材料研究方法课程线上线下混合教学形成性评价设计与实践

以材料类核心课程材料研究方法为例,阐述形成性评价的重要性。通过基于线上线下混合模式的形成性评价机制设计与实践,以学生为中心,建立基于高素质应用型人才培养的形成性评价体系。

纳米晶合金棒状电感制备及宽频恒电感特性分析

为了研制高性能的微型棒状电感,采用铁(Fe)基非晶薄带经固化、线切割、分段退火等工艺制备了纳米晶合金棒状磁芯,并以此为基础制备成纳米晶合金棒状电感。利用IM3570型电感测量仪对所制备的棒状电感进行了性能测试分析,修正了有芯棒状电感的电感量计算模型。结果表明:在0.112~3 MHz频率范围内,制备的纳米晶棒状微电感的电感量为7.72~9.93μH,品质因子值为3.33~5.14;在300 kHz频率时,能够有效分辨电路板孔内壁涂层。

纳米晶合金粉芯的超重力渗流制备及磁性能

为了探索粉芯的新制备工艺,以Fe_(73.5)Cu_(1)Nb_(3)Si1_(3.5)B_(9)纳米晶合金铁芯为原料,使用机械破碎法制粉,并采用超重力渗流工艺制备了7种不同粒度配比的纳米晶合金粉芯,借助SEM、XRD、VSM分别对纳米晶粉末的形貌、结构和磁性能进行了表征,研究了粉末粒度配比对纳米晶合金粉芯的形貌、密度、有效磁导率、损耗及品质因数的影响。结果表明,机械破碎法制得的粉末虽带尖角,但矫顽力低,利用超重力渗流工艺制备的粉芯其粉末表面基本被树脂完全包覆。同时,通过适当的粉末粒度匹配,发现性能最佳粉芯的粉末粒度配比为:100~200目占60%,200~400目占20%,400~1000目占20%。该种粉芯的密度为4.46 g∕cm^(3),在100~3000 kHz频率范围内有效磁导率比较稳定,且在3000 kHz时为28.2。当设定磁感应强度为20 mT,频率为500 kHz时,其损耗为99.1 W/kg。另外,根据实验结果可知,该工艺能够制备出频率在MHz以上具有较低损耗的粉芯。

颗粒状碳酸氧镧去除水体中氟的性能

针对传统吸附剂对氟吸附能力不高的问题,采用氧化镧(La_(2)O_(3))活化制备颗粒状碳酸氧镧(La_(2)O_(2)CO_(3))材料。La_(2)O_(2)CO_(3)对氟离子具有很强的吸附性能,在一个较宽的pH值区间(3.0~10.0)内,具有较好的除氟性能,氟离子去除率在94.5%~98.0%。吸附结果表明,La_(2)O_(2)CO_(3)对氟离子的吸附行为遵循Langmuir模型,是吸热过程。25℃时,其饱和吸附容量达到了22.47 mg/g,相较于传统La_(2)O_(3)材料吸附容量提升约5倍。吸附动力学遵循准二级动力学模型,主要为化学吸附。通过NaOH水溶液对La_(2)O_(2)CO_(3)实现了再生,当NaOH浓度为1.0 mol/L时,脱附率可以达到90.3%,实现了吸附剂的重复利用。

调理剂投配比及粒径对污泥堆肥的影响研究

为了研究采新型可循环LWK调理剂的用量及粒径对污泥堆肥速率和氮素损失的影响,以城市污泥与新型LWK调理剂为原料进行为期25 d的堆肥试验,分析了堆肥过程中的物料二氧化碳产生速率、有机质含量(VS和DOC)、氨气挥发速率、氮素含量的变化规律.结果表明,m污泥∶m新型调理剂=1∶0.8时,堆体的CO2产生速率最高可达12.44 mg/(kg·VS·d),氨气挥发最少;在调理剂粒径筛选中,采用三个调理剂粒径水平20.0、30.0、40.0 mm的调理剂进行堆肥试验,三组试验氮素损失率分别为15.73%、6.90%、13.19%.使用平均粒径为30.8 mm的调理剂能够明显降低堆体的氮素损失.

基于专业认证探索创新型应用人才培养

在专业认证大背景下,依托武汉科技大学金属材料工程专业的建设任务,以创新型应用人才培养为目标,从搭建创新实验平台、开发创新实验内容、改革创新实验评价体系等方面进行了探索,也对教师创新能力提出了要求。实践表明,基于专业认证的建设,有利于激发学生学习兴趣和提高学生的实践动手能力,有利于培养出高素质创新型应用人才。

两种PTFE膜对污泥好氧发酵参数影响研究

针对纺织用PTFE膜和经过特殊加工的改性PTFE膜(ePTFE膜),进行覆盖污泥好氧发酵对比试验,探索ePTFE膜对污泥发酵过程中污泥含水率、硫化氢、氨气等气体产生规律的影响。试验结果表明,相对普通PTFE膜,ePTFE膜具有更佳的堆体保温性能,同时具备更好的透气性能。相对空白试验,两种膜对硫化氢散发均具有较大的阻隔作用,发酵初期硫化氢浓度较空白试验降低64%左右。ePTFE膜对氨气的阻隔作用大大优于纺织用PTFE膜,空白试验和纺织用PTFE膜覆盖发酵累积氨气挥发量大致相当(约330mg/d),而ePTFE膜覆盖条件下,污泥发酵累积氨气挥发量仅为150mg/d左右,其高峰期臭气浓度大大降低。

堇青石-铁氧体基红外辐射非晶节能涂层的制备与性能

采用等离子喷涂技术在普碳钢表面制备堇青石-铁氧体基红外辐射非晶节能涂层。采用扫描电镜、X 射线衍射分析复合红外粉末及其涂层的形貌、物相组成与结构，采用红外光谱仪测定涂层的辐射率，采用划痕法测定涂层与基体的结合力，采用水冷法检测涂层的抗热震性能。研究结果表明：在普碳钢表面制备的堇青石-铁氧体基红外辐射非晶涂层呈层状堆积结构，孔隙率低，与基体的结合力为一级，与传统刷涂工艺制备的涂层相比，等离子喷涂制备的涂层具有更优良的抗热震性能，且制备的红外辐射非晶涂层在3~5μm波段具有较高的红外辐射率，为0.8，在8~10μm波段更是高达0.94。

铝锌镁铜锆系铝合金的热压烧结及其性能

以金属粉体为原料,采用热压烧结技术在不同温度下烧结制备了铝锌镁铜锆系铝合金,并测试和分析了其密度、物相、显微组织以及力学性能。结果表明:随着烧结温度的升高,铝合金的气孔率降低,致密度上升,组织更均匀,性能更优异;当烧结温度为600℃时,气孔率低至0.01%,接近全致密,铝合金的合金化良好,显微硬度达到174HV,抗拉强度达到502MPa;采用热压烧结技术可以获得高致密度、组织均匀、力学性能良好的铝合金。

污泥堆肥过程中温室气体及氨气释放规律研究

针对污泥好氧堆肥过程中有关温室气体及氨气释放的基础数据大量缺乏的问题,将污泥和木屑混合进行为期60天的好氧堆肥试验,考察污泥堆肥过程中二氧化碳、甲烷、氧化亚氮和氨气的释放规律。研究结果表明:温室气体的释放均主要集中在堆肥的升温期。堆体中的较高的溶解性有机碳的质量比会促进二氧化碳的产生,较差的氧传质情况和较高的温度有利于甲烷的产生,物料中亚硝态氮的质量比与氧化亚氮释放速率呈正相关。堆肥过程中氨气的释放主要集中在堆肥高温期,这归因于高温期的高氨氮高pH值环境会促进污泥中的铵态氮以氨气形式逸出发酵体系。

从材料力学性能特色案例谈民族自豪感和历史使命感

通过对材料力学性能授课内容中思政元素的提炼,提出基于特色案例的课程思政建设。通过中国古代兵器材料的演变规律和近代欧洲“泰坦尼克号”事件,引出材料力学性能专业知识对人类命运的重要影响。从理论创新和实践创新两个维度,列举了中国科学家在金属材料力学性能相关领域取得的突出贡献。提出通过课程结构优化,实现特色案例与思政教育的融合,增强大学生民族自豪感和历史使命感。

构建“基础实验先行”实验教学模式的探索与研究

探索实行部分“基础实验先行”的实验教学模式,构建出“理论指导实验,实验总结理论”的“理论-实践”双循环支撑的实验实践教学模式。在实验教学环节中融入“由感性到理性、由表象到本质”的思维过程,增强学生结合实验现象发现问题、根据实验结果总结理论规律的能力,培养学生科学认知新事物的一般规律,并引导学生使用科学的实践方法对新事物进行探索和求证。以期在实验课程教学中融入了科学认知事物发展的一般规律和过程,并通过所设计的实验项目强化了学生“由表象到本质”的认知。

基于好氧颗粒污泥的三槽交替反应器的运行效能与微生物菌群分析

在新开发的三槽交替反应器基础上接种厌氧反应器中的颗粒污泥,采用较高的进水负荷快速培养好氧颗粒污泥,考察了三槽交替反应器的运行效能,并进行微生物菌群结构分析。结果表明:在PLC自动控制条件下,反应器实现了周期性独立控制。经过32 d的培养,好氧颗粒污泥在厌氧颗粒污泥的基础上培养成功。在人工配水的条件下,氮、磷去除效能较低。通过改善进水碱度,污泥形态保持稳定,COD、氨氮和磷酸盐的平均去除率分别达到88%、47.80%和28.10%。好氧颗粒污泥微生物菌群结构与厌氧颗粒污泥有较大相似性,α、γ-Proteobacteria的相对丰度明显提高,好氧颗粒污泥中Sphaerotilus、Acidovorax、flavobacterium等菌属的热度(相对变化强度)较高,对好氧颗粒污泥的形成和稳定运行起到重要作用。

热处理工艺对Fe_(75.5)Si_(12.9)B_7Cu_1Nb_(1.8)V_(1.4)Co_(0.4)纳米晶合金高频软磁性能的影响

采用单辊熔融旋淬工艺制备了Fe_(75.5)Si_(12.9)B_7Cu_1Nb_(1.8)V_(1.4)Co_(0.4)非晶合金薄带,分析了合金的晶化保温时间(t)、最终退火温度(T_a)和横磁场强度(H)对纳米晶合金高频软磁性能的影响。结果表明,预选定T_a=550℃,当t为150 min时,有效磁导率(μ_e)最高、铁损P_(5/20k)(测试频率f=20 kHz,设定磁感B=0.5 T)和矫顽力(H_c)最低(f<100 kHz),当f=1 kHz时,μ_e=80 900,H_c=3.17 A/m,P_(5/20k)=37.64 W/kg,T_a为530～610℃,对纳米晶合金进行真空普通退火,当T_a分别为550和610℃时,P_(5/20k)有两个谷值,分别为37.64和35.28 W/kg。对于某一特定T_a,随着电流强度I增加,P_(5/20k)呈现先下降再上升的趋势;对于某一特定I,P_(5/20k)在550和610℃均具有谷值。实验发现,当t=150℃,T_a=610℃,I=40 A时,磁芯获得最佳高频软磁性能(P_(5/20k)=20.26 W/kg,B_r=0.3 T)。

超重力场和稀土La变质对Al-14.5Si合金组织及硬度的影响

利用超重力场凝固技术和稀土La变质方法制备Al-14.5Si合金铸锭,研究了3000g超重力场下La含量对Al-14.5Si合金组织及硬度的影响。结果表明,3000g超重力场下凝固的Al-14.5Si合金铸锭主要分为边部和芯部两个区域。芯部占主要部分(14~16mm),在水平和垂直方向的组织都较为均匀,为超细共晶硅组织;边部厚度约为2~3mm,组织共晶硅较为粗大。水平方向上,铸锭显微硬度波动较大,中心区域最高;垂直方向上铸锭显微硬度波动较小。随着La含量的增加,共晶硅尺寸呈现先降低后增加的趋势,当La含量为0.6%时,晶粒细化程度最高,芯部共晶硅尺寸最小,平均直径约为0.25μm,平均长度约为0.37μm;芯部显微硬度随La含量增加呈先增加后降低的趋势,当La含量为0.4%时,铸锭芯部平均硬度最高可达HV91,相较普通重力场下未变质合金提升了48.2%。由此可见,超重力和稀土La变质对Al-14.5Si合金芯部共晶组织的细化及硬度的提升起到正协同作用。

二次横磁场热处理对Fe_(75.5)Si_(12.9)B_7Cu_1Nb_(1.8)V_(1.4)Co_(0.4)纳米晶磁芯恒电感的影响

采用单辊熔融旋淬工艺制备了Fe_(75.5)Si_(12.9)B_7Cu_1Nb_(1.8)V_(1.4)Co_(0.4)非晶合金薄带,分析了二次横磁场热处理对铁基纳米晶磁芯电感的电感值的影响。结果表明,二次横磁场热处理工艺可以显著改善纳米晶磁芯的恒导磁特性,经过热处理后,纳米晶磁芯电感的电感值在较宽频率范围内保持稳定;在380～510℃对磁芯进行二次横磁场退火,磁芯电感的电感值随着退火温度的升高呈现先增大后减小的趋势;在20～100 A的外加直流电流下,磁芯电感的电感值稳定性随着电流的增大呈现先增大后减小的趋势。控制变量法试验分析得出影响磁芯恒导磁特性的主要因素是二次退火温度和外加的磁场强度,最佳热处理工艺为:二次退火温度410℃,保温时间120 min,外加直流电流60 A。

连续流好氧颗粒污泥的成粒策略和应用现状

通过从物理和生物的角度阐释选择压机制,并将影响因素分为进水条件和运行工况两类,综述了AGS的成粒机理、影响因素以及研究现状。同时,对比传统活性污泥的理化性质,介绍了AGS所具备的优势和局限性,对目前的技术难点提出解决方案,对AGS技术的未来发展方向做出展望。

Al-Ni-Co纳米纤维的选择性腐蚀制备与高温稳定性

采用超重力场凝固制备不同Co含量的AlNi2.5Cox(x=0,0.1,0.15,0.2)合金,通过选择性腐蚀成功制备出Al-Ni-Co纳米纤维粉末,研究了不同Co含量对Al-Ni-Co纳米纤维显微结构和高温稳定性的影响规律,研究结果表明,超重力场凝固过程中添加少量Co元素能有效细化Al3Ni,当Co含量为0.1%(原子分数)时,其纤维平均直径为132nm。选择性腐蚀制备Al-Ni-Co纳米纤维粉末的高温稳定性实验结果表明,高温氧化后纳米纤维粉末的形貌无明显变化,Co元素的添加能提高纳米纤维粉末的高温稳定性。

分散剂对氧化锆浆料和烧结坯片性能的影响

分别选取三乙醇胺、三油酸甘油酯、玉米油和鱼油作为分散剂,根据不同配方制备氧化锆浆料并分别测试其沉降高度;通过SEM扫描电镜观察分析分散剂种类对氧化锆浆料沉积物微观形貌的影响;优选出最佳分散剂后,再制作烧结坯片并测试其弯曲强度和烧结收缩率,研究最优分散剂的质量对烧结坯片力学性能的影响。结果表明:以鱼油为分散剂时,氧化锆浆料最为稳定均匀,沉降高度达到最低3.9 cm,在4种分散剂中效果最佳;以鱼油为分散剂时,浆料沉积物颗粒大小均匀,形状规则整齐,颗粒间隙很小,几乎没有气孔,而且随着鱼油质量的增大,烧结坯片的弯曲强度先增加后减小,收缩率先减小后增加;当鱼油质量为1.5 g、氧化锆质量为105 g时,烧结坯片的弯曲强度最大为33 MPa、烧结收缩率最小为4.2%。

某液晶显示器生产企业接触氧化铟锡靶材岗位职业病危害调查

目的了解液晶显示器生产企业接触氧化铟锡(indium tin oxide,ITO)靶材岗位职业病危害现状及相关从业人员的健康状况,以控制或消除职业病危害,保护劳动者健康。方法对安徽某液晶显示器生产企业进行现场调查,回顾性分析该企业2020年的职业病危害因素检测资料、职业病防护设施等情况;选取2019年接触ITO靶材的123人作为接触组,选取上岗前体检的238名不曾接触任何职业病危害因素的员工作为对照组,比较两组人员体检结果。结果该公司生产过程中,接触ITO靶材岗位为阵列工序的溅射岗、干刻岗,彩膜工序的溅射岗,3个岗位生产运行中可能存在噪声、铟及其化合物粉尘以及金属粉尘等多种有害因素。经现场检测,职业病危害因素检测结果均未超过国家职业接触限值;2019年相关岗位未发现疑似职业病,发现职业禁忌证1名;与对照组相比,接触ITO靶材岗位从业人员肺功能、转氨酶、舒张压、血糖、血尿酸、腹部彩超、脂肪肝、肝内钙化、胆结石、前列腺钙化等异常检出率更高(P<0.05)。结论该液晶显示器生产企业职业卫生工作总体较好,但接触ITO靶材岗位工人仍表现出较高的体检异常结果。接触ITO靶材岗位工人应做好针对噪声和粉尘的防护;企业应做好工人健康教育工作。