時間:2023-05-29 18:20:37
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇非金屬材料,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞: 新材料; 新型無機非金屬材料; 現狀; 展望;合理建議
1 無機非金屬材料的發展動態
1.1 低維化發展
低維化發展主要表現在宏觀上和微觀上兩個方面。宏觀上的低維化是從體材料向薄膜材料和纖維材料的發展。例如現代信息功能器件如微電子和光電子等都是由集成化, 在這期間主要應用的就是薄膜材料。薄膜材料的特殊作用更加體現在結構材料也用薄膜來改性,是結構材料增強、增韌耐磨等效果。而作為結構復合材料主體的纖維也同樣起著尤為重要的作用, 如光通信中光信號的放大、調制、選模等都是通過纖維來完成,最終形成纖維光路和光網。而從微觀上看低維化, 即無機非金屬材料的織構與結構上的尺寸如毫米、微米趨向納米。目前人們更加關注的是納米尺度上的超晶格薄膜、納米線到納米點材料的結構中, 在以后的發展中更是以納米器件為中心來研究納米材料的合成、組裝等性能進行調控。
1.2 復合化發展
作為無機非金屬材料與金屬材料和有機高分子材料的復合化發展趨勢。復合化的最終是以應用為目標, 如無機非金屬材料已廣泛應用在鋼筋混凝土、玻璃鋼等方面其中主要就是用有機高分子與無機玻璃纖維來組成, 這種結構材料為主的復合材料, 這也是復合材料具有單一材料所無法滿足的是使用功能,更是建筑材料發展趨勢。
1.3 智能化發展
作為材料的只能花是人們關注的焦點,材料的智能化即是材料性能的多元化,等接受外部環境變化的信息, 并能實時進行反饋。智能化功能材料大部分為多片壓電和鐵電陶瓷的復試結構, 目前應用領域較廣的建筑智能化,提高建筑材料的安全性智能等方面。
1.4 節能、降耗的發展
由于傳統無機非金屬材料產業是一個相對能耗高、環境污染嚴重的領域。隨著可持續發展觀的提出, 要全面、協調、可持續發展的理念, 就必須改變這種落后的傳統生產方式和經營理念,進行科研研發,探索出低能耗、少污染的新的合成工藝,提高產品性能和節耗的技術途徑, 改變生產結構和合理的利用方法。如汽車和柴油機尾氣三效催化劑或者是載體材料以解決汽車和柴油機的尾氣處理方案。特別是建材行業是環境材料的一個重要領域,尤其在我國具有特別重要的意義。我國目前的建筑材料工業每年毀田6~10萬畝,耗土石50億t、標準煤2億t。排放二氧化碳61591億t,占全國總排放量的35%~40%。因此,我國急需發展節省資源和能源及環保型生態建材;有益于健康及凈化功能的生態建材;拓展生存空間和增加可利用資源的生態建材。
2 無機非金屬行業存在的問題
我國在傳統的無機非金屬材料發展中很多大的問題, 與其它的發達國家相比都有著很大的差距,主要基于以下幾個方面。
2.1 產品等級較低。在傳統的無機非金屬材料中,無論是水泥、玻璃等產品等級普遍的偏低。就拿水泥來說,發達國家的平均強度占90%,而我國的平均強度僅為50%,總的來說就是生產的品種處于低級水平。
2.2 資源消耗高和能源消耗高。由于大量的無序開采和未能充分利用有限的資源,就造成了極大的浪費。而在能耗上更是大量的消耗, 突出表現在水泥生產和消耗的問題上。
2.3 資源的高消耗和能源高消耗,最終也就帶來了嚴重的環境污染。如大量的排放粉塵,致使空氣清晰度嚴重受到損失,嚴重的更造成了人們患上疾病危害到人們的身體健康。
無機非金屬新材料研發存在的問題。由于經濟條件的限制, 我國目前仍處于發展中國家的水平, 與發達國家仍然存在相對大的缺陷,目前的情況來看,也是相應的取得了明顯的成績。但是還是存在差距,基于以下幾個方面的原因。
2.4 技術落后和基礎設備的落后。由于我國經濟條件的影響, 對無機非金屬材料的研發的起步較晚,所以對科研費用和人力投入,都存在著相應的不足,致使最關鍵的因素核心的技術沒有掌握。無機非金屬新材料工業,不僅是光有技術,制備技術也相應的落后, 生產能力低, 效率低等因素,就直接影響了高科技產品質量。
2.5 無機非金屬本身的材料性能低、品種也不齊全。由于研發就必須要由相應的無機非金屬材料的原料, 很多的關鍵配套材料還需要進口。這就使得材料性能低、質量差的問題的存在。當然還有技術裝備落后等因素等等條件的限制。由于出現了這些問題, 所以在以后的發展無機非金屬材料的同時我國也應制定相應的法案去解決存在的不足,改變現狀,最終使無機非金屬材料的發展實現快速、健康、穩定的發展。
3 無機非金屬材料發展的、建議
3.1 從國家的角度來看,政府應該加強在建材工業發展的產業化結構調整, 并且合理引導相關的企事業單位, 使其朝著正規化、可持續化的發展戰略。
3.2 從法律的角度來看,政府要相應的制定相關的保護無機非金屬,防止亂開采,導致大量的無機非金屬新材料的浪費,要充分利用法律的嚴肅性打擊不法分子對新材料的破壞。
3.3 從市場競爭的角度來看,要盡快制定適應我國市場經濟發展和科研體制改革,加大投資力度和項目的審核,最終保證無非金屬新材料的研發、生產的制度化發展。
3.4 從企業的角度來看,必須要促進形成如干個有國際競爭力的大型建材工業集團, 建立以企業為主導的新型建材工業科技創新體系, 以提高無機非金屬新材料品種的多樣性, 當讓更應與國際接軌。
3.5 從人才的角度來看,必須加快人才的培養, 不斷進行革新無機非金屬的教育設置,把最新本產品的相關領域和研發,寫入教材中使得對無機非金屬的學習, 培養對無機非金屬新材料人才。例如重視基本的物理、化學原理的基礎作用,加強原始創新, 最終使無機非金屬材料更好的應用到信息、能源、交通、生物醫學、生態環境和國防事業中區, 為我國的經濟建設提高到一個更高、更好的平臺。
4 結束語
新材料是發展高新技術的物質基礎,新材料及與其直接相關的研究領域,如信息存儲材料、微電子材料、生物材料、納米材料、超導材料及高溫電子學等,在當今高新技術領域及未來技術中均占有重要地位。因此世界各國都給予高度重視,很多國家把新材料的研究與開發列為關鍵技術。而在新材料中,新型無機非金屬材料又是特別活躍的領域,在整個新材料中占據主要地位。它對我國的、對世界各國來說都是一個新型的產業, 更應抓住這個機遇去研發、去運用到更行各業中,提高國家的更項水平,當然困難也是與此存在的,所以要克服困難, 迎難而進, 創造出新的佳績。
參考文獻
[關鍵詞]無機非金屬材料;實習;產學研;考核方式
在現代高等教育中,實習是不可或缺的教學環節[1]。通過實習課程,第一能夠讓學生對本專業的生產設備、車間及工作狀態有一個直觀的認識[2];第二能夠幫助學生理論聯系實際從而加深對所學理論知識的理解[3];第三,能夠提升學生的工程實踐能力;第四,能夠培養學生的團隊精神,鍛煉學生的團隊合作能力[4]。重慶科技學院無機非金屬材料專業的實習課程體系包括認識實習、生產實習和畢業實習三部分,經過多年的建設,已取得了很大的成績,實習目標明確,實習方案可行,與一批現代陶瓷、水泥混凝土、新能源材料企業建立了聯系,簽署了實習合作協議,已培養了十余屆合格的本科畢業生。但由于該專業建立時間較短,積淀不足,且行業環境[5]及學生特點也在發生變化,導致該專業的實習教學環節仍然純在或者新出現了一些問題,限制了教學質量的進一步提高。
1實習教學中存在的問題
1.1落實實習企業難
我校是一個二本院校,社會知名度和影響力有限,很難聯系到大型企業實習單位,只能到一些中小型企業去實習,而現在的中小企業大多為民營企業,他們出于安全、技術保密等因素考慮,接納我們實習的意愿往往不高,這導致了我們聯系實習單位非常困難。有些企業雖然也同意我們去實習,但只讓學生走馬觀花的看一遍生產線,從進車間到出車間總共不到兩個小時,這種實習方式很難讓學生有較大的收獲。
1.2學生在實習過程中學習的積極性不高
學生剛進入工廠實習時,由于好奇和新鮮感,還是有一定的興趣的,但實習開始幾天后很大一部分學生就失去了積極性。這是因為,目前的實習方式,大體包括兩類,一類是只能看,不能動手操作的參觀實習,另一類是雖然能夠動手操作,但往往只讓做一些簡單、重復且較繁重的工作;另外,學生在實習過程中只能接觸到車間里的操作工人,這些工人基本都是一些農民工,無法回答學生提出的一些問題。有些企業雖然同意學生在里面實習幾周,但實習三四天以后,學生發現該看的都看完了,剩下的時間再實習不過是重復同樣的事情,無法將實習再深入下去,因此很快失去了熱情。
2解決措施
面對這些存在的問題,我們既要發揚已有的好的方法及模式,又要敢于嘗試改革創新,從而推動無機非專業實習教學質量的提高,為培養高素質的工程應用型人才奠定基礎。筆者有多年帶實習的經歷,結合本專業實習的具體特點,再參考相關文獻資料中報道的提高實習質量的辦法,總結出了以下幾條適應我校無機非專業實習的改革措施。
2.1充分發揮校友的作用來聯系實習企業
我校無機非金屬材料專業已有10余屆的畢業生,很多校友從事于本專業領域的工作,部分優秀友現已成為單位的骨干或領導,這些校友是學校的寶貴財富,通過他們聯系實習企業必然事半功倍。但本專業建立以來,只開過一次校友會,這是不夠的。我們應該通過多種方式加強學校與校友之間的聯系和合作,使校友資源能夠為專業建設發展提供實質性的幫助。首先,校友聚會的頻次應該加大,至少5年一次;第二,每年的畢業答辯,可以請一些校友作為企業老師參與進來,這樣既可以提高答辯的質量,也可以加強同校友之間的聯系;第三,教師的一些科研項目,也可以邀請校友參與進來。
2.2以產學研為紐帶加強與企業的聯系
我校無機非金屬材料專業擁有熱等靜壓爐、高真空鎢絲爐、全自動壓機、原子力顯微鏡、維氏硬度計等先進的儀器設備,同時,還具有一定的人才優勢,如擁有一批本專業領域的博碩士教師,這是一般的中小企業所不具備的;企業熟悉市場,了解市場的需求是什么,同時,企業具有產品規模化工業生產的能力,這是高校不具備的。因此,兩者是具有合作基礎的,企業提出需求,學校則以科研課題的方式來協助企業開發新產品或者改進產品。在校企合作中使企業獲得實實在在的好處,那么企業自然愿意接納學校去實習。
2.3改革實習方式與考核方式
本專業現在的實習方式是,進廠前學生先在互聯網上查一下該企業的資料,對該企業有一個簡單的認識,進廠后,分組在各個崗位輪流實習,以參觀實習為主,少數企業允許學生做一些簡單的工作。這種實習方式不能夠激發學生的積極性。可以由提問式生產實習方式[6]來代替傳統的實習方式,進廠前不僅要讓學生通過互聯網查閱實習廠家的資料,老師還要通過PPT或視頻的方式為學生介紹該企業及相應產品的生產工藝及應用等,然后將學生分組,讓每組提出至少十個問題,學生需要在實習的過程中自己去尋找這些問題的答案。對學生進行考核時,他們所提出的問題和對問題的解答,都要作為打分的依據。基于重慶科技學院為二本院校這一實際情況,我們應該堅定不移的走應用型大學的建設道路,要將辦學與本地區的產業特點相結合,發揮自身的人才優勢和設備優勢,為本地區企業的轉型升級做出的貢獻,切實的做到產學研結合,那么實習單位聯系困難的困境就會迎刃而解。在實習過程中,要讓學生帶著問題去實習,同時力爭做到將實習考核滲透到實習過程中,而不是簡單的只以最后那份實習報告作為評分的唯一依據。
參考文獻
[1]陳平,陳俊,趙艷榮,等.地方高校無機非金屬材料專業實踐教學體系教學改革研究[J].教育教學論壇,2015,(3):85-86.
[2]武元鵬,李星,李海敏,等.新能源材料與器件專業生產實習教學探索[J].廣東化工,2016,43(318):149-150.
[3]王金香.無機非金屬材料專業生產實習教學模式的改革探討[J].徽化工,2016,42(2):107-108.
[4]李穎,王海闊.基于學習成果的認識實習教學模式創新與改革[J].河南化工,2015,32(7):61-63.
[5]王慶平,鄭林義,朱金波.無機非金屬材料工程專業生產實習模式的研究[J].廣東化工,2016,43(317):125-126.
摘要:非金屬材料在人們的生活中使用的越來越廣泛,如:橡膠、陶瓷、塑料等,因此,通過研究非金屬材料的加工切削具有十分重要的現實意義。本文首先分析了當前非金屬材料的基本分類,對非金屬材料有了一個系統的認識,進而對五種非金屬材料的加工進行了深入細致的論述,明確了在提高生產效率、降低生產成本的同時,更好地確保非金屬材料的質量。
關鍵詞:非金屬;切削加工;金剛石
一、前言
進入21世紀后,人們對物質生活的追求越來越強烈,對非金屬材料的加工,具有著嚴格的技術要求。現在很多的高分子非金屬材料的使用為人們的生產生活帶來很大的便利,提高了生活質量。因此,非金屬材料的加工成為一項重要的開發項目。近些年來,非金屬材料的加工企業在全國各地不斷的增多,考慮到很多的非金屬材料的生產、使用都嚴重的危害著環境,如塑料袋的廣泛使用,造成了城市的白色污染,由于塑料袋在短期內不能被腐蝕,被埋在土壤里,對土壤造成嚴重危害,有些塑料制品本身帶有劇毒,進入生活用水后對水質造成嚴重的污染,對人們的身體健康造成嚴重的威脅。所以,對現在非金屬材料加工企業的生產技術要求非常的嚴格。
二、非金屬材料的分類
根據非金屬材料的性能而言,非金屬材料可以分成3類。
1.非金屬材料的硬度比較低的熱塑性塑料,如:尼龍、特氟龍等。
2.非金屬材料的硬度比較大的固性塑料,如環氧樹脂、酚醛等。、
3.具有磨損物質組成的非金屬材料,如石墨和碳等。
三、對非金屬材料的切削加工
1.對硬度不高的塑料的切削加工。
按照成型方法,塑料可分為壓塑料和層壓塑料。壓塑料是以熱固性或熱塑性樹脂與填料為基礎配置而成的粉狀或纖維狀半成品,再由使用廠家用壓塑方法制成各種形狀的零件或型材。層壓塑料是將紙片,棉布,玻璃布等片狀材料在合成樹脂中浸漬后,用層壓法壓制而成的膠紙板,膠布扳,玻璃膠布板以及管材,棒材等半成品,然后經過機械加工,制成各種零件。塑料切削過程由其在加工時變形性質決定。由于某些塑料在切屑形成時不存在塑性變形區,其切削過程與脆性金屬材料相類似。當作用在刀具上的力超過材料的內結合力時,刀具就切除其前刀面前面的材料層,這時發生瞬時破裂,形成典型的崩碎切屑,呈現為高速脫落的未及變形的塑料碎屑。
由于塑料本身的硬度不高,不像金屬材料那樣堅硬,所以切削時產生的切削力較少,各類樹脂和填充材料的性能決定著塑料的切削加工性。又因為塑料的導熱系數比較低,切削產生的熱量不能及時的散發出去,熱量聚集在切削的刀刃上,這樣會對刀產生巨大的磨損,容易引起切削工具的嚴重變形。還要注意的是一般的塑料不耐高溫,在對塑料進行作業時,產生高溫容易引起塑料的燒焦或熔化變形現象。對于比較軟的非金屬材料的切削時,要采用正前角較大的刀刃工具,一般采用45度角,這樣能夠使軟塑料在作業時不容易變形、能夠完全的進行切割、切削后不彈回、粘附于刀片上等現象。
2.對非金屬材料橡膠的切削加工。
橡膠具有良好的彈性、易變性和復原性,是一種高分子彈性化合物,不具有導熱性和金屬般的硬度。由于橡膠的具有極大的彈性,在進行切削加工時極易容易變形,而且彈性恢復的很快,所以通常在對橡膠進行作業時采用高速鋼刀具。
3.對非金屬材料石材的切削加工。
首先,對大理石的磨削加工。天然大理石是高級裝飾材料,隨著建筑業的發展,不僅對其需求量急劇的增加,而且質量要求也越來越高。鋸切下來的大理石,一般經過粗磨,精磨和拋光等一系列加工才成為成品。因此,磨削加工工藝參數的選擇,對磨削表面質量,磨削生產率和加工成本有很大的影響。其次,對瑪瑙的切削。第一,采用瑪瑙材料作為零件的時候,通過毛坯的余量非常大,所以進行高效率的粗磨是非常必要的。用碳比磚砂輪磨削瑪瑙時易形成塑性變形態切屑,這對降低喪面粗糙度R。是有利的,仉加工表面又容易產生熱融怯,致加工表面不穩定,不可靠,因此,碳化硅砂輪精磨瑪瑙還存在一定的缺陷。
4.對非金屬材料玻璃的切削加工。
首先,對玻璃進行鉆孔。目前,在玻璃上打孔的方法有四種,即研磨打孔、電火花打孔、超聲波打孔和激光打孔。研磨打孔法是用和加工孔徑基本相同的研磨桿帶動金剛石研磨膏在被加工工件上運動而研磨成孔,這個方法比較費時間,同時精度也不是很高,超聲波打孔、激光打孔和電火花打孔只適用于加工小孔。
其次,對玻璃進行切割。保證玻璃切割質量的關鍵是要切割頭的質量和精度,而他們是有切割頭相對玻璃表面方位的穩定性決定的。一般情況下,刀刃的移動速度為30—60m/min范圍之內,這個就需要經常換切割頭,一般每個小時要換三四次。在工作過程中,切割頭和刀體側阪接觸表面的磨損很大,加大了切割頭的偏移和傾斜。由于切割頭側向位移和傾斜,降低了玻璃毛坯的切割精度。
再次,玻璃的高速精磨。用金剛石微粉高速精磨是光學玻璃冷加工的一種新工藝。它是采用一定粒度、一定濃度的金剛石粉和一定配方的粘潔劑混合在一起,攪拌均勻后用粉末冶金的方法。先制成直徑大小不同的磨片,再按一定的排列方式和覆蓋比,在金屬基模上貼制成磨盤,經過精修達到要求的幾何精度,在專用機床上以高轉速、高壓力對玻璃進行精磨的方法,它的效率要比原來普通細磨方法提高三十倍。
5.對非金屬材料陶瓷的切削。
陶瓷是一種燒結制成的硬脆性材料。對陶瓷燒結體較多采用金剛石砂輪進行磨削、細磨、超精加工、滾壓及利用金剛石磨料研磨、拋光等加工方法。但由于燒結時產生較大的收縮和變形,使燒結后不得不留有較大的加工余量而增大廠精加工成本。
在獲得相同粗糙度及加工精度的情況下,磨削陶瓷所用的砂輪粒度比磨削金屬所選用的砂輪粒度要細。如金屬磨削選用30-60#粒度進行粗磨加精磨的時候,陶瓷磨削應該選擇140—230#以及400-800#粒度,甚至更細,并且為了防止加工的時候出現崩刀的情況,應該減少切削用量,所以陶瓷的磨削效率遠低于金屬的磨削。同時,殘余應力上要受砂輪粒度的影響,砂輪的粒度越粗,產生的壓縮殘余應力越大,從而彎曲強度越高,但同時陶瓷表面及相當深處在高壓情況下也產生缺陷而直接影響彎曲強度。
總之,研究非金屬材料的切削加工也和研究金屬切削加工一樣,其實不外乎是根據這些研究規律有意識地控制切削過程,從而保證零件的加工質量,提高生
產率和降低成本。由于各種非金屬材料的性能千差萬別,為此給機械加工提出了很多新的課題。如非金屬材料的切削機理,適應及需要的切削刀具及機床,非金屬材料機械零件的機械加工工藝等方面的研究與發展。所有這些,都將會使非金屬材料的切削加工飛躍發展。
參考文獻:
[1]李濱,張福生,張昕.金屬材料與非金屬材料疊料沖壓方法[Z].億和精密金屬制品有限公司,2011年5月.
[2]佟岳軍.非金屬材料的切削加工[J].黑龍江科技信息,2002年第1期.
[3]魏莎莎,盧志紅.CVD金剛石涂層工具在石墨加工中的應用[J].燕山大學學報,2006年第9期.
[4]王和照,張慶遠.金剛石涂層工具的切削性能[J].工具技術,1996年第10期.
[5]胡為民.人造金剛石在非金屬材料加工中的應用[J].人工晶體,1980年第4期.
[6]劉華,寇亮.PCD刀具在非金屬材料加工中的應用[J].工具技術,2006年第9期.
中圖分類號:D623 文獻標識碼:A 文章編號:1003-2738(2012)05-0326-02
摘要:非金屬材料在人們的生活中使用的越來越廣泛,如:橡膠、陶瓷、塑料等,因此,通過研究非金屬材料的加工切削具有十分重要的現實意義。本文首先分析了當前非金屬材料的基本分類,對非金屬材料有了一個系統的認識,進而對五種非金屬材料的加工進行了深入細致的論述,明確了在提高生產效率、降低生產成本的同時,更好地確保非金屬材料的質量。
關鍵詞:非金屬;切削加工;金剛石
一、前言
進入21世紀后,人們對物質生活的追求越來越強烈,對非金屬材料的加工,具有著嚴格的技術要求。現在很多的高分子非金屬材料的使用為人們的生產生活帶來很大的便利,提高了生活質量。因此,非金屬材料的加工成為一項重要的開發項目。近些年來,非金屬材料的加工企業在全國各地不斷的增多,考慮到很多的非金屬材料的生產、使用都嚴重的危害著環境,如塑料袋的廣泛使用,造成了城市的白色污染,由于塑料袋在短期內不能被腐蝕,被埋在土壤里,對土壤造成嚴重危害,有些塑料制品本身帶有劇毒,進入生活用水后對水質造成嚴重的污染,對人們的身體健康造成嚴重的威脅。所以,對現在非金屬材料加工企業的生產技術要求非常的嚴格。
二、非金屬材料的分類
根據非金屬材料的性能而言,非金屬材料可以分成3類。
1.非金屬材料的硬度比較低的熱塑性塑料,如:尼龍、特氟龍等。
2.非金屬材料的硬度比較大的固性塑料,如環氧樹脂、酚醛等。、
3.具有磨損物質組成的非金屬材料,如石墨和碳等。
三、對非金屬材料的切削加工
1.對硬度不高的塑料的切削加工。
按照成型方法,塑料可分為壓塑料和層壓塑料。壓塑料是以熱固性或熱塑性樹脂與填料為基礎配置而成的粉狀或纖維狀半成品,再由使用廠家用壓塑方法制成各種形狀的零件或型材。層壓塑料是將紙片,棉布,玻璃布等片狀材料在合成樹脂中浸漬后,用層壓法壓制而成的膠紙板,膠布扳,玻璃膠布板以及管材,棒材等半成品,然后經過機械加工,制成各種零件。塑料切削過程由其在加工時變形性質決定。由于某些塑料在切屑形成時不存在塑性變形區,其切削過程與脆性金屬材料相類似。當作用在刀具上的力超過材料的內結合力時,刀具就切除其前刀面前面的材料層,這時發生瞬時破裂,形成典型的崩碎切屑,呈現為高速脫落的未及變形的塑料碎屑。
由于塑料本身的硬度不高,不像金屬材料那樣堅硬,所以切削時產生的切削力較少,各類樹脂和填充材料的性能決定著塑料的切削加工性。又因為塑料的導熱系數比較低,切削產生的熱量不能及時的散發出去,熱量聚集在切削的刀刃上,這樣會對刀產生巨大的磨損,容易引起切削工具的嚴重變形。還要注意的是一般的塑料不耐高溫,在對塑料進行作業時,產生高溫容易引起塑料的燒焦或熔化變形現象。對于比較軟的非金屬材料的切削時,要采用正前角較大的刀刃工具,一般采用45度角,這樣能夠使軟塑料在作業時不容易變形、能夠完全的進行切割、切削后不彈回、粘附于刀片上等現象。
2.對非金屬材料橡膠的切削加工。
橡膠具有良好的彈性、易變性和復原性,是一種高分子彈性化合物,不具有導熱性和金屬般的硬度。由于橡膠的具有極大的彈性,在進行切削加工時極易容易變形,而且彈性恢復的很快,所以通常在對橡膠進行作業時采用高速鋼刀具。
3.對非金屬材料石材的切削加工。
首先,對大理石的磨削加工。天然大理石是高級裝飾材料,隨著建筑業的發展,不僅對其需求量急劇的增加,而且質量要求也越來越高。鋸切下來的大理石,一般經過粗磨,精磨和拋光等一系列加工才成為成品。因此,磨削加工工藝參數的選擇,對磨削表面質量,磨削生產率和加工成本有很大的影響。其次,對瑪瑙的切削。第一,采用瑪瑙材料作為零件的時候,通過毛坯的余量非常大,所以進行高效率的粗磨是非常必要的。用碳比磚砂輪磨削瑪瑙時易形成塑性變形態切屑,這對降低喪面粗糙度R。是有利的,仉加工表面又容易產生熱融怯,致加工表面不穩定,不可靠,因此,碳化硅砂輪精磨瑪瑙還存在一定的缺陷。
4.對非金屬材料玻璃的切削加工。
首先,對玻璃進行鉆孔。目前,在玻璃上打孔的方法有四種,即研磨打孔、電火花打孔、超聲波打孔和激光打孔。研磨打孔法是用和加工孔徑基本相同的研磨桿帶動金剛石研磨膏在被加工工件上運動而研磨成孔,這個方法比較費時間,同時精度也不是很高,超聲波打孔、激光打孔和電火花打孔只適用于加工小孔。
其次,對玻璃進行切割。保證玻璃切割質量的關鍵是要切割頭的質量和精度,而他們是有切割頭相對玻璃表面方位的穩定性決定的。一般情況下,刀刃的移動速度為30—60m/min范圍之內,這個就需要經常換切割頭,一般每個小時要換三四次。在工作過程中,切割頭和刀體側阪接觸表面的磨損很大,加大了切割頭的偏移和傾斜。由于切割頭側向位移和傾斜,降低了玻璃毛坯的切割精度。
再次,玻璃的高速精磨。用金剛石微粉高速精磨是光學玻璃冷加工的一種新工藝。它是采用一定粒度、一定濃度的金剛石粉和一定配方的粘潔劑混合在一起,攪拌均勻后用粉末冶金的方法。先制成直徑大小不同的磨片,再按一定的排列方式和覆蓋比,在金屬基模上貼制成磨盤,經過精修達到要求的幾何精度,在專用機床上以高轉速、高壓力對玻璃進行精磨的方法,它的效率要比原來普通細磨方法提高三十倍。
5.對非金屬材料陶瓷的切削。
陶瓷是一種燒結制成的硬脆性材料。對陶瓷燒結體較多采用金剛石砂輪進行磨削、細磨、超精加工、滾壓及利用金剛石磨料研磨、拋光等加工方法。但由于燒結時產生較大的收縮和變形,使燒結后不得不留有較大的加工余量而增大廠精加工成本。
在獲得相同粗糙度及加工精度的情況下,磨削陶瓷所用的砂輪粒度比磨削金屬所選用的砂輪粒度要細。如金屬磨削選用30-60#粒度進行粗磨加精磨的時候,陶瓷磨削應該選擇140—230#以及400-800#粒度,甚至更細,并且為了防止加工的時候出現崩刀的情況,應該減少切削用量,所以陶瓷的磨削效率遠低于金屬的磨削。同時,殘余應力上要受砂輪粒度的影響,砂輪的粒度越粗,產生的壓縮殘余應力越大,從而彎曲強度越高,但同時陶瓷表面及相當深處在高壓情況下也產生缺陷而直接影響彎曲強度。
總之,研究非金屬材料的切削加工也和研究金屬切削加工一樣,其實不外乎是根據這些研究規律有意識地控制切削過程,從而保證零件的加工質量,提高生
產率和降低成本。由于各種非金屬材料的性能千差萬別,為此給機械加工提出了很多新的課題。如非金屬材料的切削機理,適應及需要的切削刀具及機床,非金屬材料機械零件的機械加工工藝等方面的研究與發展。所有這些,都將會使非金屬材料的切削加工飛躍發展。
參考文獻:
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無機非金屬材料專業實驗建設與改革
1師資建設方面
無機非金屬材料工程專業實驗師資建設應遵循年齡結構均衡、職務結構合理和學歷結構高層化的建設原則,在師資隊伍發展方面,注重引進人才,同時從科研和教學兩方面培養青年教師。材料實驗中心現有專職教師5人,應加大人才的引進,鼓勵高學歷及高職稱教師參與專業實驗教學及實驗室建設和管理,鼓勵實驗室人員不斷深造和充電,加強自身修養和業務水平,鼓勵實驗室人員積極參與科學研究。力求經過幾年的努力,使教師年齡結構日趨合理,教師學歷和學位層次明顯提高,職稱結構平穩,師資隊伍結構全面優化,現已形成一支富有奉獻和創新精神、治學嚴謹、相對穩定的教師隊伍。
2專業實驗課程體系建設
無機非金屬材料工程專業實驗課程體系建設要從培養無機非金屬材料行業生產一線的工程應用型本科人才出發,以素質教育為主題,以工程教育為主線,把人才培養與社會需求緊密結合起來,把材料學科及產業發展與傳統辦學特色緊密結合起來,把材料科學與材料工程緊密結合起來;把培養工程意識和工程能力與培養學習習慣和學習能力有機結合起來,把適應近期就業的針對性專業訓練與適應職業變換的能力教育有機的結合起來[3]。在無機非金屬材料專業實驗課程體系建設中要注重以下幾點:⑴以“深化課程基礎實驗教學、加強綜合實驗能力訓練、注重創新意識和創新能力培養”為宗旨,根據無機非金屬材料工程專業培養目標、要求,構建“大材料”學科共同的知識和技能平臺實驗室;⑵注重我院專業特色,充分體現土木工程材料的特點;⑶實驗課程設計不完全依附理論教學,充分體現實驗教學自身的作用;⑷增加綜合設計性實驗,充分體現學生的創新性;⑸編寫自己的實驗指導書,注重啟發性教學,加強探索性引導;⑹專業實驗課程應及時體現無機非金屬材料的最新進展。
3實驗室建設
無機非金屬實驗室的建設要根據專業培養計劃開展,考慮到我院的經濟狀況,可采取整體規劃,逐年完善的方針進行建設。經過近幾年的發展建設,無機非金屬專業實驗室已有初步的雛形,但實驗室建設仍然面臨場地不足、設備老化、設備配置不合理、設備購置混料等一系列問題。考慮到我院土木建筑材料的特色,要加強這方面的建設,首先建設一條模擬水泥生產線,并開辟一塊土木工程材料原料堆放場地。最后還要加強材料性能評價實驗室的建設,爭取配備一些先進的性能測試設備,爭取在未來的幾年內把無機非金屬實驗室建設成配置有大量國內外先進的實驗設備,可進行先進材料的制備、結構分析、材料性能評價等實驗,實驗教學條件已達到省內一流先進水平的現代化實驗室。
4實驗室管理建設
加強實驗室管理建設,是提高實驗教學質量的保證。在實驗室管理建設中,要規范與完善規章制度,在實驗室工作中建立激勵機制。完善實驗室和儀器設備的責任制管理制度。分別制訂實驗室和儀器設備的責任制管理制度,由專人負責對貴重儀器和低值儀器設備分別進行分類管理。單價5萬元以上的貴重儀器,除實行專人責任制管理外,并逐件建立儀器檔案,儀器檔案上交由學院綜合檔案室統一管理,既使貴重儀器實現了全院資源共享,也強化了管理。建立激勵機制,實行工作業績與晉升職稱、津貼分配等掛鉤的考核制度,有力地促進了實驗室的管理建設。結合學院的有關規章制度,每學期進行一次考核,根據量化的考核標準,把考勤情況、實驗室教學和科研工作量以及工作效率等綜合考核結果,直接與個人的晉升職稱、津貼分配等直接掛鉤,鼓勵多勞多得,優質優酬。加強開放實驗室的管理機制[4],制定具體開放流程,理清責任。實驗室開放時,必須有指導教師值班,負責做好教學秩序、器材供應、實驗室安全等管理工作,并認真做好實驗室開放記錄。學生進入實驗室實行登記制度,在實驗室進行實驗應遵守實驗室的各項規章制度。損壞儀器設備的需按有關規定處理。
小結
【關鍵詞】金屬材料;能源狀況;相關技術
0 引言
人類的發展歷史證明,在人類生存和發展中,主要的物質基礎就是材料,現代文明基礎的重要支柱就是材料工業和能源。材料工業的發展在人類社會發展中占據著比較重要的位置,人們常常將主要的材料體系分為四個:一是金屬材料;二是有機高分子材料;三是無機非金屬材料;四是復合材料等。無機非金屬材料是由比較傳統的硅酸鹽材料形成的,對于現代來說,無機非金屬材料得到了較大規模的擴展,涉及從最早的硅酸鹽領域到現在的碳化物、鹵化物以及磷酸鹽等等多個方面的領域。
1 無機非金屬材料的結構以及特性
無機非金屬材料的相關元素結合力主要分為三種,一是離子鍵;二是共價鍵;三是離子共價鍵的結合。這種化學鍵具有的高鍵較強的特點,就會給材料帶來一些主要的特性,一是熔點高;二是具有較高硬度;三是較強的耐磨損性能;四是很高的強度;五是較好的抗氧化性能,六是良好的導電性能;七是較好的透光性;八是鐵電性能;九是鐵磁性能;十是具有一定的壓電性能。
2 無機非金屬材料的發展
無機非金屬材料主要分為兩大類,一是比較傳統的無機非金屬材料;二是新型無機非金屬材料。傳統的無機非金屬材料主要有四類:一是水泥和一些相關的制品;二是玻璃和一些相關的制品;三是日常能夠遇到的陶瓷;四是電瓷和磨料等等,它們不僅和人們的生活有密切的聯系,同時還和生產有著聯系,也是工業以及基礎建設過程中不能缺少的材料之一。新型無機非金屬材料不僅具有一些比較特殊的功能,同時也是具有一定用途的材料,它是現代新技術和產業、生物工程中都不能缺少的物質基礎,主要有非晶體材料、人工晶體等等。無機非金屬材料都是在高溫的情況下才能夠制成的,產生高溫的主要來源就是能源,由此可以看出,無機非金屬材料在一定程度上和能源相關的工業具有一定的聯系。
3 相關行業技術狀況的分析
隨著人類文明以及科學技術不斷的發展,無機金屬材料工業也在不斷的發展起來,我們主要介紹一下無機非金屬材料在相關能源行業技術狀況。
3.1 陶瓷工業
隨著經濟不斷的發展,先進技術得到了比較廣泛的使用,發展了具有現代技術的窯車式隧道窯,不僅產品的質量得到了比較大的提高,還降低了能源損耗,同時也減少了工人的勞動強度,對生活的環境起到了一定的改善作用,并在窯車的基礎上進行不斷的改造,最后推出了像步進窯以及氣墊窯等等。輥道窯的使用,促進了燒成的速度,輥道窯在進行燒成的過程中,要求也是比較嚴格的,使其實現了全自動控制的相關操作,在一定程度上對人力資源起到了節省的作用。使用高質量的燃料對其進行燒成,并會燒制成高質量的產品,大多數的廠家都會拋棄傳統的燃料,轉而使用比較潔凈低污染的燃料,減少了對環境的污染。
3.2 水泥工業
隨著對水泥生產的工藝進行不斷的改善和發展,產生了充分利用現代技術的科學管理方法,同時制造出新型的干法回轉窯系統,水泥的生產開始朝向高質量、低料消耗和低熱消耗以及低電消耗等方面發展。隨著水泥窯單機生產的規模不斷擴大,產生了一種新的干型法水泥回轉窯生產的相關系統,它在水泥生產的整個過程中占有著比較重要的位置,可以進一步對生產的能耗進行降低,促進了生產效率的提高,符合低消耗生產的發展規律。由此可以看出,傳統的無機非金屬材料已經朝向低污染、高增長的方向發展。
3.3 新型無機非金屬材料
針對新型無機非金屬材料來說,雖然在用量上不是很大,但它所具有的特殊性能會在一定程度上滿足各種比較特殊的需求,隨著經濟和科技不斷的發展,人們對其進行了比較深刻的研究,在一定程度上擴寬了其發展的領域。現在的使用范圍主要分為:一是納米材料上的應用;二是梯度材料上的應用;三是超導陶瓷材料上的應用;四是電壓陶瓷材料上的應用;五是生物陶瓷材料上的應用以及仿生材料上應用;六是復合新技術材料生的應用等等。
3.4 無機非金屬能源材料
從無機非金屬能源材料和與其相關比較密切的能源工業方面來看,無機非金屬材料在工業上用的主要就是燃料以及電能,燃料主要是在工業的生產上進行應用,電能主要在新型的無機非金屬材料生產的過程中進行有效的應用。相對來說燃料是一次性能源,而無機非金屬行業經常用到的燃料主要是煤、天然氣、以及城市煤氣等等。煤的燃燒會給環境帶來一定的污染,而天然氣對環境污染的程度相對來說是比較小的。
4 總結
大多數的無機非金屬工業在生產的過程中,使用的都是非清潔的燃料,在生產消耗上有較大的浪費,熱效率相對來說也是比較低的,由此可以看出,能源是不能夠進行持續發展的,在一定程度上也會給環境帶來污染。同時生產過程中使用的也是一些不可再生的資源,這樣就會導致資源枯竭的可能,所以要找到一種新的能源進行替補,才能保護我們賴以生存的環境,促進國民經濟健康發展。
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1.1構建有利于提高學生綜合素質的實驗教學體系
無機非金屬材料專業實驗教學的改革必須突破傳統的實驗教學模式,按照素質教育的要求,以提高學生的綜合素質為目的,以培養創新能力為主線,采用核心化、多層次實驗教學體系結構。核心化是指服從實驗目標,以培養應用型、創新型人才為核心;多層次是指實驗內容設置劃分多個層次:基礎無機非金屬材料科學實驗(基本技能和基本方法)、綜合型實驗(學科間交叉)、專業設計型實驗。精煉基礎(無機非金屬材料科學基礎實驗、玻璃工藝實驗、陶瓷工藝實驗、水泥工藝實驗)實驗內容,使其與理論知識同步,以驗證性實驗為主,小綜合實驗為輔,既加深理論知識的理解,又培養實驗基礎技能與應用。在大三下學期增加綜合型實驗,此類實驗內容為至少兩個二級學科之間的交叉,這樣可以鞏固學生的實驗技能,并且加強不同學科之間的關聯,使學生能獨立完成實驗方案確定、原材料檢測、材料制備、材料性能檢測、材料結構分析等實驗內容,鍛煉學生解決實際問題的綜合能力。在大四上學期,為了幫助學生就業以及進一步深造和后面的畢業論文打下基礎,增加專業方向設計性實驗,以設計為主,講究與工廠實際內容和研究熱點相符的研究型實驗,以培養學生解決問題的能力,從而培養創新意識。另外,新的實驗教學體系要加強對學生的個性發展,實驗內容應設立必做實驗項目、選做實驗項目和研究性實驗項目,以滿足不同層次學生的需求,貫徹因材施教的原則。
1.2采用利于培養創新應用型人才的實驗教學方法
(1)在實驗教學中,改進實驗教學方法,采用電子視聽設備和多媒體網絡技術等多種輔助教學手段,將原來分離的理論課及實驗課教學合二為一,使原來課堂上枯燥乏味的專業課及實驗課變得生動形象,易于理解。通過下載精品課程實驗錄像,展示實驗儀器的內部結構及操作方法。通過自制和下載FLASH動畫展示實驗原理及實驗過程中的細小變化,通過到企業拍攝的生產實況錄像給學生一個真實的生產環境。通過多媒體輔助教學,能夠將生澀、抽象、難懂的知識形象化,具體化,提高學生的學習興趣和積極性。尤其對無機非金屬材料專業中的大型及昂貴的工廠設備原理、設備、方法的理解與掌握起到了很好的輔助作用,為學生提供反復觀摩實驗過程,加深理解實驗原理的機會。
(2)在實驗過程中,改變實驗指導方法,強化學生能力培養。采取“以學生為主體,以教師為主導”的教學模式,變“被動”實驗為“主動”實驗。使實驗教學的各個環節、各個層次都能鍛煉學生的動手能力,充分發揮學生的積極性和創造性。教師只提供指導,實驗由學生自主完成。這樣就要求學生實驗前必須認真準備,查閱相關文獻,自己設計實驗方案和數據表格等。通過實驗促進學生個性的發展和創新能力的培養,使學生成為主動實驗的參與者、探索者。讓學生解決實驗中遇到的問題,提高實驗效果,增長實驗經驗,鍛煉實驗技能。實驗結束后要引導學生去思考實驗中的問題。
1.3建立科學、公正的考核體系
實驗教學的考核方式直接影響著學生參與實驗的積極性。新的實驗教學模式應改變傳統以實驗報告作為主要評分依據單一考核方式,對不同類型實驗采取不同的考核手段,使考核更加客觀公正,并且讓不同類型的學生發揮各自的特長,亦可有效杜絕實驗報告抄襲和雷同的現象。無機非金屬材料工程專業實驗教學的考核重點應是對學生綜合實驗技能的掌握程度、動手能力和解決實際問題能力的考核。對于基礎性實驗的考核以實際操作與實驗報告為評價依據,其中實際操作現場考核,實驗報告應為學生獨立完成的,無固定模板,教師對其做出綜合判斷,兩項綜合評定為其最終成績;對于綜合性實驗的考核,以答辯的形式評定成績,采取抽簽的形式,確定每個選擇答辯評定成績的學生必須答辯的實驗題目和內容,答辯結束,要求學生針對答辯題目與內容提交自己答辯情況分析和最佳答辯結果書面報告。教師依據學生就實驗內容設計與結果分析方法等問題的答辯和書面總結情況評定學生成績。對于設計性實驗的考核,可建議學生撰寫相關的科技論文,通過引導學生針對所做的實驗內容,有目的的查閱文獻、分析問題,最終解決問題,以論文的形式呈交實驗報告,全面鍛煉學生的研究與創新能力。
1.4增加無機非金屬材料專業實驗室安全課程
筆者在美國訪學期間對美國大學實驗室安全教育系統(EHS)印象深刻,其教育形式多樣,內容齊全,非常值得我們借鑒。為此,無機非金屬材料專業實驗教學新模式中應引入類似美國EHS管理系統。無機非金屬材料實驗室要強制實行安全訓練課程及考試制度,實行硬性的安全教育和實驗室準入制度。在進入實驗室之前,每個學生都必須進行安全培訓與考核,最好相關部門建立一套安全教育網絡學習系統,設立包括一般實驗安全、安全用電、防火、逃生以及如何使用有毒有害、易燃易爆的實驗品等在內的多個專門培訓課程,并通過考核作為進入實驗室的前提條件,考試不合格者禁止進入相關實驗室,必須重修合格后才準進入實驗室。另外,還可以借鑒美國高校的做法,拍攝不同內容的專題安全教育影片,放到相關網絡系統中,供有需要的人員下載或在線觀看和使用。
2結語
關鍵詞:校企共建; 人才培養; 無機非金屬; 實踐教育基地
項目來源:廣西教育廳項目(2012JGZ119);廣西教育科學“十二五”規劃2013年計劃項目(2013 C030)
Explortion of School and Enterprises Practical Education Bases building in Inorganic Non-metallic Materials Professional
Abstract: The build of school and enterprise practical education bases not only satisfied the requirement of training applied talents,but also expanded the breadth and depth of school-enterprise cooperation and achieved mutual promotion. The article mainly expounded the construction target,construction ideas and construction methods of school and enterprises practical education bases in inorganic non-metallic materials of Guilin University of Technology, analysed the advantages of school and enterprises practical education bases.
Key words: school-enterprises cooperation; personnel training; inorganic non-metallic materials professional; practical education base
1.引言
實踐教育基地是大學生認識行業、了解社會和深入生產一線的窗口,匯集了豐富的教育資源、企業資源。校內外實習實踐活動是一種更深層次的學習和實踐活動,通過這種活動,大學生能將所學理論及時用于實踐并進行檢驗,拓寬理論學習的平臺,培養學生獨立思考、解決問題及創新的能力,提升自身專業水平和服務社會的能力。另外,校內外實踐基地也是一個保證校企雙邊活動得以開展和深化的載體,通過“互利雙贏,走向融合”模式建立的校內外實踐基地,在各自不同利益基礎上為尋求發展、謀求共同利益而展開活動,真正實現產學研的緊密結合。
2.建設目標
在現有基礎上進一步優化運行機制,完善實踐教學的組織與管理,形成一套學生實習管理辦法;完善實踐教學體系,豐富實踐教學方式,拓寬實踐教學渠道,加強學生工程能力培養;在桂林理工大學材料科學與工程學院打造一支專業知識扎實、工程背景深厚、具有廣闊國際視野的工程實踐教育中心師資隊伍;依托工程實踐教育中心,進一步加強桂林理工大學材料科學與工程學院與廣西魚峰水泥股份有限公司的校企合作,擴大雙方合作的廣度與深度,實現產學研的相互促進,達到共贏目的;努力將本校該專業的實踐教育基地建設成全區具有示范性的工程實踐教育中心。
3.建設思路
遵照教育部“卓越工程師培養計劃”相關精神,立足廣西魚峰水泥股份有限公司整體實力和我校桂林理工大學材料科學與工程專業特色,整合優質資源,加強校企合作,實現從知識傳授向創新能力、工程實踐能力、管理能力培養的轉變,做到“知行合一”,推動創新型工程人才培養模式改革,在工程教育領域培養引領桂林理工大學無機非金屬材料專業發展的卓越工程師。
工程實驗教育基地以加強無機非金屬材料相關專業的實踐教學和與合作企業深度融合聯合培養高素質應用型人才為目標,結合我校實際和辦學特色,在廣西特色專業“無機非金屬材料工程專業”的基礎上打造與材料學相關的綜合實踐教學平臺,探索具有本校特色的應用型特色人才實踐教學模式,建設產學研一體的高校與企業深度融合的工程實驗教育基地。
1)深入開展學校人才培養與企業實踐的互動,從生產實習、課程設計、畢業設計的選題全程由企業提供部分實踐教學場地和工程師指導,創造出理論與生產實踐相結合的工程環境,使學生學以致用,提高學生工程實踐能力。
2)利用桂林理工大學材材料科學與工程學院的師資力量、科研平臺、學科平臺和教學優勢,為企業提供員工培訓、職業技能鑒定、成人教育等方面的服務與支持。
3)集中校企雙方的智力優勢和科研力量,實施協同創新戰略,聯合開展科技攻關,聯合申報科研課題,引導更多教師向雙師型方向發展。
4)雙師型教師與外聘企業工程師對學生授課,試點改革部分課程從目前的“教案式”教學轉向“項目式”的教學,培養學生成長為卓越工程師的基本素質。
5)聯合企業開展訂單式人才培養模式探討,為企業輸送高素質的應用型人才。
4.實踐教育基地建設
4.1校內實踐教育基地建設
更新并補充教學設施及教學相關軟件配置,完善教學體系,增加與本專業教學相關的生產、設計及操作實習相關軟件條件。建成集教學、實習、科研、技能考核、技術推廣與服務為一體,多功能、綜合性校內工程實踐教育基地,為學生進入企業工程實踐教育中心提供崗前培訓,使校內實踐教學基地成為聯系高校與企業的橋梁,成為學生職業素質培養、工程實踐能力訓練以及技術服務的窗口,實現企業與高校實踐教學資源共享。另外,校內實踐教育基地還為校企聯合開發項目提供交流的平臺和科研的場地。
4.2校外實踐教育基地建設
1)成立校外工程實踐教育中心。工程實踐教育中心教師隊伍由各企業中級職稱以上的技術人員和高級管理人員、學校推薦的有較強工程實踐能力的專業教師以及外聘的其他企業(或設計院)工程技術人員和優秀的退休工程師等兼職人員組成。中心主任由企業總工程師以上主要管理人員擔任,負責建設中心、指導教師隊伍、制定師資培訓計劃。實踐教育中心主要負責學生校外實習工作的總體籌劃、校企合作項目的申報和研究開發、校內老師工程實踐教育的安排。
2)與各企業簽訂培養協議,聘用校外實習指導教師,負責指導學生校外實習。在企業設置多種生產過程的操作崗位,讓學生了解工藝流程、設備、測量和控制系統,熟悉工廠生產裝置、運行管理、環境保護等相關法規;參與企業一定規模的技術改造或新系統建設項目的立項―設計―工程施工―試車全過程,參與生產及運作系統的設計、運行和維護、新產品開發和設計。根據企業生產的技術改造、新建項目及其相關的研究開發需要,由學校和企業(或設計院)共同選定合適的設計題目、指導學生完成相關設計任務。使高校與企業、市場緊密穩定地結合;學校與企業共同管理、共同考核,確保實踐環節教學質量,形成企業工程實踐教育基地運行管理長效機制,充分滿足學生生產性實習和頂崗實習的需要。
3)與企業聯合開發項目,充分利用學校的人力資源、教育資源,企業的技術人員、生產平臺,既縮短科研成果轉化的周期,也保障了科研選題的前沿性,進一步深化校企合作。
4)根據企業存在的一些情況,進一步完善實踐教育基地的硬件及軟件設施條件,增設專門的實踐教育基地辦公場所,由實踐教育中心派專人負責管理,并制定相應的開放制度,滿足學校和企業實習、科研的要求。
5.結語
校內外實踐教育基地作為實踐教育平臺在人才培養過程中發揮著極其重要的作用,對構建實踐教學體系,完善應用型人才培養模式及促進校企深度合作等方面起著關鍵的作用。實踐教育基地的建設不僅滿足學校應用型人才培養的需求,還擴大校企雙方合作的廣度與深度,實現產學研的相互促進,達到“雙贏”目的。解決了目前大多數院校存在的實習經費緊張、實習基地難尋、科研成果轉化困難等難題。校企共建實踐教育基地是工科院校大學生培養的一次飛躍,也是企業尋求合作、尋求技術創新的一個突破。
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材料學專業畢業生的就業面比較廣,主要就業方向包括計算機、金融、教育和科技咨詢等領域。材料專業的畢業生可以從事高分子材料加工、高分子材料合成、信息材料、醫用材料、新型建筑材料、電子電器、汽車、航空航天、貿易等工作,還可以進入研究院所、高等院校和海關、商檢等部門工作。
材料學專業的分類
通常來講,材料分為高分子、無機非金屬、金屬三大種類。從學科的角度來講,不同的學校所開設的材料學專業也不相同。除了傳統意義上的材料科學專業、有機高分子材料專業、無機非金屬材料專業、金屬材料專業之外,一些學校還增設了高分子復合材料專業、機械材料專業等。以北京航空航天大學的材料科學與工程學院為例,材料科學與工程學科為國家一級重點學科,下設材料科學系、材料物理與化學系、材料加工工程與自動化系、高分子及復合材料系等。
材料學專業就業知多少
從就業角度來講,金屬材料專業作為一門基礎學科,應用面廣,就業面也相對較廣。復合材料因為博采眾長,在性能上結合了各種材料的優勢,作為一種新型材料廣泛應用于生物、航天領域,就業前景也很好。
總體就業前景分析
其一,材料學專業性強,受國家重視,高技術人才供不應求。現代材料學科更注重研究各類材料及它們之間相互滲透的交叉性和綜合性特點。經歷近半個世紀對材料微觀結構和宏觀性質相關機制的探索和認識,材料學研究的范圍得到巨大拓展,一些具有特殊功能的材料日益受到重視并快速發展,也為材料學的發展提供了前所未有的機遇和空間。這就需要有一定專業知識的人才投入到科研工作中,攀登材料科學的高峰。
其二,隨著時代的進步,新型材料運用更加廣泛,現代技術的發展也需要很多新型材料的支持。根據我國當前及未來發展的實際情況,材料學專業人才在各個行業需求量的增加為此專業的學生提供了很好的就業機會。
研究生階段課題方向的選擇很重要
據中國科學院學高分子材料專業研究生的王芬(化名)同學介紹,全班40個人,男多女少。雖然傳統意義上是要去中石油、中海油等對口單位,但目前她投簡歷的對象主要是民營企業,這些企業對研究方向沒有特別硬性的規定。
找工作的這段時間以來,王芬覺得材料學所有的專業中,金屬材料學專業的就業面還比較寬。找工作時,用人單位會看重求職者的教育背景、研究方向以及課題方向,尤其當面試崗位是專職科研人員時,單位對專業方面的考量會針對畢業設計提出,因此研究生階段的課題選擇非常重要。她建議大家認真對待畢業設計。
腳踏實地的研究精神不可少
航天某院工作人員高女士建議,在學校期間,材料學專業的學生應該扎實學好專業基礎知識。她認為專業理論基礎扎實與否,一方面決定了就業面的寬窄,更重要的是決定了未來工作發展潛力大小。因為大家畢業后的工作與生活是比較忙碌的,很少再有機會系統學習。
以高女士的就業經歷為例,她認為就業前應該事先做好以下準備:充分利用師兄師姐的經驗、經歷了解可能的工作方向,了解具體工作單位及崗位情況;面試前一定先盡可能了解面試的單位及崗位需求,做到有的放矢。
據哈爾濱玻璃鋼研究院人事部一名負責人介紹,材料學專業的學生,要具備適應艱苦的工作條件的素質,因為做復合材料研究工作要經常去實驗室,更重要的是搞科研一定要坐得下來,能夠經得起反復失敗和挫折的考驗。
此外,在面試中,還應該積極鍛煉個人表達能力,為自己增光。
走進材料學專業
高分子材料——性能優異,不可替代
高分子材料獨特的結構和易改性、易加工特點,使其具有不可取代的優異性能,廣泛用于科學技術、國防建設和國民經濟各個領域。很多天然材料通常是高分子材料組成的,如天然橡膠、棉花、人體器官等。人工合成的化學纖維、塑料和橡膠等也是如此。然而,一些高分子材料會含有毒性,使用、實驗時要注意。
中科院高分子材料學研究方向的研究生王芬(化名)說:“我在本科時讀的是無機非金屬材料學,在研究生時根據導師的研究方向,選擇了高分子材料學,即有機無機復合材料學,重點研究塑料、橡膠等,應用到現實生活中,為鉆井平臺進行驅油。平日里我們大部分時間在實驗室度過,研究對象為甲醛、乙醇、乙烷等化學物質,一些化學物質如甲醛會有毒性,因此要做好防毒設施。”
無機非金屬材料——基礎學科,必不可少
無機非金屬材料是與有機高分子材料和金屬材料并列的三大材料之一,主要研究建筑、水泥、陶瓷、玻璃等材料。目前比較受到關注的納米材料也屬于無機非金屬行列。
無機非金屬材料品種和名目極其繁多,用途各異,通常把它們分為普通的(傳統的)和先進的(新型的)無機非金屬材料兩大類。新型無機非金屬材料是20世紀中期以后發展起來的,具有特殊性能和用途的材料。它們是現代新技術、新產業、傳統工業技術改造、現代國防和生物醫學所不可缺少的物質基礎。常見的無機非金屬材料有水泥、 玻璃、 陶瓷等。
考慮到聯系日常生活,因此在選取金屬材料時,我選擇了銅絲、鐵絲、鋁絲,非金屬材料選擇了塑料片、陶瓷片和木片,另外還選用了酒精燈、燒杯、蠟燭(或松香)等材料.
一、實驗設計及現象
實驗一:金屬的導熱性比較
為了提高實驗的可信度及準確度,我取用了相同長度、相同粗細、表面均無塑料絕緣外殼或絕緣漆、無銹跡的銅絲、鐵絲、鋁絲,選用酒精燈作為加熱工具,蠟環的作用是檢測金屬絲熱量傳遞的快慢,具體做法是在各金屬絲上等距離掛上蠟環,通過蠟環受熱熔化掉落的先后順序來比較導熱性能的快慢.(實驗裝置如圖1)
圖2
1. 實驗器材 見圖2,將銅、鋁、鐵導線一端并排插入小木塊里,在離木塊10cm、14cm處分別扎一道細鐵絲,作為加熱區;從14cm處起,每隔3cm處銼一刻度線,共刻4條(每根導線都刻);在14cm處,將三根導線水平分開,使每根導線之間呈45°角.
2. 實驗輔助材料 見圖3,蠟環:將點燃的蠟燭水平放置,使蠟燭淚一滴一滴分散滴在潮濕的玻璃板上,冷卻后,將玻璃板上的蠟片收起,用加熱的金屬絲穿過蠟片的中心點,做成一個個相同的蠟環.
3.實驗現象
裝好實驗器材,在每根導線的每條刻度線上都套上一個蠟環,用酒精燈在加熱區加熱,即可看到在銅導線上的蠟環最先熔化掉下,鋁的次之,鐵的最慢.
實驗二:非金屬的導熱性比較
我取用相同厚度、相同尺寸的塑料片、木片以及陶瓷片進行實驗,考慮到非金屬(塑料、木片)不適宜用酒精燈直接加熱,因此加熱裝置需要加以改進.如圖4,在酒精燈火焰和非金屬材料之間加裝石棉網,比較相同時間內煤油溫度升高情況就能辨別材料的導熱性能好壞.(相同時間內煤油溫度升高越高,材料的導熱性能越好)(實驗裝置如圖4)
1.實驗裝置說明:酒精燈火焰上方放置石棉網,向上依次為非金屬材料、燒杯(內裝煤油)、溫度計
2.實驗輔助工具:計時器
3.實驗現象:用酒精燈對石棉網加熱,發現煤油溫度逐漸升高,而且相同時間內墊有陶瓷片時溫度上升多,說明陶瓷的導熱性能好,墊有木片時溫度上升最少,說明木片的導熱性能最差.
二、實驗心得體會
在此次“探究材料的導熱性能”實驗中,我學到了很多實際操作方法,動手能力得到了進一步的提高,同時獲得了很多樂趣,使我更有信心學好物理這門課.在老師們的幫助下,我對物理實驗中經常用到的“控制變量法”和“轉換法”理解得更深刻.
【關鍵詞】化工建筑;化學腐蝕;防護
在化學工業的生產過程中,總避免不了部分氣體和液體(通常稱作化學介質)的泄漏,這些液體和氣體通常都是有腐蝕作用的,對建筑會產生腐蝕性作用,給化工行業帶來巨大的經濟損失。本文主要討論化工生產過程中一般性化學介質對建筑的腐蝕性作用以及其防護方法,建筑材料主要有金屬以及無機非金屬材料組成,因此本文只解決金屬和無機非金屬建筑材料的腐蝕和防腐。
1.金屬建筑材料的腐蝕和防護
金屬材料的腐蝕主要是化學腐蝕,化學腐蝕是金屬與接觸到的物質直接發生氧化還原反應而被氧化損耗的過程,化工行業建筑的腐蝕主要是泄漏氣體和液體。一般的防護方法有鈍化、電鍍、刷隔離層等。
1.1金屬建筑材料的腐蝕
1.1.1氣體泄漏腐蝕
化工生產中往往會有含硫、含氮等腐蝕性氣體的泄漏,加上空氣中存在的一些氣體水分,與金屬建筑材料的直接接觸而具有的極大地腐蝕作用。
1.1.2液體的腐蝕
化工生產過程中的液體往往是非電解質,因此暫不考慮電化學腐蝕。金屬在非電解質中為什么會腐蝕?
從熱力學的角度來看,這是由于金屬的不穩定性導致的,它和周圍介質發生作用有形成金屬離子的傾向。金屬這種形成金屬離子的傾向與金屬本身的性質有關,也受外界條件和周圍介質的影響。
1.2金屬建筑材料的防護措施
1.2.1改變碳鋼的組成成分
在碳鋼中加入一些合金元素,是增加其抗氣化性的有效途徑,增強鋼的抗氧化性有效的合金元素有Si、Al、Cr等。鉻鋁等合金元素和氧的親和力比較大, 鉻鋁等元素在金屬表面和空氣接觸易發生作用形成致密的氧化膜而阻止里層金屬離子的向外擴散,從而保護里層的金屬。
1.2.2采用在金屬表面覆蓋金屬或非金屬鍍層的方法,來防止介質與底層金屬直接接觸,從而提高了金屬的抗氧化性。
1.2.3改變介質的組成,使用保護性氣體或通過控制氣體組成,來降低介質的腐蝕性。在金屬熱處理時這種保護方法應用的比較多。其基本原理是通過控制熱處理爐中的氣體成分,使鋼鐵制件既不發生氧化,也不會發生滲碳、脫碳的現象。
2.無機非金屬建筑材料的腐蝕與防護
2.1無機非金屬建筑材料的腐蝕
建筑工程中無機非金屬材料主要組成成分是硅酸鹽,通常有玻璃、水泥、陶瓷等,它們在一般的情況下都具有良好的耐腐蝕性能,但絕對耐腐蝕的無機非金屬材料是不存在的。通常認為無機非金屬材料的耐腐蝕性是由下類因素決定。
2.1.1無機非金屬材料的化學成分
硅酸鹽主要組成成分以SiO2為主,SiO2(尤其無定型SiO2)容易與強堿容易發生反應,生成硅酸鹽和水,而硅酸鹽除硅酸鈣硅酸鋇等不溶于水外,大部分都易溶于水,都能溶于強酸而生成硅酸,因而對其產生腐蝕性作用,其主要的化學方程式如下:
SiO2+2NaOH=Na2SiO2+H2O
Na2SiO3+Hcl+H2O=H4SiO4+Nacl
SiO2與大部分酸都不起反應,耐酸強度比較高,因此一般情況下SiO2含量較高的材料耐酸性能比較高,SiO2含量較低的材料耐酸性能比較低。但其能與唯一的兩種酸—HF和高溫H5PO5起反應,SiO2能和任意濃度的HF和溫度高于300攝氏度的磷酸發生反應,其主要反應化學方程式如下:
SiO2+4HF=SiF4(g)+2H2O
SiF4+2HF=H2[SiF6](氟硅酸)
H5PO5HPO3+H2O
2HPO3=P2O5+H2O
P2O5+SiO2=SiP2O7(焦磷酸硅)
2.1.2無機非金屬材料的礦物組成
一般情況下, SiO2的在材料中的組成成分越多,材料的耐酸性越好,但也有其他組成成分的影響。如鑄石中的SiO2的質量分數比較低,但其與三氧化二鋁、三氧化鐵等組合,在高溫下能形成耐腐蝕性很強的礦物—普通輝石。堿性氧化物很容易與酸發生反應,生成易溶于水的鹽,例如:Fe2O3與Hcl反應,生成Fecl3,因此含有大量堿性氧化物(CaO、MgO)的材料,基本上不耐酸性,但是其耐堿性是異常的好。
2.1.3形成原電池
無機非金屬材料中如果存在易導電的物質與電解質結合,就容易形成原電池,加快化學腐蝕,例如有些無機非金屬材料中存在著石墨,在酸性溶液中與金屬結合,就構成了原電池。
2.2無機非金屬建筑材料的防護
2.2.1加覆蓋層和貼面材料
在有腐蝕的環境下,可以在混凝土表面加一具有較好粘結力和彈性的貼面材料層或覆蓋層。如果該貼面材料層或者覆蓋層粘結力和彈性較差的話,該保護層可能會產生裂縫,甚至脫落。此保護層可以選用花崗巖、瓷磚、瀝青氈等材料,根據材料的特性與實際的使用要求進行選擇使用。
由于化工企業還存在火災、爆炸等危險,因此耐腐蝕材料的選用還要進行綜合性的考慮,例如,如果表面要求既能防腐蝕又不會產生火花,這時就不能選擇花崗巖作為貼面材料層,因為花崗巖能夠產生火花;如果表面要求既能防腐蝕又能檢修荷載,則需要選用貼面材料,而不能選用脆性材料。
2.2.2提高混凝土致密度與表面處理
混凝土越致密,就越難被腐蝕,因為腐蝕介質很難滲入致密的混凝土。通過正確的設計混凝土的配合比例,降低水灰比值,仔細選擇集料顆粒大小的級配,采用抽真空、養護、振搗密實等方法,即可得到致密的混凝土。或者采用化學方法對混凝土的表面進行處理,使得混凝土中的氫氧化鈣轉變成致密的難溶物質。基于成本的考慮,通常采用碳酸化方法,即在混凝土構件投入使用之前,先將構件在空氣中進行碳化處理使其產生致密的碳酸鈣外殼。對混凝土表面使用硅酸鹽(如硅酸鎂、硅酸鋅)的水溶液進行處理可以提高混凝土的抗滲性和耐腐蝕性。
2.2.3改變礦物的組成和水化產物的組成和形態
根據腐蝕機理可以推斷,減少C3S在水泥熟料中的含量,可以增強水泥的抗硫酸鹽性,也能夠降低水泥的軟水溶析能力;如果在減少熟料中的C3S含量的同事,相應適當地增加C3FA的含量,則還能提高水泥的抗酸性能。這是由于C4AF(鐵鋁酸四鈣)的水化物為水化鐵酸鈣和水化鋁酸鈣的固溶體C3(A,F)H6,鐵酸鈣的硫酸鹽性能比鋁酸鈣要好。此外,鐵酸鈣還會在水化鋁酸鈣周圍生成致密的薄膜,從而提高硫酸鹽性能。
3.結語
化工行業的建筑結構的腐蝕主要是由于化工生產過程中腐蝕性介質的泄漏。防止或減少腐蝕性介質的泄漏,是防止建筑物和構筑物最有效的防護措施。因此在一般的環境下,首先考慮的應該都是如何減少生產過程中的泄漏,因此如何提高設備的致密程度,減少介質通過的環節就變得尤其重要。
腐蝕除了存在于化工產業,還存在于生活的各個方面,比如自然的污染、機器的老化等等。腐蝕現象給我們造成了巨大的經濟損失,給我們的生命安全也造成了很大的威脅,腐蝕現象也越來越引起人們更多的關注,雖然腐蝕是不可避免的,但實踐告訴我們,充分的利用現有的防腐技術,嚴格執行科學化的管理措施,可以避免30%~40%的由于腐蝕而導致的經濟損失。 [科]
【參考文獻】
[1]惠云玲,郭永重,李小瑞.混凝土結構中鋼筋銹蝕機理、特征及檢測評定方法[J].工業建筑,2002(2).
[2]王鋒,張艷梅,吳平.鋼筋混凝土煙囪筒身可靠性鑒定與加固[J].低溫建筑技術.2003(5).
【關鍵字】座椅的適航;靜載荷;動載荷;座椅的約束系統;吸能
1、概述
座椅是旋翼機艙內設施中不可缺少的一個組成部分。它為艙內乘員提供工作、生活的保障和免受損傷的保護。
乘員除了向乘員提供盡可能滿意的旅途舒適和工作條件之外,還應做到當旋翼機應急迫降時,使乘員盡可能免受傷害。特別是由于旋翼機迫降使座椅組件損壞時而引起的對乘員的各種傷害。隨著旋翼機的技術不斷發展及為了更好的保護乘員的安全,世界上各國的適航當局對旋翼機的座椅均提出了更加完善和更加嚴格的要求。
2、修訂的民用旋翼機座椅適航要求
CCAR第29.2條 特別追溯條款要求
CCAR第29.561.應急著陸動態情況要求
(1)當座椅或其他座椅裝置相對于旋翼航空器的坐標系統以名義位置布置時,旋翼航空器的縱軸相對于撞擊速度矢量向上傾斜60°,旋翼航空器的橫軸垂直于包含撞擊速度矢量和旋翼航空器縱軸的垂直平面,其向下速度變化不小于9.14米/秒(30英尺/秒)。地板負加速度峰值必須在撞擊后不大于0.031秒內出現,且必須達到其最小值30g。
(2)當座椅或其他座椅裝置相對于旋翼航空器的坐標系統以名義位置布置時,旋翼航空器的縱軸相對于撞擊速度矢量右偏或左偏10°(取使肩帶產生最大載荷的值),旋翼航空器的橫軸位于包含撞擊速度矢量的水平面內,垂直軸垂直于包含撞擊速度矢量的水平平面,其向前速度變化不小于12.8米/秒(42英尺/秒)。地板負加速度峰值必須在撞擊后不大于0.071秒內出現,且必須達到其最小值18.4g。
3、目前直九系列直升機座椅的設計狀況
直九A型直升機
駕駛員座椅
直九A型直升機的駕駛員座椅原為法國宇航設計,1987年經過國產化設計,該座椅不具備安裝肩安全帶功能,因此既不滿足2002年修訂的CCAR29.2、561、562及785等條款要求,也不滿足修訂前的CCAR29部相應條款要求,所以不能安裝在民用的直九系列直升機上。
乘客座椅
H410型直升機
駕駛員座椅
座椅由哈飛航空與中國救生研究所共同申請,通過靜強度試驗及非金屬材料阻燃試驗等各項適航驗證,獲得了CAAC審查批準。
該駕駛員座椅安裝在H410型海監直升機上,由于該座椅功能過于簡單,人機功能較差,所以用戶方面很不滿意。
乘客座椅
座椅由哈飛航空申請,通過靜強度試驗、非金屬材料阻燃試驗、座椅墊擋火試驗等各項適航驗證,獲得了CAAC審查批準。
雙位乘客座椅已安裝在H410型海監直升機上,座椅舒適性和適用性獲得了用戶的充分認可。座椅可安裝在今后研制的各種民用直升機上。
H410型海監直升機操作員座椅
座椅由哈飛航空申請,通過靜強度試驗、非金屬材料阻燃試驗、座椅墊擋火試驗等各項適航驗證,獲得了CAAC審查批準。
座椅不僅可以作為操作員座椅使用,也可作為單人乘客座椅使用,在經過一定的改進和裝飾后還可以作為行政級的VIP座椅使用。
H425型直升機
駕駛員座椅
座椅由哈飛航空申請,通過靜強度試驗、非金屬材料阻燃試驗、座椅墊擋火試驗等各項適航驗證,獲得了CAAC審查批準。
經批準的H425型直升機駕駛員座椅通過多次飛行,其舒適性和適用性獲得了飛行員的好評,該駕駛員座椅不僅滿足H425型直升機的裝機使用,還可滿足于其他各種民用或軍用直升機的裝機使用。
乘客座椅
座椅由哈飛航空申請,通過靜強度試驗、非金屬材料阻燃試驗、座椅墊擋火試驗等各項適航驗證,獲得了CAAC審查批準。
該舒適性雙位座椅不僅滿足H425型直升機的裝機使用,還可滿足于其他各種民用的裝機使用。
4、民用旋翼機座椅的發展
民用旋翼機座椅安全性的發展
當旋翼機發生墜撞時,載荷通過乘員施加給整體的椅座和靠背并傳遞到轉動螺母的止動銷上,按照一定強度設計的止動銷將被剪斷,乘員將隨椅座和靠背一起向下墜落,但是,由于螺旋傳動的阻力,椅座和靠背將緩解迅速下降的撞擊速度,使乘員得到保護。
對于乘員能否經受CCAR29.562條所規定的運動載荷,必須通過動載荷試驗確定,新的座椅設計需要一定的試驗設備,我公司現在僅有能力進行靜載荷的有關試驗,動載荷試驗室一項多學科的試驗,它不僅考核座椅的載荷承受能力,更主要的是檢查座椅對人體的保護能力。
民用旋翼機座椅舒適性和功能性的發展
近年,由于座椅墊的填充材料和包覆面料不斷改進,民用直升機座椅的舒適性在不斷改進,座椅墊的材料已不僅僅使用聚氨脂泡沫,包覆面料從化學纖維、純毛面料到皮革面料等多種材料,使座椅墊的透氣性和吸汗性等方面都得到了改進。
現在的座椅在乘員保護功能和乘坐功能外已發展到具備娛樂功能。對于行政級的VIP型座椅還將考慮某些特殊的功能,如具有防彈功能。
【關鍵詞】材料科學基礎;核心課程;教學質量;教學效果
材料是社會文明和科技進步的物質基礎和先導,材料科學和能源科學、信息科學一起被列為現代科學技術的三大支柱,其發展水平更是成為一個國家綜合國力的主要目標之一[1]。為了培養更多材料領域的人才,國內自20世紀70年代開始,在不同高校設置材料科學與工程一級學科并相應的開設了一系列材料相關的專業課程,而在這些課程中《材料科學基礎》的地位可以謂之為重中之重,它立足于闡明材料制備、組成、組織結構與性能之間關系的基本規律,訓練學生材料設計、材料性能和產品質量控制、材料開發與檢測的基本能力,在公共基礎課和專業課程之間起著紐帶的作用,對構建材料科學與工程學科人才整體能力結構、知識結構及素質結構具有奠基性的作用[2-3]。
具體到筆者所在的安徽理工大學材料科學與工程學院無機非金屬材料工程專業,《材料科學基礎》在學生大二學年下學期開放,是學生最先學習的一門專業課程,它既是學生學習后續各門專業課程的保障,也是學生以后從事材料相關生產和科學研究所必備的理論基礎,因而保證該門課程的教學質量意義非常重大。然而,就筆者備、授課的經歷來看,該課程具有術語概念多、涉及知識面廣及抽象枯燥等特點,學生在學習過程中不易抓住重點,且學習難度大,學生不易產生足夠的學習興趣,針對上述問題,結合本院的具體情況,筆者提出提高該課程教學效果的幾點想法。
1 重視基礎,注重術語解讀
針對無機非金屬材料工程專業的特點,筆者目前所使用的教材為武漢理工大學出版社出版,由張聯盟、黃學輝、宋曉嵐主編的《材料科學基礎》。該教材能較全面的覆蓋一級學科的基本內容,既闡述了金屬、無機非金屬、高分子等典型材料結構上的共性,又突出了無機非金屬材料的個性;既描述了崍ρ平衡狀態下的問題,又兼顧了非平衡條件下的材料結構的形成過程;既以材料制備、加工過程中的科學原理及共性規律為主,又兼顧了材料服役中的環境行為效應,做到了將科學與工程融為一體。但在教學時,筆者發現學生在自己研讀教材時會感覺到生澀難懂,究其原因是由于很多涉及到材料類的專業術語教材沒有詳細的介紹,而這些專業術語是學習材料科學的基礎,一旦一知半解、含混不清就會影響到對相關整個知識點的掌握,而一個個小知識點的理解不清最終導致學生對整門課程的掌握不到位,失去對課程的學習興趣。例如在學習第二章的晶體結構時,學生對晶面及晶界的概念理解不清,為此筆者做了很生動的動畫來解釋,單晶材料是由一個晶粒生長而成的,因而它只具有一圈大大的晶界,同時它的(hkl)晶面是唯一的平行族;而多晶材料是由多個晶粒生長而成的,因而它的晶界包括各個小晶粒一圈圈的界,同時每一個晶粒由于生長取向不同具有自己的(hkl)晶面,因而多晶材料的(hkl)晶面是多個相互交叉的平面。結合筆者的繪圖,學生很快對這些基本概念有了很深的理解和認識,因而在學習后續的結晶學指數、晶向與晶面關系等結晶學基本內容時非常順利,收到了不錯的教學效果。
2 突出重點,注重理論體系融會貫通
《材料科學基礎》這門課程內容繁多,在本院有限的72個學時里對每個章節均仔細講解,做到面面俱到是一項不可能完成的任務。因而,需要對知識點進行梳理,在有限的時間里突出重點,同時將知識點串聯起來,讓整個理論體系融為一體,這樣學生在學習完課程后也會倍感輕松,受益匪淺。例如在學習晶體結構時,考慮到金屬結構模型主要為等徑球體堆積模型,而無機非金屬材料的晶體結構主要為不等徑球體堆積模型,兩者的知識點是相通的。因而在講述時,筆者著重以金屬結構模型為例進行動畫展示,從立體結構的各個方向講述,如何堆垛,并結合制作的球棍模型讓學生充分理解最密排堆積及配位數這些基礎概念,學生對金屬堆垛有了全面、深刻的認識后,自己主動對教材上關于無機化合物的晶體結構進行理解,在提問時發現學生對AX、AX2、A2X3的空間結構均有著較正確的認識,抓住了重點,很多知識的傳授就變得容易了很多。另外,理論體系的融會貫通對該課程的學習也大有裨益,在學習鮑林規則時,筆者要求學生認真掌握鮑林第二及第四規則,運用第二規則去判定離子化合物的可靠性,運用第四規則去檢驗硅酸鹽晶體島群結構的穩定性,加深了學生對硅酸鹽晶體結構的認識,促進了學生對硅酸鹽晶體具有的結晶、解離及介電性能差異的理解。
3 拓寬專業,加強前沿成果介紹
由于我院無機非金屬材料工程專業的學生畢業后不僅是進入各種傳統建材(包括玻璃、水泥、陶瓷、耐火材料)企業工作,近幾年的簽約情況看相當部分的學生最終會從事納米、新材料開發等領域的工作。拓寬專業,在教學中適度的把目前社會上較前沿和熱點的知識引入課堂教學,并對傳統材料科學基礎教學內容進行適當的知識延伸和拓展,這不僅讓學生強烈地感受到科學發展的脈搏和動力,有效的拓寬學生的知識結構,開闊學生的視野,而且也給課堂教學增添了活力[4]。例如在講授共價鍵晶體結合時,筆者通過查閱最新發表的相關文獻,介紹了目前碳納米管和石墨烯的一些最新研究進展,結果學生在課堂上自發的展開了針對石墨烯結構與性能的討論,表現出對新材料探索的強烈欲望。事實表明,在教學中加強前沿成果的介紹能夠激發學生的學習興趣,大大提高《材料科學基礎》課程的教學效果。
【參考文獻】
[1]代凱.大學本科材料科學基礎課程教改初探[J].牡丹江師范學院學報(自然科學版),2011(1):66-68.
[2]潘建梅,唐麗永,喬冠軍.材料科學基礎課程教學改革的探索與實踐[J].廣州化工,2016,44(3):148-149.