新旧动能转换背景下材料类专业本科生产实习教学改革研究——以烟台大学核装备与核工程学院为例

在当前社会追求构建开放型经济发展新体制的潮流下,传统大学教育模式培养出的人才与现今经济社会的发展需求颇有脱节。培养出适合社会发展的人才结构,就要从高校改革入手,进一步引进特色教育,完善治理结构,向培养知识型、技能型与创新型人才方向入手。其中,面向实际的生产实习教学改革在培养复合型人才中显得尤为为重要。本文阐述了在新旧动能转换的背景下,烟台大学材料类专业在生产实习教学改革方面不断探索与实践的情况。

新旧动能转换下的熔模铸造产学研合作新模式探索——以烟台大学核装备与核工程学院为例

在当前新旧动能转换政策背景下,通过产学研结合的方式来实现实践教学改革势在必行,可为学生最大限度地提供更广泛的社会接触面,搭建强化学生实践能力的培养基地,创造更多面向学生个人兴趣和创新的实践机会,突出以实践能力和创新精神培养为教育教学的核心,充分发挥高校与企业各自的人才与设备资源优势,有利于培育出专业的应用型人才。

偏冷门专业认知教育路径探索研究——以烟台大学核工程与核技术专业为例

该文以烟台大学核工程与核技术专业为例,针对目前就读该专业的调剂学生对专业认知存在偏差的问题,在专业认知教育前移、创新教育方式、丰富教育载体、加强保障等领域探索了加强偏冷门专业的专业认知教育途径,涵盖了大学生志愿服务、社会实践、互联网、全员育人等多个方面的内容。

2Cr13钢离子渗氮和WCrAlTiSiN离子镀复合处理及电化学行为

马氏体不锈钢的常规表面改性方法基本局限在单一化学热处理或镀膜,对表面性能的提升有限。对2Cr13不锈钢进行离子渗氮与多弧离子镀WCrAlTiSiN纳米多层涂层复合强化处理,研究其在天然海水环境中的耐腐蚀性能。采用不同的表面强化工艺,即未处理(Untreated)、低温渗氮处理(LPN)、高温渗氮处理(HPN)、单一镀膜处理(Coating)、低温渗氮+镀膜处理(LPN+C)和高温渗氮+镀膜处理(HPN+C)。采用X射线衍射、光学显微镜、透射电子显微镜和维氏硬度计对不同样品的组织结构、化学成分和硬度等进行表征。采用电化学阻抗法和动态电位极化法对2Cr13在天然黄海海水中的电化学行为进行测试。试验结果表明:WCrAlTiSiN涂层可在一定程度上提升腐蚀性能,但是溶液中的Cl^(−)通过较薄单一涂层的缺陷侵入基体。LPN样品因渗氮层的存在提升了一定的耐腐蚀性能,而HPN样品因为渗氮温度过高而导致CrN大量析出,使得样品表面出现“贫Cr”现象,耐腐蚀性能下降。复合处理样品的渗氮层-WCrAlTiSiN涂层可形成保护屏障,有效阻止电荷转移和电流从阳极流向阴极,提高2Cr13钢在海水环境中的耐腐蚀性能。通过离子渗氮-多弧离子镀WCrAlTiSiN纳米涂层复合强化方法可有效提升马氏体不锈钢在海水中的耐腐蚀性能。

基于d电子理论的Ti-Nb-Cu三元形状记忆合金性能优化

基于d电子理论设计Ti-Nb-Cu形状记忆合金的相组成,以优化其性能。XRD分析和TEM观察表明,Cu添加导致键级(Bo)和金属d轨道能级(Md)值减小,从而使相组成发生演变。随着Cu含量的增加,相组成的变化可以总结如下:β+α"→β+ω→β+α"+ω→β。随着Cu含量的增加,Ti-Nb-Cu形状记忆合金的屈服强度、极限抗拉强度和伸长率均呈先增大后减小的趋势。通过优化Cu合金元素含量,Ti-Nb-Cu形状记忆合金具有优异的力学性能,其屈服强度为528 MPa,极限抗拉强度为742 MPa,这主要归因于固溶强化、晶粒细化以及析出强化的综合作用。

基于EAST束发射光谱的中性束衰减特征研究

中性束注入(NBI)是托卡马克装置重要的辅助加热与电流驱动手段,中性原子的离化是决定中性束的加热(能量和粒子沉积剖面)和电流驱动效率的关键环节。通常情况下,利用背景等离子体参数与中性束参数模拟计算快的中性粒子与等离子体的离化,即中性束沉积过程,进而分析托卡马克中性束加热和电流驱动效果。束发射光谱是高能中性粒子注入等离子体后,与等离子体的电子、离子发生碰撞激发,中性粒子退激发过程中产生的一系列特征谱线,其束发射光谱强度受等离子体密度、温度、束能量、束密度等因素影响,可以利用束发射光谱强度变化研究中性束的衰减特性。在EAST托卡马克上通过实验测量中性束粒子与等离子体碰撞激发的光谱强度,分析得到了中性束在不同等离子体密度以及不同中性束能量下的衰减特性,并采用主动束光谱仿真与数值分析软件(SOS)进行了相应的模拟计算,研究表明实验测量与模拟计算结果两者具有较好的一致性,这验证了通过实验测量束发射光谱获取中性束衰减特征的可行性。

化学还原法制备银粉及其在导电胶中的应用

研究化学还原法制备银粉过程中Ag~+浓度、还原液滴加方式、分散体系对银粉形貌的影响机理,获得一款适合用于导电胶制备的银粉。采用硝酸银为银源,分别以明胶、阿拉伯树胶以及聚乙烯吡咯烷酮(简称PVP)和明胶混合体系作为分散剂,研究不同分散体系对银粉形貌及粒径等性能。结果表明银粉粒径随着溶液中Ag~+浓度升高呈现变大趋势;不同分散体系制备的银粉形貌差别较大,而粒径差别不大。以明胶为分散剂制备的银粉为规则的球状,以阿拉伯树胶为分散剂制备的银粉为规则的片簇状,以PVP和明胶混合体系作为分散剂制备的银粉形貌为球状与片状的混合。还原液加入方式对银粉粒径也有较大影响,以一次加入方式制备的银粉粒径分布范围较大。此外,银粉粒径随反应温度升高呈现逐渐变大的趋势。通过对比发现最适合用于导电胶制备的银粉为用以阿拉伯明胶单分散体系制备的球状银粉。化学还原法制备银粉过程中,溶液中Ag^(+)浓度、还原液滴加方式以及分散体系均对银粉形貌和粒径有不同程度的影响,用不同形貌的银粉制备导电胶时的体积电阻率有差别。

铜管在羧酸环境下的腐蚀行为和腐蚀机理研究

铜管是空调及制冷行业用热交换器的核心部件,在服役过程中常由于蚁穴腐蚀导致设备提前失效。本文采用蒸气腐蚀、电化学腐蚀方法研究了铜管在羧酸环境下的腐蚀行为,通过金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)观察和分析了表面腐蚀形貌和腐蚀产物的结构,通过接触角测量仪研究了羧酸与铜管的界面行为。结果表明,与CH_(3)COOH蒸气腐蚀相比,铜管在HCOOH蒸气环境下的腐蚀速度慢,腐蚀产物更致密。在HCOOH蒸气环境下,铜管容易出现蚁穴腐蚀。铜管表面的腐蚀产物主要由羧酸铜和氧化亚铜组成。蚁穴腐蚀属于电化学腐蚀,腐蚀机理复杂。腐蚀初期,表面氧化膜被聚集在铜管表面的羧酸溶解,暴露的铜基体作为微观阳极,之后,腐蚀坑内产生的微裂纹的尖端作为微观阳极,使腐蚀加速,直至贯穿管壁。

436L铁素体不锈钢换热板片的成形过程及分析

针对436L铁素体不锈钢换热板片冲压成形的开裂问题,通过Dynaform数值模拟分析和冲压成形试验,对两种典型波纹结构换热板片的成形特征进行研究,分析其成形过程中的成形极限和减薄率的演变规律,研究板片厚度和波纹参数(波纹法向节距)对裂纹位置及开裂程度的影响,探讨波纹法向节距对减薄率的影响。结果表明,436L铁素体不锈钢换热板片的开裂和减薄同时受板厚及波纹参数的影响。对于浅波纹换热板片(波纹深度2 mm),易开裂处为波纹的波峰圆角顶部,板厚增加对开裂倾向和减薄率影响显著,每增加0.1 mm板材厚度,波峰圆角处最大减薄率可降低约2.6%,此时,能够安全成形的最大减薄率为18.9%,最小成形板厚为0.6 mm。而对于深波纹换热板片(波纹深度2.6 mm),易开裂处为波纹的波峰圆角两侧和波峰圆角顶部,此时,板厚增加对开裂倾向和减薄率影响较小,每增加0.1 mm板材厚度,波峰圆角处最大减薄率仅降低约1.4%,需通过增大波纹法向节距满足成形质量要求。

搅拌针长度对铝-铜搭接搅拌摩擦焊影响机制的数值模拟研究

利用流体动力学的计算方法,分别建立了长度为2.4mm和2.8mm搅拌针的铝-铜异质材料搅拌摩擦搭接焊模型。基于VOF计算铝-铜两相分布的方法,定量分析了不同长度的搅拌针下两相材料流动和界面热-力耦合效应。通过界面摩擦切应力与热流通过搅拌头与工件接触界面的相对滑移状态计算,搭建了随材料流动状态变化的界面动态自适应热力模型。分析发现:增加搅拌针长度能有效强化两相材料的混合与搅拌区的塑性变形,焊缝后退侧的钩状组织更加尖锐。随着材料流动速度提升,界面摩擦切应力降低,进而引起界面摩擦产热和热流密度降低。但局部塑性流动的增强提升了塑性变形区域的黏性耗散产热和温度,且铝在垂直方向上的迁移更加剧烈,使铝-铜异质金属搭接界面的混合区扩大。此外,通过将仿真得到的焊缝横断面两相材料的界面分布与相关文献试验数据进行对比,验证了模型的准确性。

大学生本科一年级挂科率居高不下的心理因素分析及应对

近年来,大学一年级新生挂科率逐年走高,由于不及格科目累加效应,导致毕业时不能及时取得学位证。低年级居高不下的挂科率,促使大学教师和大学管理人员不得不进行反思。本文基于教学经验,分析了本科一年级大学生挂科的几种心理影响因素,给出了几点改善建议。这些建议有望对降低大学本科一年级挂科率起到积极的作用。

国内压水堆核电核岛核1级铸钢件研发进展

中国核电建设的快速发展,推动了核电设备的国产化进程。本文主要介绍国内压水堆核电站核岛核1级铸钢件研发的进展情况。核1级铸件,主要包括主管道、主泵泵壳、爆破阀体等。由于其特殊的使用工况,对铸件质量要求较高,检测标准远高于一般铸件。核1级铸件基本采用不锈钢材料,该类材料在凝固时,由于凝固温度区间较宽,容易产生缩松等凝固缺陷,使制造的难度大大增加,前期均需要进口。本文分析了以上铸件的材料、工艺等难点问题,介绍了国内的研发情况。目前国内已经实现核1级铸件的产业化,基本可以满足核电建设的需求。

提高材料科学与工程专业本科毕业论文质量研究

本文阐述了材料科学与工程专业本科毕业论文中存在的主要问题,从论文选题、论文写作、科研能力培养及学生的主观能动性等方面提出了相应的解决方案。

高硼奥氏体钢硼化物形态及分布优化

传统高硼铁基合金中硼化物一般位于晶界位置,沿晶界呈网状或鱼骨状分布,具有尖锐边角,破坏了基体连续性,大大降低材料的力学性能。本文采用光学金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、飞行时间二次离子质谱仪(TOF-SIMS)和X射线衍射(XRD)研究了碳含量对高硼奥氏体钢组织的影响。采用热力学模拟试验机分析了碳含量对实验钢850℃高温力学性能的影响。结果表明,高硼奥氏体钢的碳含量较高(0.37%~0.42%,质量分数)时,可稳定得到形态圆整的硼化物,且硼化物在基体内呈粒状离散化均匀分布,无网状、鱼骨状沿晶界连结贯通的分布状态。粒状离散化硼化物为Fe_(1.1)Cr_(0.9)B_(0.9)、Mn_(2)B_(0.98)、Cr_(2)B的络合产物,硼化物中Cr、Mn的加入,以及基体C含量的提高,促进了硼化物形态圆整、分布粒状离散化。锻造工艺同样对硼化物的粒状离散分布起到直接促进作用。锻造的始锻温度达到1 150℃是硼化物实现粒状离散分布的基本条件。

TP2铜管坯水平连铸用石墨结晶器功能失效行为研究

针对TP2铜管坯水平连铸用石墨结晶器进液孔堵塞导致的功能性失效问题,研究了堵塞石墨结晶器进液孔的白色粉末物质的化学成分、来源及形成机理,采用X射线衍射(XRD)、X射线荧光、差热分析、扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(EDS)等检测手段进行系统性分析。研究结果表明,堵塞石墨结晶器进液孔的白色粉末的组成以SiO_(2)为主,主要来源于炉衬耐火材料。随着铜液中氧含量的增加,铜熔体中的Cu_(2)O和CuO分别与炉衬中的SiO_(2)形成低熔点混合物,后经石墨结晶器冷却析出;低熔点混合物密度小,黏附在结晶器内壁,随着低熔点混合物的累积,最终导致进液孔完全堵塞。根据石墨结晶器的失效机理,对阴极电解铜、木炭和鳞片石墨等原材料及辅料采取烘干等方法,降低其携带的水分,以及加强炉内密封,减少铜液的保温时间等措施,可以降低铜液中的氧含量,减少氧化物粉末的产生,避免结晶器进液孔堵塞,从而防止结晶器功能失效。

隧道掘进机滚刀刀圈模锻成形工艺的模拟与实验研究

目的提出锤上模锻的成形工艺,进行滚刀刀圈的制造,以改善和提高隧道掘进机(Tunnel Boring Machine,TBM)滚刀刀圈的模锻成形质量。方法基于TMB滚刀刀圈的结构及特征,制定滚刀刀圈的模锻成形工艺,建立锤上模锻和液压机模锻成形的数值模拟模型,通过数值模拟分析对比2种工艺下滚刀刀圈的成形质量和温度场、模具应力等各场变量。基于数值模拟结果,采用锤上模锻的工艺进行刀圈成形实验研究,对比分析实验和数值模拟过程中的打击次数、锻件外观及尺寸、截面流线、飞边长度等特征。结果数值模拟结果表明,采用液压机模锻成形的刀圈内部及刃部流线易出现折叠缺陷,模锻结束后锻件温降严重且模具应力较大;而采用锤上模锻成形的刀圈刃部流线分布合理,内部成形均匀性较好,模锻结束后锻件温度为992~1170℃,成形模具应力为1348 MPa,小于液压机模锻的模具应力,满足模具强度要求。锤上模锻成形实验结果表明,成形实验和数值模拟的打击次数较为吻合,成形外观一致,刀圈截面流线分布相似,没有明显的尺寸误差和飞边长度误差。结论采用锤上模锻成形工艺成形滚刀刀圈具有较高的工艺可行性和较好的成形质量。

内置前驱粉体真空自耗熔炼法制备ODS钢锭的组织演变

目的探究内置前驱粉体真空自耗熔炼法制备ODS钢的可行性。方法采用内置前驱粉体真空自耗熔炼法制备10 kg的ODS钢铸锭,对铸锭进行轧制及热处理,使用扫描电子显微镜和透射电子显微镜等手段研究铸锭组织特别是析出物的演变情况。结果通过内置前驱粉体真空自耗熔炼法成功引入了过饱和氧化物粉体,热轧薄板中含有微米级的富Y氧化物和富Ti氧化物,且颗粒分布均匀,没有任何宏观或微观聚集现象。常规固溶热处理(1200℃)和电流固溶热处理(1000℃)均可减小热轧薄板中氧化物的尺寸,且经冷轧(压下量为80%)+1000℃-10min电流固溶热处理后,热轧薄板中的氧化物颗粒尺寸最小,富Ti和富Y的Y-Ti-O颗粒平均尺寸分别降至0.75μm和0.17μm。对薄板进行800℃-3h的时效处理后,观察到纳米量级的Y-Ti-O复合氧化物析出,尺寸为20-200nm。结论内置前驱粉体真空自耗熔炼法成功将粉体引入铸锭中,轧制及热处理工艺能够显著细化氧化物颗粒并析出纳米量级的氧化物。

Fe-Cr-B白口铸铁的组织与性能研究

白口铸铁是一种不可替代的传统耐磨钢铁材料,在组织上以共晶碳化物为耐磨相,虽然硬度较高,但韧性偏低,限制了其寿命及应用工况。本文研究一类以硼化物为耐磨相的Fe-Cr-B新型白口铸铁,旨在获得优良的综合性能,来发展传统白口铸铁。该类白口铸铁在成分上具有低碳、高铬、高硼的特点;铸态条件下,基体为大部分板条状马氏体,耐磨相为比共晶碳化物显微硬度更高的共晶硼化物M2B;具有良好的淬透性,可像镍硬铸铁一样不经过热处理直接应用,且具有良好的综合性能。

铁素体对蠕墨铸铁力学性能和导热性的影响

蠕墨铸铁制动盘要求其材料兼具良好的力学性能和导热性以获得高的耐热疲劳和耐磨损性能。本文通过改变蠕墨铸铁中Sn和Mo元素的含量,研究了铁素体含量及其固溶强化程度对抗拉强度、布氏硬度和导热系数的影响。实验结果表明,Sn元素显著改变了蠕墨铸铁中铁素体与珠光体的比例,并具有明显的固溶强化效果。Mo元素同样具有固溶强化效果,但对铁素体含量影响较小。铁素体含量及其固溶强化程度对蠕墨铸铁力学性能和导热性的影响是互为矛盾的关系,因此提高铁素体含量的同时,通过固溶强化可以调控蠕墨铸铁的力学性能和导热性能以实现二者的平衡。

Sc添加对Al0.2CoCrFeNi高熵合金显微组织、相演变及力学性能的影响

采用电弧熔炼法制备Al_(0.2)CoCrFeNiSc_(x)(x=0,0.1,0.2,0.3,摩尔分数)合金,研究Sc添加对合金显微组织、相演变和力学性能的影响。结果表明,Sc能细化晶粒、改变相类型以及提高合金的力学性能。相较于Al_(0.2)CoCrFeNiSc_(0.1)合金的晶粒尺寸(17.2μm),Al_(0.2)CoCrFeNiSc_(0.3)合金的晶粒尺寸仅为8.5μm,减小了约50.6%。合金的晶体结构由FCC相演变为包括两种FCC相和一种BCC相的混合相。FCC相主要出现在富Co、Cr和Fe枝晶区域和富Ni和Sc枝晶间区域,而BCC相主要出现在富Al和Ni枝晶间区域。当Al_(0.2)CoCrFeNiSc_(x)合金中x值由0增加到0.3时,合金的屈服强度由167 MPa增加至717 MPa,提高了329.3%,这主要归因于晶粒强化、固溶强化和相演变。