明確將無機非金屬材料專業(yè)的培養(yǎng)目標定位在地方經濟建設需要的無機非金屬材料工程高級應用型人才,突出“一定基礎知識支撐、適當寬度專業(yè)口徑、突出某一專業(yè)方向、強化專業(yè)實踐能力、博專共存、以專為主、長短兼顧、持續(xù)發(fā)展”的特點，強調知識、能力和素質的協調發(fā)展，強調學生的工程實踐能力的培養(yǎng)與培育。通過教學計劃、教學內容、教學方法和教學手段的改革，突出工程實踐教學，強化實踐技能的培訓；確保學生工程實踐能力的提高。無機非金屬材料工程專業(yè)的人才培養(yǎng)方案在修訂后開設了兩個培養(yǎng)方向：

（1）傳統無機非金屬材料方向（硅酸鹽及耐火材料），培養(yǎng)學生利用高新技術提升傳統產業(yè)（水泥、玻璃、陶瓷、耐火材料等），在節(jié)能減排的技術改造中發(fā)揮作用。

（2）新型無機非金屬材料方向。加強學生對“廣泛材料”了解、認識、掌握的培養(yǎng)模式，通過對先進陶瓷材料、復合與功能材料、薄膜與微晶玻璃、材料表面改性等課程學習，在自主擇業(yè)中能快速適應新材料領域的工作環(huán)境。我專業(yè)在這兩個培養(yǎng)方向上，形成了以國家、企業(yè)需求為牽引，將材料基礎研究與新材料應用開發(fā)相結合的特色發(fā)展模式。

2以應用型人才培養(yǎng)目標為中心，優(yōu)化無機非金屬材料工程專業(yè)課程體系

根據市場需求和學科發(fā)展，即主動適應社會發(fā)展，做到“一個專業(yè)，兩個方向，自主選擇”。“自主選擇”，即強調學生個性發(fā)展，增加選修課和選修覆蓋面，使學生有更大的自主選擇空間。在此指導思想下，對無機非金屬材料專業(yè)課程體系進行優(yōu)化。

1）公共基礎平臺。按照教育部工科大學生培養(yǎng)要求由學校統一設置，分為必修課和選修課，該平臺提供了工科大學生應掌握的基本知識和人文素質。

2）專業(yè)基礎平臺。分為必修課、無機非金屬材料工程一級學科基礎課程、無機非金屬材料工程二級學科基礎課程。該平臺的設置可使學生掌握材料工程師所需的基礎知識和基本理論，為后續(xù)課程學習奠定基礎，對學生考研也有很好的作用。

3）專業(yè)課平臺。分為：

（1）專業(yè)方向限選課，此為無機非金屬材料工程專業(yè)的特色，學生在三年級自主選擇，分傳統無機非金屬材料方向和新型無機非金屬材料方向進行學習。

（2）專業(yè)任選課，專業(yè)任選課中的基礎課程可以使學生加強材料工程專業(yè)知識。無機非金屬材料專業(yè)學生就業(yè)的企業(yè)，既有新材料企業(yè)，也有水泥、玻璃、陶瓷等傳統企業(yè)，因此在第六學期開始開設就業(yè)針對性強的課程，能有效增強學生就業(yè)能力。

4）實踐平臺。分為：通識實踐課、學科實踐課、專業(yè)特色實踐課（分兩個專業(yè)方向）、畢業(yè)設計（論文）。

3總結

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1.實踐教學內容不完善

金屬材料工程專業(yè)的核心專業(yè)課是《材料科學基礎》、《金屬材料學》、《熱加工工藝》、《材料力學性能》及《材料分析方法》等。目前實驗教學及實習等實踐教學內容均與這些理論課程密切相關，而且實驗內容以驗證型實驗為主，例如《鐵碳合金平衡組織觀察》、《鋼的熱處理組織觀察》等，大多數學生認為，通過這些課程實驗，學會了利用顯微鏡識別金屬材料的微觀組織的能力，掌握了一些材料性能測試方法等，但是，目前的實驗教學內容涉及的綜合型及設計型實驗內容相對較少，而這些實驗內容是綜合利用所學理論知識設計實驗工藝并進行相關實驗研究等，以培養(yǎng)學生的思維創(chuàng)新能力和分析問題、解決問題的能力。此外，金屬材料工程專業(yè)畢業(yè)生的追蹤調查表明，大多數畢業(yè)生從事與本專業(yè)相關的工作，但是還有從事與金屬材料相關的冶煉及材料的成型與控制相關的工作。由于目前實驗課程教學缺少綜合型及交叉學科的相關實驗教學內容，影響了學生在相關專業(yè)的工作崗位上的實際操作技能。調查研究表明大多數學生認為大學實踐教學應該涉及到交叉學科內容，根據目前金屬材料工程專業(yè)培養(yǎng)方案課程設置，開設了材料成型與控制及鋼鐵冶金相關的課程，如《軋制原理及工藝導論》、《鋼鐵冶金概論》等，因此可以開設與鋼的冶煉、模擬軋制等相關的實驗。這樣有利于拓展學生的知識面，從而使得學生畢業(yè)后能夠擴大就業(yè)面，增強社會適應性。如果實踐教學的內容不完善，會影響學生在相關專業(yè)領域的就業(yè)前景，從而降低就業(yè)率。

2.實踐教學質量不高

實驗教學質量不高的原因是多方面的：實踐教學系統及內容不完善、實驗設備條件及環(huán)境因素等。簡單的驗證性實驗教學，由于沒有太多的新意，學生在實驗過程中缺乏積極性、主動性，被動按照實驗程序完成任務，學生的思維能力得不得培養(yǎng)。而實驗設備條件也會影響實驗教學質量。例如學校的大型精密設備，例如透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡及X射線衍射儀等大型設備，由于需要培訓上崗，因此，學生也只能是觀摩而不能動手操作，只是觀看實驗老師的演示性實驗，這樣實驗對所學課程的幫助意義并不是很大，學生到了企業(yè)，遇到這種大型設備還是不會馬上上崗進行操作。目前金屬材料工程專業(yè)本科生實習是實踐教學的重要環(huán)節(jié)。主要有認識實習及針對熱加工工藝相關課程的生產實習，實習場所主要安排在鋼鐵冶金相關的企業(yè)，但是由于大多數企業(yè)基于安全、效益、保密等方面考慮，不允許學生參與實際操作，學生只能看到表面現象，不能了解生產內容的實質性工藝及相關參數。大多數情況下，學生實習完后的感覺就是走馬觀花。因此，到企業(yè)中參加生產實習，學生得不到參與及動手操作的機會，更談不上分析問題、解決問題及創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)了，因此嚴重制約了我國工程人才實踐能力的培養(yǎng)。

3.實驗教學設備不足

目前，大學擴招是普遍存在的現象，而擴招帶來了相應的負面影響，給實踐教學帶來巨大壓力，實踐教學不同于課堂教學，老師在講臺上講課，幾十及上百學生可以同時在教室里聽老師講課。實踐教學是培養(yǎng)學生動手能力的教學環(huán)境，是實踐與理論相聯系的教學環(huán)節(jié)。需要有一定的場地和設備支持，因此專業(yè)人數的增加，對設備及老師提出挑戰(zhàn)，設備不足，學生實驗就需要分批次進行，如果批次人數太多，達不到實踐的預期效果，批次人數減少，老師的工作量大大增加。畢業(yè)論文（設計）過程，因為設備不足，學生要排隊長時間等待，往往由于時間限制，很多學生隨意得到一些結果，不考慮實驗結果是否合理，放到畢業(yè)論文中湊數以達到畢業(yè)的目的。例如，金屬材料專業(yè)學生畢業(yè)論文常常涉及鋼鐵材料的研發(fā)，需要用金相顯微鏡拍照微觀組織，目前實驗室就一臺可以照相的設備，由于使用該設備人數比較多，不僅金屬材料工程專業(yè)的學生使用該設備，材料成型與控制專業(yè)、冶金專業(yè)的學生往往也用到該設備，因此，畢業(yè)論文（設計）期間，學生要用到這臺設備拍照，往往要等很長時間才能等到，而畢業(yè)論文工作時間是有限的，因此有些學生往往隨便拍照幾張，放到畢業(yè)論文中，有時拍出來的照片并不能反映真實的情況，所以就會影響到論文的分析總結等，從而影響畢業(yè)論文的總體質量。

二、實踐教學改革探索

1.更新實踐教學內容，融入交叉學科實踐教學內容

完善的實踐教學體系及教學內容，有利于全面培養(yǎng)學生的創(chuàng)新性思維能力、分析問題和解決問題的能力。研究表明高等院校課程實驗教學內容要包括驗證型實驗、綜合型實驗及設計型實驗，其中驗證型實驗基本是學生通過實驗驗證書本中的某種現象，該實驗比較簡單，學生實驗過程只要得到與教材中相關的結果即可，但是，綜合型實驗和設計型實驗是利用所學的理論知識，自己設計相關的實驗條件，進行實驗，并利用書上所學的理論知識分析實驗結果，這兩種實驗對培養(yǎng)學生的分析問題及解決問題的能力最為重要，因此，在實際的實驗教學中，應該增加與專業(yè)相關的綜合型及設計型實驗內容。金屬材料工程專業(yè)的學生主要學習金屬材料相關的性能與材料的化學成分、生產工藝過程等之間的相關性。因此，化學成分控制的冶煉過程，軋制冷卻及隨后的熱處理過程都會影響最終的性能指標，這些環(huán)節(jié)涉及到冶金專業(yè)、材料成型與控制專業(yè)及金屬材料工程專業(yè)。因此，金屬材料工程專業(yè)實踐教學內容不能僅僅局限在本專業(yè)領域，而應該考慮學科交叉，實踐教學涉及到一些關于鋼的冶煉、軋制等相關的內容，這樣能夠彌補本專業(yè)實踐教學內容的不足，從而可以全面培養(yǎng)學生的思維能力、分析問題和解決問題的能力，增大學生就業(yè)面。

2.實習基地的建設，增加實踐教學形式多樣化

針對前面提到的實驗教學質量不高，尤其是生產實習由于受到企業(yè)的限制影響了教學質量，需要對生產實習的教學形式進行改革。學生一方面去企業(yè)參觀，另一方面，要建立與大生產相似的工作環(huán)境，例如校內實習基地建設，將企業(yè)的設備小型化，學生可以根據企業(yè)的生產模式，針對某種產品進行工藝設計，然后動手操作制造，在該過程中，學生不僅要利用所學的理論知識制備相關工藝，同時可以學習設備的操作過程，實踐過程中，訓練學生思考問題及解決問題的能力。校內實習基地建設要明確目標，學生在學完《材料科學基礎》、《材料熱加工工藝》、《金屬材料學》等專業(yè)基礎課和專業(yè)課后需要到冶金廠生產實習，了解冶金產品熱處理方法及高倍缺陷、低倍缺陷的分析方法，力學性能測試設備及方法等。根據金屬材料專業(yè)實驗室現有設備，購置一下小型設備及實驗耗材，讓學生在實驗室根據冶金廠實際的分析檢測方法對不同類型鋼鐵材料進行工藝制備、微觀組織及缺陷分析等，在實習基地模擬大工業(yè)生產實驗條件，這樣可以彌補校外實習的不足，大大提高了實習教學質量。

3.增加實驗設備投入，滿足實踐教學多樣化需求

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[論文摘 要] 本文從三個方面論述了熱處理工藝在提高金屬零件的制造水平中的作用。

引言

在現代工業(yè)生產中，金屬零件的制造是一個重要的環(huán)節(jié)，具有舉足輕重的作用，因此提高金屬零件的制造水平成為一項不可缺少的工作。而在金屬零件的制造過程中，熱處理工作又是提高其制造水平的重要措施。在設計工作中，正確制定熱處理工藝可以改變某些金屬材料的機械性能。而不合理的熱處理條件，不僅不會提高材料的機械性能，反而會破壞材料原有的性能。因此，設計人員應根據金屬材料成分，準確分析金屬材料與熱處理工藝的關系，制訂合理的熱處理的工藝，合理安排工藝流程，才能得到理想的效果，提高金屬零件的制造水平。

在現代工業(yè)生產中，廣泛使用的金屬有鐵、鋁、銅、鉛、鋅、鎳、鉻、錳等。但用得更多的是它們的合金。金屬和合金的內部結構包含兩個方面：其一是金屬原子之間的結合方式；其二是原子在空間的排列方式。金屬的性能和原子在空間的排列配置情況有密切的關系，原子排列方式不同，金屬的性能就出現差異。

為了得到更好的金屬性能，滿足制造和使用要求，我們將金屬工件放在一定的介質中加熱到適宜的溫度，并在此溫度中保持一定時間后，又以不同速度在不同的介質中冷卻，通過改變金屬材料表面或內部的顯微組織結構來改變其性能，這就是金屬材料熱處理過程。

不同的熱處理條件會產生不同的材料性能改變效果，下面從3個方面來說明熱處理工藝在提高金屬零件的制造水平中的作用。

一、提高金屬材料的切削性能和加工精度

在各類鑄、鍛、焊工件的毛坯或半成品金屬材料的切削過程中，由于被加工材料、切削刀具和切削條件的不同，金屬的變形程度也不同，從而產生不同程度的光潔度。各種材料的最佳切削性能都對應有一定的硬度范圍和金相組織。為了得到最佳切削性能，就要求被加工材料具有合適的組織狀態(tài)，這就要用到預先熱處理。

通過預先熱處理，可以消除或減少冶金及熱加工過程產生的材料缺陷，并為以后切削加工及熱處理準備良好的組織狀態(tài)，從而保證材料的切削性能、加工精度和減少變形。

舉例1：齒坯材料在切削加工中，當齒坯硬度偏低時會產生粘刀現象，在前傾面上形成積屑瘤，使被加工零件的表面光潔度降低。而對齒坯材料進行正火＋不完全淬火處理，切屑容易碎裂，形成粘刀的傾向性減少。并隨著齒坯硬度的提高，切屑從帶狀向擠裂狀過渡，從而減少了粘刀現象，提高了切削性能。

舉例2：鋁合金在加工過程中，通常都是先經強化處理（固溶處理＋時效；時效），這樣可以得到晶粒細小、均勻的組織，比鑄態(tài)或壓力加工狀態(tài)的切削性能好，不僅改善了切削性能，而且同時提高了機械加工精度。

二、提高金屬材料的斷裂韌性

金屬材料的斷裂韌性指含有裂紋的材料在外力作用下抵抗裂紋擴展的性能。提高金屬斷裂韌性的關鍵是要減少金屬晶體中位錯，使金屬材料中的位錯密度下降，從而提高金屬強度，而減少金屬晶體中位錯的一種重要方法，就是細晶強化，其原理是通過細化晶粒使晶界所占比例增高而阻礙位錯滑移從而提高材料強韌性。而金屬組織的細晶強化的過程實際上就是金屬熱處理。

在金屬熱處理過程中，當冷變形金屬加熱到足夠高的溫度以后，在一定的應力和變形溫度的條件下，材料在變形過程中積累到足夠高的局部位錯密度級別，會在變形最劇烈的區(qū)域產生新的等軸晶粒來代替原來的變形晶粒，這個過程稱為再結晶。再結晶晶核的形成與長大都需要原子的擴散，因此必須將變形金屬加熱到一定溫度之上，足以激活原子，使其能進行遷移時，再結晶過程才能進行。

那么，對于不同的金屬材料，我們就可以通過控制不同的熱處理的溫度，來提高金屬材料的斷裂韌性。

舉例：在SY鋼坯料上線切割適當的小圓柱，機加工后，選擇在700℃，800℃，900℃、1000℃和1100℃在Cleeble-1500型熱模擬試驗機上以5×10-1的變形速率保溫30s壓縮變形50％，然后在空氣中冷至室溫，再進行680℃×6hAC(空冷)的退火處理，再將壓縮后的試樣沿軸向線切割剖開，研磨拋光后用化學物質顯示晶粒形貌。實驗現象為：在700℃時，扁平的晶粒開始逐漸向等軸晶粒的形狀變化。800℃變形的晶粒中等軸晶粒已經有少量出現，但仍然以變形拉長的晶粒為主。在900℃變形開始，晶粒突然變得細小，幾乎全部為等軸晶粒，晶粒度達到YBl2級。在900℃以上．晶粒開始長大。因此，對此種鋼來說，900℃左右溫度進行熱處理，可以提高其斷裂韌性。

三、減少金屬材料的應力腐蝕開裂

金屬材料在拉伸應力和特定腐蝕環(huán)境共同作用下發(fā)生的脆性斷裂破壞稱為應力腐蝕開裂。大部分引起應力腐蝕開裂的應力是由殘余拉應力引起的。殘余應力是金屬在焊接過程中產生的。金屬在加熱時，以及加熱后冷卻處理時，改變了材料內部的組織和性能，同時伴隨產生了金屬熱應力和相變應力。金屬材料在加熱和冷卻過程中，表層和心部的加熱及冷卻速度(或時間)不一致，由于溫差導致材料體積膨脹和收縮不均而產生應力，即熱應力。在熱應力的作用下，由于冷卻時金屬表層溫度低于心部，收縮表面大于心部而使心部受拉應力：另一方面材料在熱處理過程中由于組織的變化即奧氏體向馬氏體轉變時，因比容的增大會伴隨材料體積的膨脹，材料各部位先后相變，造成體積長大不一致而產生組織應力。組織應力變化的最終結果是表層受拉應力，心部受壓應力，恰好與拉應力相反。金屬熱處理的熱應力和相變應力疊加的結果就是材料中的殘余應力，正是其存在造成了應力腐蝕開裂。

舉例：金屬熱處理中，通過控制淬火冷卻速度，可以顯著地控制淬火裂紋，為了達到淬火的目的，通常必須加速材料在高溫段內的冷卻速度，并使之超過材料的臨界淬火冷卻速度才能得到馬氏體組織。就殘余應力而論，這樣做由于能增加抵消組織應力作用的熱應力值，故能減少工件表面上的拉應力而達到抑制縱裂的目的。

3、結論

金屬材料的熱處理在機械零件制造中占有十分重要的地位，在金屬材料加工的整個工藝流程中，如果將切削加工工藝與熱處理工藝進行密切配合，將有效地提高金屬零件的制造水平。

參 考 文 獻

[1] 雷聲，齒輪熱處理變形的控制.機械工程師.2008年5期.

篇7

1、會議主要內容

1)材料的斷裂與循環(huán)形變的晶體學

2)斷裂與疲勞損傷的微細觀方面

3)金屬材料的斷裂與疲勞行為

4)非金屬材料與新型材料(包括工程塑料、生物材料、建筑材料、陶瓷、復合材料、金屬間化合物，納米材料等)的斷裂與疲勞行為

5)環(huán)境對材料與結構的斷裂與疲勞的影響

6)載荷譜和隨機載荷下材料與結構的疲勞與斷裂

7)材料和結構的疲勞壽命估算、可靠性、延壽及老齡化分析

8)計算斷裂力學、實驗斷裂力學、概率斷裂力學及可靠性

9)線彈性彈塑性斷裂、界面斷裂、動態(tài)斷裂

10)斷裂與疲勞研究的新方法和新理論

11)材料疲勞與斷裂研究中的實驗及測試技術

12)抗斷裂與疲勞的設計技術

13)斷裂與疲勞的的失效分析

14)斷裂與疲勞理論的典型工程應用

15)斷裂與疲勞分析軟件及材料數據庫

2、會議征文

凡未經正式刊物發(fā)表，與材料的疲勞和斷裂領域相關的研究成果、學術觀點、工程經驗、設想及建議等均可以論文形式應征。應征論文必須論點鮮明、論據充分、數據可靠、文字流暢、圖表清楚，一般約為5000字以內（3頁），計量單位要嚴格執(zhí)行《中華人民共和國法定計量單位》中的有關規(guī)定，并附word文件類型的軟盤、email word文件到會議秘書處或在線投稿。論文經專家審閱后給予書面答復。經評審合格的論文將在《機械強度》雜志（增刊）上正式出版。接到論文錄用通知和論文收費通知后匯交會議注冊費600元(學生400元)和版面費600元/篇到《機械強度》雜志社，每超過一頁加收200元。不交會議注冊費和版面費的論文，將不編入論文集（期刊）中。已經錄用的稿件將付一定稿酬。沒被錄用的稿件恕不退回，請自留底稿。

歡迎全國各地從事相關專業(yè)的專家學者、科研人員、高校師生踴躍投稿，同時也歡迎暫無論文但對會議感興趣的社會各界人士參加會議。

3、會議地點

會議地點在廈門市鼓浪嶼別墅酒店(廈門市鼓浪嶼鼓聲路14號，電話：0592-2062418；傳真：0592-2060165), 會議不安排接站，請注意到廈門后，一定要到廈門旅游客運碼頭上船。會議期間食宿自理。

4、重要日期

提交論文摘要截止日期： XX年3月30日

提交論文全文截止日期： XX年5月1日

論文錄用通知： XX年6月1日

匯交版面費截止日期： XX年7月15日

會議召開日期： XX年11月10-13日

5、技術展示和產品宣傳

歡迎在本次會場內設置與會議內容相關的宣傳廣告（以材料、圖片、樣品和軟件為主）。

6、特別提示

本次會議將邀請日本和我國知名專家學者就疲勞與斷裂的研究現狀和發(fā)展動態(tài)等方面作若干專題報告。

7、應征論文參考格式

“機械強度”的論文格式：題目、作者、工作單位、摘要（250字），關鍵詞（5-8個），中圖分類號，英文題目，作者名字的漢語拼音和工作單位的英文譯文，以及文章的英文摘要和關鍵詞，引言，正文，參考文獻。

由于“機械強度”被美國工程索引和英國的“科學文摘”等收錄，為了便于國際著名檢索刊物和其它信息機構采用，英文摘要應詳細，盡可能反映文稿的主要內容，具有獨立性和自含性，即不閱讀全文就能獲得所論述的主要信息；避免使用第一人稱，應包括目的、過程及方法，結論三部分。字數不得少于900個印刷符號。

參考文獻格式如下：

編號 作者（姓列名前）. 論文題目.刊名，出版年，卷號（期號）：起-止頁碼

編號 作者（姓列名前）. 書名.版本，出版地：出版單位，出版年. 起-止頁碼

文中圖表附最具代表性的,并一律安排在正文中.圖表題請附中英文對照稿。

稿末寫明作者的性別、出生年月、民族、籍貫（包括省、市、縣名）、單位、職稱、職務、學位、學術簡歷、研究領域和主要成就；詳細通訊處、e-mail、電話及傳真號。

8、會議主辦：

篇8

關鍵詞：冷脆轉變，脆性斷裂機理，低溫脆斷

 

1.前言

鋼的低溫脆性斷裂是鋼結構最危險的破壞形式之一，原因是斷裂瞬間發(fā)生，斷裂時無明顯的塑性變形，而且構件破壞時其承載能力很低。實際工程中鋼結構，如壓力容器、船舶、橋梁等，由于低溫脆性造成的脆斷事故時有發(fā)生，造成巨大損失[1]。

2.低溫冷脆特點及其影響因素

當溫度降低到某一程度時，金屬材料的沖擊吸收能量明顯下降并引起脆性破壞的現象稱為冷脆。

金屬的低溫脆斷具有以下特點[2]：

（1）斷裂時所承受的工作應力低。

（2）脆性斷裂時，裂紋的擴展速度極快，且脆斷之前無任何預兆。

（3）材料脆斷溫度通常接近材料的韌脆轉變溫度。免費論文，脆性斷裂機理。

(4)脆斷常起源于構件自身存在缺陷處。

（5）脆性斷裂的宏觀斷口平齊，斷面收縮率小，外觀上無明顯的宏觀變形特征。

影響金屬冷脆的主要因素有以下幾個方面。

（1）晶粒度 當晶粒尺寸大于冷機晶粒尺寸時，結構會產生脆性斷裂。因此，晶粒細化有助于提高材料抗低溫脆斷的能力。

（2）晶粒結構 體心立方晶格金屬及其合金或某些密排六方晶格金屬及其合金，特別是工程上常用的中、低強度結構鋼有明顯的冷脆現象，而面心立方金屬及其合金一般沒有低溫脆性現象。免費論文，脆性斷裂機理。

（3）形變速率 提高形變速率使材料脆性增大韌脆轉變溫度升高。一般中、低強度鋼的韌脆轉變溫度對形變速率比較敏感，而高強度鋼、超高強度鋼則較小。

（4）板厚 板厚的增加，脆性轉變溫度提高[3]。

（5）鋼的化學成分及組織當C<0.25%熱軋?zhí)间摏_擊脆性轉變溫度TC的經驗方程[4]：

（1）

式中Nf為固溶的自由氮量（%）；P為珠光體的百分比；Si為硅的重量百分比；d為晶粒尺寸（mm）。

3.低溫脆性斷裂的過程及機理

鋼具有強度高、塑性和韌性好等特點，這些特點保證了鋼結構具有較好的工作可靠性。但是在低溫的條件下，鋼的塑性和韌性降低，提高了鋼結構發(fā)生脆斷的可能性。免費論文，脆性斷裂機理。

3.1低溫脆性斷裂的過程

鋼的脆性斷裂過程大致分為三個階段[5]：

（1）裂紋產生前的準備階段——主要為鋼晶格內部的初始塑性變形；

（2）裂紋的產生——通常為鋼晶格間損傷的宏觀集中表現；

（3）裂紋向整個構件界面的橫向發(fā)展。

3.2材料脆性斷裂理論

自二十世紀20年代開始，世界上很多學者致力于脆性破壞領域的研究，形成了很多理論流派。免費論文，脆性斷裂機理。

（1）經典力學理論 該理論是建立在塑性剪切和脆性斷裂的基礎上，能解釋幾乎所有與脆性斷裂現象有關的影響因素；主要通過試驗研究金屬等多晶體材料在不同應變狀態(tài)下的破壞。

（2）脆性斷裂的位錯理論 晶體原無裂紋，在應力作用下，材料發(fā)生解理斷裂的理論，即位錯理論。位錯理論解釋了脆性裂紋的成核和長大問題。

（3）能量理論 該理論從能量儲存和釋放的觀點來解釋脆性破壞。不考慮裂紋的產生，而是在構件含有裂紋的前提下研究其發(fā)展，并認為裂紋的發(fā)展是由儲存在其周圍的勢能促成的。雖然在金屬結構設計中不容許裂紋的存在，但是能量理論及其最活躍的分支——線性破壞力學，能成功地解決脆性破壞的有關問題，并在工程中應用。

4. 低溫脆性斷裂的實驗手段極其評定指標

世界各國對結構材料的低溫脆性問題長期以來做了大量的研究工作，提出了不少低溫脆性評定指標和試驗方法。

4.1低溫拉伸試驗

低溫拉伸試驗需要一個低溫環(huán)境，且在低溫下材料的性能發(fā)生變化.因此，與常溫拉伸試驗相比，除需要設計低溫箱外，其它儀器、設備及參數也需要重新設計選擇[6]。

由于斷面收縮率和延伸率對試樣溫度不敏感，國內外學術界普遍認為光滑試樣低溫拉伸的延性指標不能用于反映低溫韌性 [7]。

4.2低溫沖擊實驗

沖擊實驗的實驗方法有很多，在低溫時常使用夏比缺口沖擊（Charpy notch impact）試驗，特別是系列溫度沖擊實驗來評定材料的低溫脆性。

4.3韌脆轉變溫度

確定材料韌脆轉變溫度的標準較多，常用的有能量準則法、斷口形貌準則法、側膨脹值法等。免費論文，脆性斷裂機理。

(1) 能量準則法（ETT）

以某一固定能量來確定韌脆轉變溫度，在沖擊吸收能量一溫度曲線上平臺與下平臺區(qū)間規(guī)定百分數(n)所對應的溫度，用ETTn表示。一般取最大沖擊值的一半所對應的溫度，或取最大沖擊功與最小沖擊功的平均值所對應的沖擊溫度為韌脆冷脆轉變溫度，即ETT50。

(2) 斷口形貌準則法（FATT） 一組在不同溫度下的沖擊試樣沖斷后，對斷口進行評定，在脆性斷面（放射區(qū)）率一溫度曲線中規(guī)定脆性斷面率(n)所對應的溫度，稱為斷口面積轉化溫度，用FATTn表示。一般以沖擊試樣斷口上出現50%纖維狀斷口時的溫度FATT50作為冷脆轉變溫度。此種方法的誤差較大，FATT主要反映沖擊斷裂時裂紋擴展過程中的斷口形貌在韌脆程度上的差別。缺口試樣沖擊值包括裂紋萌生功、裂紋擴展功；沖擊值對缺口尖銳度敏感，而FATT對缺口尖銳度并不敏感[9]。FATT不能對裂紋擴展抗力以定量的評價，不同材料，當FATT溫度相同時，裂紋擴展功可能相差很大。

（3）側膨脹值法（LETT）在沖擊吸收能量一溫度曲線上平臺與下平臺區(qū)間某規(guī)定側膨脹值所對應的溫度，用LETT表示。免費論文，脆性斷裂機理。

4.4 評定鋼材止裂韌性

日本焊接工程協會提出用Charpy-V實驗來評定鋼材止裂韌性問題。依據彈性斷裂力學而采用的斷裂力學實驗；用于評定材料斷裂韌性的指標有JIC、COD、KIc。J積分試驗法測得的材料的延性斷裂韌度，裂紋張開位移（COD）實驗測得的δC,可以用于材料韌性的相對評價。

平面應變條件的斷裂韌性指標KIc，可以直接用于設計計算。如果金屬材料中存在一定形狀、尺寸的缺陷，在外加應力作用下其應力場強度因子KI低于材料的KIc值，則是安全的。金屬板材表面裂紋斷裂韌度KIe值，則反映了金屬板材在線彈性平面應變狀態(tài)下阻止表面裂紋啟裂的能力。

參考文獻：

[1](蘇)柯舍列夫著；吳孝隆譯，工業(yè)金屬材料低溫機械性能手冊

[2]涂銘旌低溫脆斷規(guī)律及機理

[3]王曉麗淺談焊接因素對低合金結構鋼冷脆性的影響

[4]日本鋼鐵協會，日本金屬學會《鋼の強韌化》

[5]王元清鋼結構在低溫下脆性破壞的研究

[6]張德勇、李光明DL-1低溫拉伸試驗裝置的設計

[7]戒忠良、朱棟梁：低溫脆性指標評定，1979.3

[8]金屬力學及工藝性能試驗方法國家標準匯編

[9]鄢文彬、涂銘旌，西安交通大學學報，1984.No.6.41-49

篇9

 

我國高等學校從2005年開始進行工程教育認證工作，目的是為了培養(yǎng)適應國內及國外社會需求的大學本科畢業(yè)生，高校工程教育認證的宗旨是促進我國高校學生畢業(yè)后的工程師跨國執(zhí)業(yè)。工程教育認證源自《華盛頓協議》，該協議提出了工程專業(yè)教育認證的標準，是國際工程領域對高等學校工科畢業(yè)生工作能力公認的權威要求。協議是由美國、加拿大、英國、澳大利亞、法國等正式成員國和一些預備成員國共同組成，直到2013年6月，我國成為該組織第21個成員國，但目前還是預備成員國。工程教育專業(yè)認證是以學生培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求為導向的合格性評價，對我國高校教育的要求是要以學生為本、目標導向和持續(xù)改進三個方面[1]。

 

做好認證準備重要的是先要了解認證的標準并以此進行改善。認證以學生為中心，以培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求作為導向，所有課程都以達到培養(yǎng)目標和達成畢業(yè)要求作為導向來進行。最近幾年，我國高校每年有將近十幾萬的金材畢業(yè)生踏入社會，為相關金屬材料行業(yè)的飛速發(fā)展提供了重要的人才支持。但同時，金材畢業(yè)生與企業(yè)實際需求之間的矛盾非常突出，怎樣使金材畢業(yè)生滿足企業(yè)的需求已成為中國金材科技與工業(yè)發(fā)展的焦點問題。針對工程教育認證對學生畢業(yè)的要求，借鑒國內外一些設立本專業(yè)高等學校的經驗，這里提出了《金屬材料學》這門課程改革的一些大體思路和基本方向，主要有以下三個方面，目的在于培養(yǎng)學生的實踐能力和提高其綜合素質。

 

一、結合通用標準畢業(yè)要求，優(yōu)化教學內容

 

《金屬材料學》課程內容主要分為三部分：金屬材料合金化基本理論;金屬材料成分、組織、工藝、性能特點及應用(結構鋼，工具鋼，特殊鋼，鑄鐵，有色金屬);新型金屬材料。本課程的特點是內容多且碎，同時與其他課程如材料科學基礎、熱處理原理與工藝、材料力學性能等課程聯系緊密。工程教育認證中通用標準對畢業(yè)生的要求是，強調學生掌握工程專業(yè)知識，能夠應用工程科學的基本原理，研究分析解決復雜工程問題，以獲得有效結論，并能夠體現創(chuàng)新意識。

 

結合認證對畢業(yè)生的要求及本課程內容特點，優(yōu)化教學內容的具體做法如下：

 

1.以材料科學研究的五大要素為主線。《金屬材料學》在金屬材料工程專業(yè)知識結構中占有很重要的地位，是學生進入社會從事本行業(yè)工作使用最多的專業(yè)知識，具有科學性、使用性和經驗性的特點。教學過程中應抓主線，始終以材料科學的五大要素：成分、組織、工藝、性能與應用為主線講解，在看似抽象、復雜、枯燥的內容中尋找到其內在、實質性的規(guī)律。闡明材料成分與工藝特點，強調材料組織、性能、結構及應用之間的相互關系，使學生掌握各類材料的成分設計、性能特點、適用范圍、熱處理工藝制訂等方面的內容[2]。

 

2.培養(yǎng)與提高學生分析及解決問題的能力。圍繞金屬材料合金化概論的主線及各種材料成分性能與設計思路，結合金屬材料冷、熱加工工藝、微觀組織、力學性能及實際生產應用舉例，體現出本課程的綜合性與實用性特點;在講授每章節(jié)內容時，要緊密結合具體實際生產實例，每章節(jié)最后有主要內容概括及習題。教師結合生產科研實際，講解一些材料在生產中的具體服役條件，對性能的要求，生產加工路線，組織與性能的對應關系，在實際生產中會出現什么問題，怎樣解決問題;采用啟發(fā)式教學方法，經常質疑提問，促使學生主動進行思考，培養(yǎng)學生分析與解決問題的能力。

 

3.教學內容持續(xù)改進。《金屬材料學》課程中涉及的內容以傳統黑色金屬材料為主，但許多實際生產中涉及的新材料及新工藝等在教學內容中也有所體現，如微合金鋼、抗震鋼、塑料模具鋼、硬質合金、復合材料等[3]。同時，有些內容需要及時更新，如低碳馬氏體結構鋼、新國標及新鋼種的牌號等。每一章教學內容都應有對新材料及應用的講解，拓寬學生知識面，適應現代科技的發(fā)展。注意教學內容的前沿性，應在講述每類材料時都向學生介紹該類材料的發(fā)展、涉及的新技術、新工藝，以適應新時期科技發(fā)展對人才培養(yǎng)的要求。

 

二、以學生為本，改革教學方法，理論與實踐相結合

 

傳統教學教師教學目標與學生畢業(yè)要求之間的關系得不到重視，再者近幾年高校擴招及教師科研導向，高等學校的教育流于簡單化、形式化。工程教育認證以學生為根本，高校的教學是否可以培養(yǎng)學生在畢業(yè)5年后面對復雜環(huán)境的能力，針對工程專業(yè)認證對教學的要求，教學方法改進如下：

 

1.積極進行課堂討論，以學生為主體，充分發(fā)揮學生的自主能動性。預先布置問題，學生經過查找、準備資料，經過學生相互討論，提出問題的解決方法，最后由教師歸納總結[4]。

 

2.教學內容與生產實際及科研相結合，進行案例教學、實例研討，培養(yǎng)學生的工程意識，激發(fā)學生學習專業(yè)課的興趣。

 

3.每一章課后布置有一定難度的作業(yè)，作業(yè)少而精，學生須通過查閱資料、分析總結后完成。學生可以以小組為單位合作完成，充分調動學生的主動學習積極性，提高課堂教學交流互動性，鍛煉學生發(fā)現、尋求解決問題的能力，培養(yǎng)提高學生自主學習能動性。

 

4.加強實踐教學及工程實訓環(huán)節(jié)，加強綜合能力的培養(yǎng)[5]。在工程實訓課中增加綜合教學環(huán)節(jié)，學生針對零件的實際性能要求，選材并制定可行的工藝方案，然后進行現場實際操作實施工藝方案并檢測各項性能，最后得出結論。

 

5.結合到工廠實習，使課程的相關內容具體化。組織學生到國內一些先進企業(yè)進行生產實習，參與現代企業(yè)生產流程，使同學能夠將生產流程中的熱處理、校直、噴砂等與材料學科中的成分、工藝、組織、產品性能及應用相結合。

 

6.運用多媒體與微課。根據教學目的和學生的實際，采用合適的多媒體、微課與板書結合的方式，構建問題情境，比如在講述高速鋼的時候，利用多媒體及微課，可以很直觀地表示高速鋼凝固的組織形成過程，這對于促進學生理解與接受授課內容很有幫助，能獲得較好的教學效果。

 

三、建立教學過程質量監(jiān)控機制，改革考核方式

 

在專業(yè)認證體系中，培養(yǎng)目標不再是傳統畢業(yè)時的要求，而是學生畢業(yè)五年時達到的實際工作能力，根據這個目標制定學生培養(yǎng)方案，再依此制定課程體系、師資隊伍、教學內容等等。比如畢業(yè)要求要加強拓寬學生的國際視野，這要有相應的課程來保證，具體內容要由教師通過教學環(huán)節(jié)來實施，最后落實到考核環(huán)節(jié)[6]。

 

為了加強對學生學習過程的監(jiān)督管理，對課程內容考核方式進行了改革。打破以往單一的筆試和考勤評定成績的做法，對一些平時課堂發(fā)言討論、實訓、實驗、課后作業(yè)、討論等教學過程都隨時給出相應成績，結合期末考試最后給出綜合成績。改進成績評定方法，怎樣對學生進行綜合考評是教學的重要環(huán)節(jié)，如果采取傳統的筆試，學生必然要死記硬背所學內容，與實際聯系不緊密，這樣的考核不能培養(yǎng)學生理論聯系實際的能力，針對這些弊病，考核方法采取論文教學實踐和考試的形式，要求學生根據課程內容查閱相關文獻，以小論文的方式綜合分析相關問題，并進行課堂答辯，以此考察學生的學習積極性及主動性。開展教學過程質量監(jiān)控，每一教學環(huán)節(jié)有相應的明確要求，通過教學環(huán)節(jié)、過程監(jiān)控及質量評定促進畢業(yè)目標的達成;定期開展課程體系內容調整和教學質量的評價工作。

 

四、結語

 

文章通過《金屬材料學》課程教學內容的優(yōu)化，加強實踐教學過程，改進教學方法，以合金化概論為核心，以成分設計—工藝—組織結構—性能—實際應用為主線，采用基本理論—專業(yè)基礎知識—實際實踐應用相結合的授課模式。以上措施提高了學生分析與解決問題能力，培養(yǎng)提高了學生實踐與創(chuàng)新能力，為金屬材料工程專業(yè)的工程教育認證奠定了基礎。總之，只要教師和學生在教學過程師生互動，改變傳統的教育教學理念，充分調動學生的自主能動性，培養(yǎng)學生發(fā)現、分析、解決問題的能力，用新穎的教育教學方式和前沿的知識引導他們去探求新的知識，增強學習的興趣，滿足工程教育認證對本專業(yè)學生的畢業(yè)要求。

篇10

論文關鍵詞：材料美感　焊接肌理　概括和抽象　現代意識　民族化

論文摘要：哈爾濱是中國的焊接名城，在幾年的研究探索過程中摸索了一些有關金屬焊接藝術的獨到特點，在這里著重探討金屬焊接雕塑藝術的創(chuàng)作方法。

1 這里所談到的金屬焊接雕塑與我們習慣認識上的金屬雕塑不盡相同，傳統意義上的金屬雕塑泛指以金屬材料來實現完成的雕塑作品，而這里所說的金屬焊接雕塑指的是通過焊接的技術手段（而非傳統意義上的鑄造和鍛造手段）來實現的雕塑作品，這類作品重點體現的是金屬材料本身的美感和焊接過程中自然形成的焊接肌理之美，當然這并不是說這樣的作品缺乏形式和內容，而是通過將其特有的美感與其獨到的形式巧妙結合來實現創(chuàng)作目的。

其實金屬焊接雕塑已經成為當代最具現代意義的藝術表現形式，其藝術語言在于注重作品的直接創(chuàng)作過程，并賦予其更加豐富的人文精神與審美內涵，它有力地拓展了雕塑創(chuàng)作的表現力和藝術感染力，發(fā)揮金屬材料自身的質感特性自由地構思和制作，已成為現代雕塑進行創(chuàng)作的一個十分重要的藝術表現方式。

金屬焊接雕塑的創(chuàng)作注重于藝術與材質的直接對話過程，其中材料的質感和焊接過程中形成的焊接機理是構成作品形態(tài)的關鍵要素，對實現其藝術價值和意義起到重要的作用，這也同時造就了金屬焊接藝術雕塑的表現形式，即使表現具象形態(tài)，也側重于能夠發(fā)揮焊接藝術特有肌理的具象形態(tài)表現，如用拉絲焊接肌理來表現動物的毛發(fā)。

任何藝術作品的創(chuàng)作，都體現了不同藝術家的文化淵源，有著不同的藝術表現形式，而不同的表現形式又是不同的創(chuàng)作思想得以充分展示的保證和前提。鑒于目前金屬焊接藝術在國內尚屬起步階段，在探索西方現代藝術語言過程中，研究西方現代藝術的理論是十分重要的課題。他們對西方現代藝術的文化思想產生重要的影響，其中柏格森的直覺主義哲學思想，高揚生命沖動的創(chuàng)造力，推崇能夠讓人直接體驗生命沖動的開放社會，以直覺為認識真實和真理的唯一途徑，以及現代藝術對生命的瞬間體驗和制作過程的珍借，對破壞重組物質時空以獲取精神真實的興趣。同時薩特表達現代人孤獨、異化、悖理的情緒感覺，充分體現了現代藝術家對藝術主體獨創(chuàng)性的強烈追求。

2現代雕塑的表現形式在西方現代藝術理論的直接影響下，它與以前傳統寫實主義的以體量和實體感作為表現形式的基本要素背道而馳，許多現代雕塑的表現方法完全超出了“雕”和“塑”的意義，尤其是現代金屬焊接雕塑，作為三度空間抽象的構成藝術品，不屬于關于實體感的藝術，不追求真實的形態(tài)再現，通過簡化、概括甚至是抽象的手法進行創(chuàng)作，并結合各種工業(yè)化的手段，直接地打造作品，如以透空框架的形態(tài)去構畫和界定空間，徹底地闡明了現代雕塑作為三度空間藝術的新理念，在于表現金屬在空間中的自由組合，而非多種程序塑造的實體造型。他們藝術語言的特征類似單純、厚重的原始文化，最后發(fā)展到將機械、動力和光的因素組合引入雕塑的運動形態(tài)，創(chuàng)造了最具現代意義的雕塑作品。它反映了20世紀工業(yè)、科技觀念向藝術的介入，導引出一種嶄新的藝術價值觀。

當代西方雕塑家在新的藝術觀念的引導下，追求各自的文化和藝術個性，并充分利用材料學、結構力學、金工技術和焊接技術的原理，發(fā)揮金屬焊接雕塑的特有創(chuàng)造力。在他們的作品中，將雕塑的造型要素簡化到最低限度。用立方體、幾何形、圓柱體的型材和不銹鋼材以及現成金屬物品構成現代形態(tài)的、抽象的雕塑作品，使傳統的藝術語言在他們的作品中失去了原有意義，運用工業(yè)化制造方法實現了現代雕塑新的藝術理念。

現代雕塑家史密斯是美國第一位創(chuàng)作金屬焊接雕塑的藝術家，他的作品純樸、粗獷和簡練，利用金屬材質的特性形成變化多端的雕塑造型，使金屬材料、金工技術成為詮釋個人藝術觀念的語言符號。他創(chuàng)作的《皇家之鳥》、《森林》等作品，采用電焊槍在空間中描畫，用多種鋼條焊接展開三度空間的構成，同時利用點、線、面的相互交錯的穿插，編織成一種活撥的、富有生機的抽象形態(tài)，他的許多作品放棄實體，將鍛造成形后的鋼條構出空間的韻律，顯示出強力的運動感。

英國當代杰出雕塑家卡羅的金屬焊接作品輕松活潑，簡潔明快，是位最富獨創(chuàng)性的現代金屬焊接雕塑家。作品《正午》是他具有個性化藝術語言的代表作。該作品直接采用數塊工字鋼梁構成，作橫置狀態(tài)并涂上橘黃色的顏色，整件造型似如一張在室外陽光下的躺椅，簡練而意味深長。在他的作品中力求把雕塑語言概括到最基本的抽象形態(tài)，直接利用工業(yè)鋼材裝配成巨大而強力的結構，并與周圍的環(huán)境空間融為一體。費羅是法國現代派藝術家，他的金屬焊接系列作品更具個性化。其作品摒棄了傳統雕塑的創(chuàng)作模式，采用一種更加直接，更抽象化的表現手法，使作品取得純粹形式的自由化。費羅的作品都取名《無題》。但在這個毫無意義的標題下，呈現出一個豐富多彩的藝術世界。在創(chuàng)作中通過擠、敲、扭、切和焊，給作品注人生機，將冷冰冰的不銹鋼板轉化成孕含生命形態(tài)的藝術作品。

從現代金屬焊接雕塑的藝術語言來看，它與傳統雕塑相比其主要特點是：在藝術觀念上，一方面強調藝術與自我表現的主觀性以及藝術家以我為主的能動性，力求作品造型簡化到最基本的抽象形態(tài)，以現代工業(yè)化的理念構造單純、簡潔的幾何造型，反映出一種工業(yè)化的非人格化的力量。另一方面重點表現不同金屬材料的特有美感（如鈦合金通過焊接在焊口的部分會形成耀眼的彩虹效果）和不同焊接技法所形成的肌理美感。在藝術形式上，利用電焊槍在空間中作畫，以鋼材制作空間構成。使傳統藝術形式的體積，體量概念消失，轉化為豐富、透空的空間和變化多端的深度三維結構。并以手動和機動改變了原有雕塑的“靜止狀態(tài)”，以色彩變化增強金屬焊接雕塑的視覺感悟力。在藝術表現方式上，采用直接加工過程實現三度空間的構成關系或以廢品集合的方式重新組合新的造型，使金屬雕塑的藝術表現方法變得直接了當、純粹和自由。在制作中利用各種金屬材料經過直接的敲打、擠壓、扭曲、打磨、切割和焊接，隨意地、自由地構建和組合，徹底改變了傳統制作多步驟的有序性，使作品更具自然性。

3在現代雕塑發(fā)展史上，當代雕塑家所創(chuàng)造的金屬焊接作品成功地完成了20世紀具有雕塑藝術革命意義的藝術創(chuàng)造，而走向現代化、抽象化、形式化、自由化的藝術表現形式。雖然我們國內的金屬焊接雕塑藝術尚未得到社會的認同，但我相信在當代有創(chuàng)新意識的藝術家、雕塑家甚至焊接技師的共同努力下，我們的金屬焊接藝術應該能夠找到一條立足于民族文化傳統，能夠滿足我國公眾審美訴求的蓬勃發(fā)展之路。

參考文獻

[1]田衛(wèi)平等.金屬焊接藝術初探[J].焊接，2005，3.