基于专业特色的应用型创新工程技术人才培养模式探索——以西安工程大学材料成型及控制工程专业为例

创新对于社会发展具有重要的推动作用,工程技术人才在创新中扮演关键角色。为培养具有创新精神的应用型工程技术人才,西安工程大学材料成型及控制工程专业从学生和教师两个角度出发,建立提升学生创新能力和教师创新教育能力的新模式,构建具有专业特色的应用型工程技术人才创新能力培养体系,以达到材料成型及控制工程专业应用型创新工程技术人才培养的目的。

材料成型及控制工程专业创新型人才培养模式探索——以西安工程大学为例

随着装备制造业的转型发展,我国对拥有材料专业背景的制造业创新型人才的需求不断增加,因此,材料成型及控制工程专业需要不断改革人才培养模式,以适应这种类型人才培养的需要。该研究从材料成型及控制工程专业所需知识、能力和素质的结构组成,课程体系对其支撑及设置,实现知识、能力和素质培养的途径等方面进行了探索与实践,为西安工程大学创新型人才培养奠定了基础,也为其他院校完善人才培养体系提供了借鉴。

工程教育认证导向下材料成型及控制工程专业学生的实践能力培养

在工程教育专业认证导向下,结合材料成型及控制工程专业培养定位,以培养具有创新精神的应用型工程技术人才为目标,构建“3模块+5平台+多样化、全流程、立体化、内外结合的考核体系”工程实践教育体系,培养学生现代工程实践素养和实践能力,提升实践教学在学生创新能力培养中的作用,促使学生工程实践能力的达成,培养具有创新精神的应用型工程技术人才。

纺织特色高校高分子材料与工程专业课程体系建设探索

在“新工科”理念及工程教育专业认证标准的指导下,我校高分子教研室提出建设具有纺织行业特色的高分子材料与工程专业理念,同时在课堂教学,实验教学和实践教学等方面系统梳理专业课程体系架构。通过这些改革举措,使学生对本专业的内涵有了更加深入的认识,进而能够及时准确的把握个人发展方向,促进了人才培养质量的向好。通过与纺织行业特色结合,使我校高分子材料与工程专业毕业生能够更好的服务于相关企业的发展。

表面工程技术在塑料机械领域的应用及研究进展

针对塑料机械设备的工况和常见的失效形式,综述了关键零部件表面强化技术的原理和特点及其在提高零部件综合性能方面的研究现状,指出各种表面强化方法的复合技术是提高塑料机械设备表面质量,延长使用寿命的发展方向。

镀镍石墨导电硅橡胶电磁屏蔽复合材料的制备及性能

为了改善常规方法难以兼顾电磁屏蔽橡胶高导电导磁性能和其力学性能,以镀镍石墨(NCG)为填料,偶联剂为改性剂,硅橡胶为基材,采用机械共混的方式制备了系列镀镍石墨导电硅橡胶电磁屏蔽复合材料。测试分析了电磁屏蔽橡胶的硫化特性、力学性能、导电性能和屏蔽效能,并使用扫描电子显微镜表征了电磁屏蔽橡胶的微观组织。研究了镀镍石墨(NCG)添加量对导电硅橡胶力学性能、导电性能和屏蔽效能的影响,并对电磁屏蔽橡胶的导电和屏蔽机理进行了分析。结果表明:当填料添加量为180份时,填料能够在基体内部形成完整稳定的三维导电网络,使复合材料在具有良好力学性能的同时还具有优异的电学性能,电磁屏蔽橡胶的拉伸强度为3.688MPa,体积电阻率为0.24Ω·cm,其在X波段(8.2~12.4GHz)内的平均屏蔽效能可达到55.25dB。

Cu掺杂对Ag/SnO_(2)电接触材料性能的影响

为了系统讨论Cu掺杂对Ag/SnO_(2)电接触材料耐电弧烧蚀性能的影响,分别制备了Ag/SnO_(2)电接触材料和不同添加量Cu掺杂Ag/SnO_(2)电接触材料。利用XRD、TEM、SEM、EDS分别表征了SnO_(2)粉体和电弧烧蚀前后Ag/SnO_(2)电接触材料的物相结构、微观组织和成分分布,并测试了Ag/SnO_(2)电接触材料的物理性能和耐电弧烧蚀性能,探讨了Cu掺杂影响Ag/SnO_(2)电接触材料性能的机制。结果表明:掺杂的Cu离子溶入SnO_(2)的晶体结构引起晶格畸变,抑制SnO_(2)晶粒生长,使其晶粒尺寸减小。随着Cu添加量的增加,Cu掺杂Ag/SnO_(2)电接触材料的硬度、电阻率及电弧烧蚀下的质量损失均先减小后增大,而密度先增大后减小;Cu/Sn物质的量之比为0.12的Cu掺杂Ag/SnO_(2)(Ag/0.12Cu-SnO_(2))电接触材料的电阻率、硬度、电弧烧蚀下的质量损失均最低,密度最大,相对于无掺杂的Ag/SnO_(2)电接触材料,其组织分布的均匀性明显改善,平均电阻率、平均硬度和电弧作用下的质量损失分别降低了13.33%、6.87%和59.40%,而平均密度提高了4.11%。适量添加Cu可以明显改善Ag/SnO_(2)电接触材料的耐电弧烧蚀性能,但过量添加反而会降低该性能。原因在于,Cu掺杂SnO_(2)晶粒尺寸减小,提高了其与Ag基体间的界面结合强度以及二者之间的润湿性,抑制了SnO_(2)颗粒从Ag熔池中逸出并在电接触材料表面富集,从而提高Ag/SnO_(2)电接触材料的耐电弧烧蚀性能。

新型组元触点材料及其电弧侵蚀研究进展

电触点材料广泛应用于电气开关、继电器、接触器以及断路器等各种低压开关器件中,其特性对整体电气系统的开关容量、可靠性、稳定性以及使用寿命具有极其重要意义。传统Ag基触点材料具有良好的抗熔焊及耐电弧烧蚀性能,但仍然存在接触电阻大、界面结合强度低、塑性差等缺陷,其应用也在一定程度上受到限制。近年来,国内外研究工作人员在传统Ag基触点材料的研究基础上报道了Ag-SnO_(2)-MeO、Ag-GNPs、Ag-MAX及Ag-RE等新型组元触点材料的研究工作。将从新型Ag基触点材料的发展背景出发,综述其组织与性能以及电弧侵蚀性能等方面的研究现状,最后总结新型Ag基触点材料面临的关键科学问题和挑战,并展望其未来的发展动向。

Al_(2)O_(3)颗粒/纤维混杂增强铜基复合材料的制备及性能

为了研发高强度、高耐磨性且高电导率的铜基复合材料,采用等离子放电烧结(SPS)制备质量分数为0~4%的Al_(2)O_(3)颗粒和Al_(2)O_(3)纤维混杂增强铜基复合材料,研究了Al_(2)O_(3)颗粒/纤维含量对复合材料的显微组织、力学性能、物理性能的影响及影响机理。结果表明:Al_(2)O_(3)颗粒/纤维混杂增强铜基复合材料的显微组织细小、均匀、致密度高达95%以上。随Al_(2)O_(3)颗粒/纤维含量增加,复合材料的抗拉强度和硬度逐渐增大,但电导率和耐磨性缓慢下降;当Al_(2)O_(3)颗粒质量分数为2%、Al_(2)O_(3)纤维质量分数为4%时,铜基复合材料具有非常优良的拉伸强度(257 MPa)和耐磨损性能[摩擦系数0.142,磨损率2.57×10^(-5)mm^(3)/(N·m)],其拉伸强度比纯铜提高约23%,耐磨损性能则是纯铜的5.5倍,同时具有非常高的电导率(64.00%IACS)。同时,从分析可知铜基复合材料的断裂机制为Al_(2)O_(3)颗粒所形成的韧窝以及Al_(2)O_(3)纤维的拔出与断裂,磨损机制为疲劳磨损。

形状记忆PCL/CB复合材料的制备及其光致弯曲变形行为

为了制备具有远程可控变形且性能优越的形状记忆聚合物,采用巯基-烯点击化学法制备了PCL/CB复合材料,并用FTIR、DSC、1 H NMR和DMA对复合材料的结构、热性能以及形状记忆特性等进行表征。结果表明:交联复合材料薄膜的热转变温度为50℃,且当预拉伸的复合材料薄膜受到100 mW/cm^(2)强度的激光照射时,CB颗粒吸收激光光子而产生光热转换且由于各向异性链松弛和应变能释放,致使上层薄膜在受到激光照射时,结晶熔融发生形状记忆效应而收缩,与此同时下层薄膜仍然处于玻璃态,上层薄膜的收缩力使PCL/CB复合材料薄膜朝着激光照射方向发生弯曲变形。同时,弯曲角度可以通过薄膜预拉伸应变量、激光照射时间以及薄膜厚度3个参数进行调控;当预拉伸应变为300%、薄膜厚度为0.4 mm时,最大弯曲角为164°。这种具备局部可编程行为的PCL/CB复合薄膜可为光响应SMP的变形模式提供新思路。

Ag基电接触材料的制备及其抗电弧侵蚀性能

针对Ag基电接触材料抗电弧侵蚀性能差、电寿命短等问题,采用化学镀铜的方法对碳纤维表面改性,然后利用粉末冶金技术制备Ag基电接触材料。通过扫描电镜表征了碳纤维表面和Ag基电接触材料表面的微观形貌;通过电性能模拟开断系统对Ag基电接触材料进行电弧侵蚀测试,测量了整体质量损失,表征了电弧侵蚀形貌。结果表明:碳纤维进行表面改性,能够有效提高与Ag基体的润湿性;相较于未添加碳纤维的AgSnO2电接触材料,碳纤维的加入能有效改善AgSnO2电接触材料抗电弧侵蚀性能。

碳纤维增强银基电接触材料的制备及性能

为改善碳纤维与银基体的结合强度,采用化学镀铜的方法对碳纤维进行表面改性,并采用冷压烧结法制备碳纤维增强银基电接触材料,同时研究了碳纤维含量对碳纤维增强银基电接触材料组织结构和基本性能的影响。结果表明,通过优化覆镀工艺,碳纤维表面镀铜后可以得到均匀致密的镀铜层,其增重率可达197.3%。银基电接触材料中碳纤维分布均匀。随着碳纤维质量分数增加,碳纤维增强银基电接触材料的致密度降低,电导率逐渐降低,硬度值先增大后减小,碳纤维质量分数为1.6%时硬度达到最大值,为50.7 HV。

原位合成Al_(2)O_(3)/TiB_(2)颗粒混杂增强铝基复合材料的性能研究

针对传统铝合金无法满足工业和民用中对高强高导铝合金需求的问题,开发一种提升铝合金表面硬度且保证其导电导热性能的新型铝基复合材料。通过机械合金化法制备了Al-TiO_(2)-B混合粉末,采用放热弥散结合接触反应技术成功原位合成Al_(2)O_(3)/TiB_(2)颗粒混杂增强铝基复合材料,探究了原始粉末Al-TiO_(2)-B体系反应生成Al_(2)O_(3)/TiB_(2)颗粒混杂增强铝基复合材料的反应机理及反应温度对原位反应的影响,分析了铝基复合材料的微观组织形貌以及表面显微硬度和导电导热性能。XRD分析结果表明,反应温度达到1100℃保温200 min后,原始粉末Al-TiO_(2)-B体系中的TiO_(2)和B粉末完全反应,并且在反应过程中B粉抑制了中间产物Al3Ti和AlB2的生成,最终原位生成为Al_(2)O_(3)和TiB_(2)颗粒混杂增强的铝基复合材料。显微组织观察表明,在铝基体中原位生成了TiB_(2)颗粒(直径小于1μm)和Al_(2)O_(3)颗粒(粒径约为2μm),且铝基复合材料表面组织均匀致密。原位合成Al_(2)O_(3)/TiB_(2)混杂颗粒增强铝基复合材料的电导率为46.1%IACS,热导率约为198.5 W·m-1·K-1,显微硬度较传统A356铝合金的68 HV提升至76 HV,新型原位合成铝基复合材料在保证导电导热性能的前提下提升了铝基复合材料的显微硬度。

陶瓷填料对环氧树脂阻燃复合材料性能的影响

为了提升聚合物的阻燃性,以环氧树脂(EP)为基体,不同质量分数的陶瓷化阻燃剂(CFR)为填料,制备EP阻燃复合材料。利用极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL94)和热重分析(TG)等方法研究了该阻燃复合材料的燃烧性能和热稳定性能。结果表明,CFR可提升EP复合材料的热稳定性,当CFR质量分数为35%时,EP复合材料的初始热分解温度可达377.1℃,最大热分解温度可达435.8℃,复合材料的残炭率明显提高。添加CFR可改善复合材料的阻燃性,当CFR质量分数为55%时,UL94燃烧等级可达V-0级,其LOI可达29.5%。SEM结果表明,随着CFR质量分数的增加,乙撑双硬酰酯胺(EBS)对颗粒的分散作用更为明显,复合材料煅烧后所产生的炭层更连续致密,有效地隔绝了火焰和氧气。硅烷偶联剂(KH560)改性的陶瓷化阻燃剂与EP相容性较好,EP阻燃复合材料具有良好的阻燃性和耐火性。

碳纤维复合材料预制体针刺技术研究现状与思考

预制体作为复合材料的“增强骨架”,对复合材料的性能具有重要影响。而针刺工艺因其简单、快捷、低成本等优点逐渐成为制备预制体的主流技术。为了深入了解有关针刺技术、针刺预制体以及针刺复合材料的研究情况,介绍了针刺技术概况,论述了针刺工艺参数、针刺预制体类型以及针刺复合材料的实验研究和理论建模方面的研究进展,并基于此分析了针刺技术未来的发展方向。

酚醛树脂基烧蚀材料研究进展

酚醛树脂基烧蚀材料作为航天、军工等领域应用最广泛的烧蚀材料之一,以优异的性能及低成本、制备周期短等优点备受关注。随着航天技术的发展,为满足日益复杂化和严苛化的飞行器热防护需求,国内外均开展了大量研究工作。重点从基体、填料、增强纤维3个方面对国内外酚醛树脂基烧蚀材料的发展现状进行了综述,展望了酚醛树脂烧蚀材料未来的发展趋势并提出一些发展建议。指出应完善烧蚀材料烧蚀机理,探究不同组分多尺度协同改进及其结构一体化设计以提高材料的综合性能;优化材料制备工艺和改善材料的循环利用,实现绿色可持续发展。

超声处理对CNTs/Mg复合材料力学性能的影响

针对碳纳米管在镁合金基体中的团聚现象以及镁合金熔炼过程中易氧化等问题,开发了一套超声辅助真空熔炼装置,以实现碳纳米管增强镁基复合材料的低成本一体化制备。结果表明,0.2wt%CNTs/Mg复合材料经过超声处理后,碳纳米管分散性得到提高,团聚体尺寸明显减小,一部分碳纳米管分布在晶界处,另一部分碳纳米管分布在晶粒内。与未超声的复合材料相比,超声后复合材料力学性能得到改善,其抗拉强度、弹性模量分别提高了11.6%、8.5%,断裂应变降低了16.2%。

溴-锑阻燃剂对聚氨酯薄膜性能的影响

为提升聚氨酯(PU)薄膜材料的阻燃性能,通过采用复配三氧化二锑(Sb2O_(3))和十溴二苯乙烷(DBDPE)组成的协效阻燃体系,制备出不同含量溴-锑复配的PU阻燃透湿薄膜,采用热重分析(TG)、垂直燃烧测试(UL94)分析PU阻燃透湿薄膜的阻燃性,通过接触角、透湿率(WVT)研究其疏水性和透湿性,并通过扫描电子显微镜(SEM)观察其微观结构,研究不同含量溴-锑复配阻燃剂对PU阻燃透湿薄膜的透湿性、疏水性,阻燃性及热稳定性的影响。结果表明,溴-锑复配阻燃剂能有效提升PU阻燃透湿薄膜的阻燃性能;当复配阻燃剂含量为28%时,PU阻燃透湿薄膜接触角由112.99°增大到123.69°,提升了9.5%,疏水性增强;PU复合材料的初始热分解温度(Tonset)从235℃提升至271℃,残炭率(600℃)达到22.48%,提高了4.21个百分点,UL94垂直燃烧等级为V-0级;SEM形貌分析中,溴-锑复配阻燃剂含量的增加,其排列从疏松至紧密,阻燃空白区域减少,有利于提升PU阻燃透湿薄膜的阻燃性能。

低银(Cu,La)复合掺杂Ag/SnO_2材料的制备及抗熔焊性能分析

以CuO和La_2O_3为掺杂剂,采用高能球磨和热挤压工艺制备银含量82%的Ag/SnO_2电接触材料,将其与相同工艺制得的银含量88%的复合掺杂Ag/SnO_2电接触材料配对,在2 500A交流电流条件下进行抗熔焊性能测试.同时,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪等对材料性能和熔焊前、后微观组织形貌进行了表征.结果表明,制备的电接触材料中氧化物在银基体中分布较均匀;银含量82%的电接触材料的抗熔焊性能优于银含量88%的电接触材料,且熔焊测试后氧化物在银基体中分布均匀,没有出现团聚,而表面的SnO_2转化为SnO.

多尺度相增强碳泡沫复合材料的性能研究

以CNTs改性酚醛树脂为碳源,硼酸镁晶须(Mg_(2)B_(2)O_(5)w)、纳米ZrO_(2)为增强相,空心微球为分散相,制备了微纳米多尺度相协同增强碳泡沫复合材料。研究了微纳米相对碳泡沫的微观结构、力学性能、电磁屏蔽和热氧化性能的影响。结果表明,Mg_(2)B_(2)O_(5)w和ZrO_(2)对碳泡沫的性能起到协同增强效果。随着Mg_(2)B_(2)O_(5)w含量的增加,复合材料的力学性能先增大后减小,Mg_(2)B_(2)O_(5)w含量为6%(质量分数)的碳泡沫(6%CPF)力学性能最佳,压缩强度为15.4 MPa,比纯碳泡沫提高了111%。其电磁屏蔽性能随Mg_(2)B_(2)O_(5)w含量的增加逐渐提高;9 GHz下,含8%Mg_(2)B_(2)O_(5)w的碳泡沫,电磁屏蔽效能高达51 dB,较改性前提高了62%。6%CPF的耐高温氧化性能最佳,600℃等温氧化20 min,碳泡沫的质量损失由25%降低为15%;与改性前相比,耐高温氧化性能提高了40%。