新工科背景下《材料现代测试分析技术》课程教学模式改革与实践

新工科背景下,我国工程教育对研究生跨学科创新能力及实践能力的培养提出了新的要求。《材料现代测试分析技术》作为材料类专业的核心课程,要求学生掌握现代测试分析仪器相关的理论知识,并将之运用到材料表征的实践中,在工程技术领域影响广泛。本文通过对传统教学模式进行梳理与分析,综合考虑材料大类中各专业方向差异显著的特点,探讨了《材料现代测试分析技术》课程教学模式的改革方案,并结合实践教学进行验证,旨在进一步提升材料类研究生的创新意识与工程实践能力。教学实施过程采用中英文双语形式,引入国内外最新的技术发展成果,力求将课堂教学与实践结合、专业案例分析与课堂理论知识结合。结果表明,新的教学模式有助于培养具有国际化视野的材料类研究生,提高学生的学习积极性与主动性,增强其深入分析材料领域工程问题的实际应用能力,并使其能基于所学的现代测试分析方法提出解决方法。该课程改革的思路可为类似应用型课程的教学改革提供参考。

Cu-17.0Zn-xCr合金形变热处理

制备了Cu 17.0Zn ,Cu 17.0Zn 0 .15Cr ,Cu 17.0Zn 0 .35Cr,Cu 17.0Zn 0 .5 0Cr 4种合金 (质量分数 ,% ) ,通过合金硬度、电阻率测定和显微组织观察 ,对Cu 17.0Zn xCr合金形变热处理进行了研究。结果表明 :微量Cr能提高Cu Zn合金硬度和再结晶温度 ,Cr对合金性能的影响是通过沉淀强化来实现的 ,快速热轧淬火具有保留加工强化的效果 ,形变热处理还产生了组织强化。

机械合金化制备FeMB纳米晶软磁材料的研究

介绍了一类重要的高性能软磁材料FeMB纳米晶合金的研究情况，重点论述了机械合金化法制备原理、过程参数和后续处理工艺对合金软磁性能和热稳定性的影响，以及材料的应用前景。

Fe基纳米晶软磁材料热稳定性的研究

系统的论述了合金成分、制备工艺和微观结构对Fe基纳米晶软磁材料热稳定性的影响 ,并指出了Fe- CuNbSiB型和FeMB型纳米晶软磁材料保持良好的热稳定性和磁性能的途径。

机械合金化制备FeNbVB纳米晶粉末的研究

采用机械合金化法制备了Fe84Nb3V4B9纳米晶粉末,并利用扫描电镜、X射线衍射仪等对其形貌、结构和热稳定性进行了分析。结果表明:组分为Fe84Nb3V4B9的混合粉体在球磨96 h后,α- Fe相平均晶粒尺寸约为10nm;此后于100～350℃退火没有新相生成,并且纳米晶粒无明显长大,表现出较好的热稳定性;钒元素的加入能够增加粉末的均匀性、细化晶粒、加速合金化过程以及增加合金相的耐热稳定性,因此,钒部分替代铌制备FeMB纳米晶软磁材料具有明显的可行性和经济效益。

加拿大不列颠哥伦比亚大学材料科学与工程专业本科培养计划的分析

分析了加拿大不列颠哥伦比亚大学材料科学与工程专业本科生的培养计划,通过对其材料工程系的课程设置、学业方向、部分课程大纲和教学情况比较分析发现,该校在课程设置上偏向于传统金属材料,但同时也开拓了新的研究方向和课程方向;在专业基础课的设置方面,注重讲授基础知识及其在材料研发中的应用。该校按照材料大类的思路对本科生进行培养,对中国材料科学与工程专业本科生的培养及课程体系的优化具有很好的借鉴作用。

FeB4Nb7B9纳米晶粉末热处理特性的研究

通过DTA、SEM和TEM观察对Fe84Nb7B9纳米晶粉末热处理特性进行了研究。结果表明：机械合金化可以制备晶粒尺寸在10nm以内的纳米晶粉末，该粉末在100～850℃退火，晶粒尺寸保持在纳米级，并且没有新相生成，表现出良好的热稳定性。其中100～350℃退火纳米晶粒保持在15nm左右，为后继采用低温压型技术制备块状纳米晶材料提供了理论依据。

Cu-Al-Mn形状记忆合金的热循环特性

通过电阻-温度曲线测量、金相组织观察和X射线衍射分析研究了热循环对高M_(?)点Cu-11.9Al-2.5Mn(质量分数,％)形状记忆合金马氏体相变的影响。研究结果显示该合金在热循环过程中相变点下降,但仍有较高的高温稳定性和耐热性。这是由于合金马氏体结构(β=89.6°)与N18R非常接近,抑制了M18R→N18R的转变过程与循环中位错积累共同作用的结果,而两者实质上都与有序度的改变有关。

机械合金化制备不同粒子弥散强化铜合金的研究

概述了利用机械合金化法制备不同陶瓷粒子弥散强化铜合金的工艺过程以及弥散强化铜合金的组织结构和性能。讨论了弥散强化铜合金强化相的选择原则 ,以及此合金的应用前景。

低浓度Cu-Al_2O_3弥散强化铜合金退火特性的研究

采用短流程工艺制备了低浓度Cu Al2 O3弥散强化铜合金 ,通过力学性能测量、金相、扫描电镜断口研究了该合金的退火特性。发现该合金 80 %冷轧后进行退火 ,强度和硬度随退火温度的升高不断降低 ,伸长率则不断升高 ,到 4 0 0℃下降和升高速率加快 ,说明合金已发生再结晶 ;退火温度升高到70 0℃以后强度和硬度有所升高 ,而伸长率基本保持不变。组织观察发现 90 0℃退火后的再结晶晶粒比70 0℃的小 ,产生细晶强化 ,强度增量与实验所测增量基本一致 ,并利用回复再结晶理论对其进行了解释 ;合金拉伸断口随着退火温度的升高韧窝尺寸和深度都增加 ,但是 90 0℃韧窝尺寸较 70 0℃的要小。

原位复合法制备纳米粒子弥散强化铜合金研究进展

分析讨论了制备纳米弥散强化铜合金的几种重要原位复合法,其中包括内氧化法、碳热还原法、喷射沉积法和机械合金化法,以及不同因素对弥散强化铜合金性能的影响。简要指出了制备纳米弥散强化铜合金的发展方向。

新型FeMB系纳米晶软磁材料的成分设计

运用Miedema理论,系统计算Fe,B与Cu,Mo,Ni,Cr,V,Ga,Nb,Hf和Zr等元素形成合金系时的热力学性质。运用理想溶液理论,计算1 600 K时该二元合金系的过剩Gibbs自由能、过剩熵和活度。结果表明,在FeMB体系中,Fe-Zr-B的混合焓最小;1 600 K时Fe-M-B体系的过剩Gibbs自由能与其混合焓相似,其过剩熵趋近于零,活度相对于理想溶液偏差极小,在实际应用中可忽略不计。

Cu-25Al-3Mn形状记忆合金淬火态马氏体亚结构特征及其在加热过程中的变化

利用透射电镜、选区电子衍射等手段研究了Cu 2 5Al 3Mn形状记忆合金淬火态马氏体亚结构特征及其在加热过程中的变化。实验合金淬火态马氏体内部亚结构为 (12 1) 2H孪晶 ,该合金马氏体中产生T谱的孪晶是一些具有不同厚度的、平行入射电子束的片状非相干散射体 ,孪晶亚结构中最薄孪晶片厚度小于 2 .0 2nm ;在加热过程中 ,部分 2H马氏体向 18R马氏体转变 。

Cu-25Al-3Mn合金马氏体结构及其内部缺陷

利用金相观察、Ｘ射线衍射、透射电镜分析等方法研究 Ｃｕ－２５Ａｌ－３Ｍｎ（原子分数，％）合金马氏体结构． 确认该合金淬火态为有序Ｍ２Ｈ型马氏体，其基面原子分布为：Ａｌ原子占据顶角；Ｃｕ原子占据面心；原子占据ｂ边中点，其点阵常数 ａ＝０．４４５９ ｎｍ，ｂ＝０５２７９ ｎｍ，ｃ＝０．４２４１ ｎｍ，β＝８８６４°合金马氏体内发现有由变体群形成的一种三角形组态及其它复杂组态．

Cu-Al-Mn合金马氏体结构及其在时效过程中的变化

利用X射线衍射、透射电镜观察等方法研究了Cu 11 9Al 2 5Mn合金的马氏体结构及其在时效过程中的变化。该合金淬火态马氏体为单斜 18R结构 (M18R) ,点阵常数为 :a =0 4 4 75nm ,b =0 5 2 2 9nm ,c=3 815nm ,β =89 6°。特点是单斜角β很大 ,已非常接近正交 18R结构 (N18R) ;马氏体内存在两种类型的面缺陷 ,一种是基面堆垛层错 ,另一种是非基面堆垛层错 ;时效时马氏体由单斜向正交转变的过程在一定程度上受到抑制 ,因而具有较高的抗马氏体稳定化的能力。

机械合金化制备Cu-0.5wt%Nb合金组织与性能的研究

采用机械合金化法制备了Cu-0.5wt%Nb纳米弥散强化铜合金。通过金相、透射电镜观察了该合金粉末态、冷轧态及不同温度退火后合金的组织结构变化。通过测量该合金不同状态的硬度及相对电导率,实验结果表明,其冷轧态硬度较高(可达160kg/mm2),随退火温度升高硬度呈缓慢下降趋势;900℃退火后,硬度仍可达91kg/mm2,表明此合金抗高温软化性能较好。此外该合金相对电导率最高可达89%IACS,这进一步说明利用机械合金化法制备的Cu-0.5wt%Nb合金具有优越的综合性能。

预处理工艺对双辊铸轧3003铝合金再结晶行为的影响

对双辊铸轧3003铝合金板材进行了3种预处理退火,研究不同预处理工艺下的冷轧板材在380～500℃退火时晶粒组织和再结晶织构的变化规律。结果表明:最优化预处理工艺为610℃/12h+460℃/12h,高温阶段第二相尺寸发生粗化,低温阶段基体中Mn的过饱和固溶度显著降低,两者均有利于提高后续退火时的再结晶形核率。500℃退火时,在粗大第二相的附近产生了粒子诱发形核机制,降低了再结晶织构强度;并且退火时几乎不存在析出,析出相对再结晶形核的抑制作用甚微,从而得到了晶粒细小、织构弱的再结晶组织。

低浓度Cu-Al_2O_3弥散强化铜合金拉伸断裂特性的研究

通过力学性能测量、金相以及SEM观察对不同状态低浓度Cu-0.23vol%Al2O3弥散强化铜合金的断裂行为进行了研究。结果表明:合金经过单向冷轧变形后,无论是冷轧态还是退火态纵向强度、伸长率均高于横向。纵向工程应力-应变曲线仅发生一次断裂,但是横向工程应力-应变曲线却出现“二次断裂”现象。出现“二次断裂”现象的原因可能是,经冷轧变形后的弥散强化铜合金组织呈纤维状,而纤维界面为弱结合面,裂纹易于在界面上形成和扩展,在横向拉应力作用下极易导致几层纤维组织优先被“劈开”,出现“一次断裂”;在继续拉伸过程中其他部位不断“劈开”,合金的工程应力-应变曲线出现“二次断裂”现象,并给出了纵横向拉伸断裂模型图。

低浓度Cu-0.5% Nb纳米弥散强化铜合金退火行为的研究

为了获得具有高强、高导及良好抗高温软化性能的铜合金,用机械合金化法制备了Cu-0.5%Nb纳米弥散强化铜合金.采用力学、电学性能测量、金相、透射电镜观察对该合金退火行为进行了研究.研究表明:随着退火温度的升高,合金硬度呈下降趋势,在900℃以下退火以回复过程为主.该合金相对电导率随退火温度升高而升高,400℃时达到峰值89%IACS;随后不断降低,到800℃时由于Nb的回溶量增加,其降低速率开始加快.TEM观察表明,该合金冷轧态位错密度很高,随退火温度升高不断降低.纳米Nb粒子可强烈阻碍晶界和位错运动,900℃退火后基体仍以亚晶组织为主,合金抗高温软化性能较好.

晶粒尺寸及取向对AZ31合金板材室温拉伸塑性变形与断裂机制的影响

对AZ31镁合金轧制态板材分别在473~673 K温度范围退火1 h以获得不同初始显微组织。通过金相显微镜、背散射电子衍射分析(EBSD)和力学试验机,研究晶粒尺寸和取向分布对合金板材室温单向静拉伸过程塑性变形和断裂机制的影响。结果表明,晶界取向角呈连续分布有利于晶粒协调塑性变形。随着晶粒尺寸的降低,晶界对室温塑性变形的贡献增大,晶界与位错滑移和孪生的交互作用增强。对于取向角均呈连续分布的473 K和573K退火态板材,平均晶粒尺寸分别为3.6μm和9.5μm,塑性变形主导机制由晶界滑动和位错滑移转变为晶界滑动、位错滑移和孪生,断裂机制由微孔聚集型转变为微孔聚集型和解理型混合型断裂方式。673 K退火态板材的平均晶粒尺寸达22.9μm,塑性变形主导机制为位错滑移和孪生。此时,由于晶界取向角呈离散分布,晶粒协调塑性变形能力差,断裂机制转变为解理断裂。