矿业特色的材料专业实践教学体系构建

简述了专业实践教学在高级专业人才培养中的重要意义。介绍中国矿业大学(北京)材料科学与工程系为构建具有矿业特色的材料专业实践教学体系所进行的创新探索,构建以"材料实验技术"实验课程教学、专业认识实习、生产实习、专业综合设计、"科研训练"、毕业设计(论文)为主体,以大学生创新实验计划、大型专业展会参观、听学术报告等为补充实践教学体系。为适当体现本专业的矿业特色,特别注意有矿业背景实习基地建设外。实践表明,以上实践教学体系基本实现大学四年的实践教学全覆盖,取得较好的实际效果。

助熔剂对原位转化碳纤维增韧陶瓷基复合材料性能的影响

本文以聚丙烯腈(PAN)预氧化纤维为先驱体,以氧化铝为主要原料,添加SiO2-MgO-CaO三系助熔剂,采用真空热压烧结法制备了原位转化碳纤维增韧氧化铝复合材料。主要探讨不同助熔剂添加量对复合材料微观结构和各项性能指标的影响。以体积密度、显微硬度和断裂韧性等性能指标为主要评价标准选择最佳的助熔剂添加量。并研究了原位转化碳纤维增韧氧化铝陶瓷的摩擦磨损行为与机制以及力学性能和微观结构对摩擦磨损特性的影响。结果表明:当助熔剂含量为3vol%时,复合材料的综合性能最优,此时体积密度为3.72 g.cm-3,显微硬度为1624 HV,断裂韧性为10.6 MPa.m1/2。在室温干摩擦条件下,复合材料的磨损率随着助熔剂含量的增加呈先升高后降低趋势。室温下原位转化碳纤维增韧氧化铝基复合材料的磨损机制以脆性剥落为主,并伴有疲劳磨损。

助熔剂对原位转化炭纤维/氧化铝复合材料组织结构与性能的影响

以聚丙烯腈预氧化纤维为先驱体,氧化铝为主要原料,添加SiO2-MgO-CaO三系助熔剂,采用真空热压烧结法制备原位转化炭纤维增韧氧化铝陶瓷基复合材料。研究助熔剂对复合材料相结构、显微组织以及密度、硬度和断裂韧性的影响。结果表明:助熔剂的添加使复合材料在较低的烧结温度下便实现烧结,且提高复合材料的密度和力学性能。助熔剂在烧结过程中与氧化铝形成镁铝尖晶石等第二相,在晶界起钉扎效应,抑制氧化铝晶粒的长大,消除气孔,促进复合材料的致密化,改善炭纤维与基体间的界面结合强度,提高复合材料的韧性。

基于超声技术的先进耐磨材料ZM4-13无损表征

矿用刮板输送机及转载机中板的磨损影响煤矿开采的效率和安全。以中煤张家口煤矿机械有限责任公司新研制的耐磨钢ZM4-13为试验材料,采用友联PXUT-280型数字超声波检测仪进行超声检测,用M-2000环块磨损试验机进行干滑动摩擦磨损试验,并通过倒置显微镜进行金相分析。研究结果表明,10Z6N探头对ZM4-13不同热处理状态的试样测试出的声速结果中,声速分散的有正火与低温回火,能够将退火处理单独的区分出来,而正火与低温回火能归为一类,淬火、中温回火和高温回火归为一类,因此声速法可以将不同处理后的材料进行粗略区分。

材料专业固体物理教学实践探索与反思

由于固体物理学和材料学的学科定位和性质不同,导致目前材料专业的固体物理教学存在着诸多问题,本文从材料学科固体物理的重要地位及目前的教学现状出发,结合作者固体物理课程实际的教学经验,对如何摆脱当前固体物理教学窘境,提高材料专业固体物理课程的教学成效提出若干思考。

AZ91D镁合金表面激光熔覆Al60Si40涂层研究

采用预置涂层法,通过5kW横流CO2激光器在AZ91D镁合金表面激光熔覆Al60Si40合金粉末,以达到改善镁合金表面性能的目的。利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析熔覆层的微观组织,利用显微硬度计测量熔覆层深度方向上的显微硬度,利用MM-200摩擦磨损实验机测试熔覆层的耐磨性能。研究表明:表面激光熔覆层的组织呈现亚共晶组织特点,主要由α-Mg,β-Mg17Al12和Mg2Si组成;熔覆层的最高显微硬度(270HV)是基体(90HV)的3倍,其耐磨性也明显提高。

复合级配17-4PH不锈钢粉末电磁先导阀阀芯顶杆组织及其性能

本研究分别以单一气雾化、气雾化∶水气联合雾化=3∶1复合级配17-4PH不锈钢粉末为原材料,采用粉末微注射成形方法制备电磁先导阀阀芯顶杆。对制备得到的电磁先导阀阀芯顶杆的表面质量、微观结构、收缩率及致密度进行测试,并对复合级配粉末阀芯顶杆烧结件进行热处理,分析热处理后样品的硬度以及磨损性能等指标。研究结果表明:复合级配粉末对具有微结构的阀芯顶杆的表面质量、微观结构、收缩率及致密度有着重要的影响。气雾化∶水气联合雾化=3∶1的复合级配17-4PH不锈钢粉末阀芯顶杆注射坯件表面质量相对较好,提高了粉末的烧结活性,烧结样品致密度达到98.86%,收缩率更为均匀,主要组织为马氏体,优于单一气雾化粉末的烧结性能。热处理后阀芯顶杆的组织为马氏体和少量的奥氏体,硬度显著提高,耐磨损性能得到了明显的改善。

低合金钢在高矿化度矿井水环境下的腐蚀行为

对27Si Mn,30Cr Mn Si,30Cr Mn Ti,40Cr低合金钢以及Q550等5种液压支架常用钢在高矿化度矿井水中的腐蚀性能进行了研究,并以自来水、Na Cl溶液作为对比腐蚀介质进行比较。通过理论计算、盐雾实验、浸泡实验以及电化学实验进行了一系列腐蚀性能测试,同时利用SEM,EDS和XRD等分析手段对成分和形貌进行了分析。结果表明:Cr和Si对低合金钢的耐蚀性有较大影响:在Cl-环境下,Si的作用较大,Cr次之;在O2(水、大气)环境下,Cr的作用较大,Si次之。因此,在矿井水环境下,30Cr Mn Ti和40Cr低合金钢具有较好的耐蚀性。低合金钢在矿井水下的腐蚀,不仅与合金元素有关,还与矿物离子形成的垢膜致密性有关。水垢一方面填充了铁锈腐蚀产物疏松多孔的结构,减缓了低合金钢的腐蚀速率;另一方面,垢下区域由于电解质溶液中氧浓度较低,又加快了腐蚀速率。在3种不同腐蚀介质中,低合金钢的腐蚀程度从大到小依次为:3.5%Na Cl溶液>高矿化度矿井水>自来水。