“院为实体”背景下二级单位实验室安全管理工作模式探索——以上海交通大学材料科学与工程学院为例

“院为实体”改革对高校二级单位的管理工作提出了更高的要求,尤其在实验室安全管理方面,事关师生安全,对学院的发展具有举足轻重的作用。本文以上海交通大学材料科学与工程学院的实验室安全管理方法为例,分析了学院在实验室安全管理中遇到的问题,在制度建设、经费投入、安全培训等方面采取了一系列创新性、针对性的举措,从而在最大程度上消除存在的安全隐患,实现了学院实验室的安全、稳定运行,同时也为其他高校实验室的安全管理提供参考。

产教融合全过程合力育人体系的探索与实践——以上海交通大学“材料工程”专业为例

在全日制专业学位研究生教育蓬勃发展的背景下,上海交通大学"材料工程"专业充分依托学科优势,大力推进产教融合,提出构建"专业学位硕士全过程合力育人体系"。该体系以"对接国家需求、培育行业情怀"为核心,重点强化课程体系、实践基地和育人团队建设,并在学生创新精神和实践能力培养方面取得显著成效,为专业硕士合力育人培养提供了有益的经验和范式。

庆祝上海交通大学材料科学与工程学院建院70周年专刊前言

材料是人类文明发展的里程碑,是科技进步的物质基础。上海交通大学是中国最早建立材料科学与工程学科的高校之一。上海交通大学材料科学与工程学院自1997年由材料科学系和材料工程系合并而成,所属的金属热处理专业在1952年就已设立。学院拥有一级学科“材料科学与工程”,是国内首批国家重点一级学科,2017年被列为教育部双一流重点建设学科。2021年QS材料学科排名升至第20位,连续十多年入围ESI 1‰学科。

碳纳米管增强铝基复合材料界面与晶粒调控研究进展

随着碳纳米管增强铝基复合材料制备工艺的不断完善,碳纳米管的难分散问题被妥善解决,复合材料的强度有所提高,但复合材料的高模量、高强度没有得到充分利用,并出现“强度–塑性”倒置现象。本文总结了近年来对碳/铝复合材料界面结构、晶粒结构与复合构型设计的调控手段,讨论了界面结构强度对碳纳米管载荷传递效率的影响,分析了出现倒置现象的原因,并针对复合材料塑韧性差的问题,提出了调控思路,为制备强度高、韧性强的碳纳米管增强铝基复合材料提供依据。

光伏:能源可持续到材料可持续

可持续发展理念已经成为人类社会发展的核心.在能源可持续方面,人们努力增加可再生能源的用量;然而,太阳能光伏产业经过20余年的蓬勃发展,初期建设的光伏电站组件即将迎来“退役潮”.巨量退役光伏组件给环境带来巨大压力,光伏资源可持续2.0概念可能是解题之钥.论述退役光伏组件结构以及含有的有价元素;指出运输成本高,乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)剥离难及含F背板回收污染严重等棘手问题;对退役光伏组件回收的阻碍作用.对光伏资源可持续2.0概念框架下的集装箱式源头拆解理念、超临界发泡组件背板技术、光伏硅废料提纯技术及其合金化工艺进行系统的评述.最后,基于材料2.0概念,对退役光伏组件资源化利用的发展趋势进行展望,可为研发更加绿色高效的退役光伏组件再利用技术,提供一定的参考.

高强韧抗疲劳TiB_(2)/7050Al复合材料组织与性能研究

原位自生铝基复合材料具备轻质、高模量和高强度,是实现装备结构轻量化的关键材料之一。塑性加工变形量是决定铝基复合材料组织和性能的重要因素。本文以三种典型截面规格型材为载体,研究了挤压变形量对热挤压制备Ti B_(2)/7050Al复合材料组织结构与力学性能的影响规律与作用机制。采用扫描电子显微镜与背散射电子衍射技术,分析了复合材料内颗粒分布与三维晶粒结构,及其与挤压变形量的演化规律,讨论了复合材料不同组织结构下的室温拉伸性能与抗疲劳性能。结果表明:Ti B_(2)/7050Al复合材料型材同时具备高弹性模量(78~84 GPa)、高强塑积(6588 MPa·%)与高疲劳极限(289 MPa),将在航空航天等领域具有广泛的应用前景。

钛基石墨烯复合材料的分散性、界面结构及力学性能

石墨烯由于独特的结构和优异的力学、导电、润滑等性能,被认为是理想的金属基复合材料的增强体。将石墨烯作为增强体增强钛基复合材料有着巨大的应用潜力。然而,石墨烯的分散性及其与钛基体的反应是制约获得高性能石墨烯增强钛基复合材料的难点。本文综述了钛基石墨烯复合材料的分散性、界面及力学性能的研究进展。钛基石墨烯复合材料通常采用粉末冶金法制备,石墨烯能较均匀地分散于复合材料组织中,但当石墨烯添加量过多时仍会出现团聚现象。石墨烯与钛基体易发生反应生成TiC,通过固化烧结工艺的改进、基体复合化、石墨烯表面改性以及原位自生等方法可以有效地抑制界面反应并提高界面结合力。随着石墨烯含量的增加,钛基石墨烯复合材料的压缩、拉伸强度与硬度一般呈现先增大后减小的趋势。石墨烯增强钛基复合材料的强化机制通常以载荷传递强化为主,但有些情况下由石墨烯引起的位错强化、细晶强化及奥罗万(Orowan)强化效果也较为显著。

航空航天领域用增材制造金属材料的研究进展

从航空航天领域对增材制造金属材料的需求出发,介绍了增材制造金属材料在航空航天领域的应用以及市场规模。评述了铁基合金、镍基合金、钛合金、铝合金等增材制造合金的微观组织和力学性能。总结了4种增材制造合金在航空航天领域关键零件中的典型应用实例。指出了航空航天领域用增材制造金属材料存在的问题及未来的研究方向。

SiCp/Al复合材料焊接综述

为实现SiCp/Al复合材料的高质量可靠焊接,推广SiCp/Al复合材料在各领域的应用,调研了国内外SiCp/Al复合材料不同焊接方法的研究现状。在熔化焊方面,国内外学者通过调整工艺参数、在焊缝中加入Ti元素发生诱发反应等方法,抑制了焊缝中Al4C3针状脆性相的形成,从而提高了焊接接头的力学性能。在搅拌摩擦焊方面,国内外学者针对不同材料设计了专用的焊接搅拌头,以保证它们具备高耐磨性与足够的冲击韧性,在焊接过程中不出现破损情况;关注了焊接过程中焊接头转速、焊接速度、轴向力与热输入等因素,以获得力学性能优秀、晶粒细小均匀的焊接接头。在扩散焊方面,国内外学者探究了中间夹层对焊缝界面间原子相互扩散的促进作用;采取不同工艺参数,以外加超声或电子束表面加热等方式促进了原子间的相互扩散,以获得力学性能优异的焊接接头,提高焊接效率。在钎焊方面,国内外学者通过探究钎料与SiCp/Al复合材料之间的润湿性来组合钎料与钎剂,通过化学腐蚀处理表面暴露颗粒增强相、在复合材料表面电镀金属等方法来增大钎料与增强相的润湿性、解决钎料铺展受阻的问题,以进一步提高钎焊焊接接头质量。

16MnDR转向架材料焊接接头断裂韧度研究

轨道交通转向架承载车身重量及传递机车的牵引力和各种冲击载荷,对其焊接接头的断裂韧度性能具有较高要求。文中首先针对转向架焊接接头的组织和力学性能进行表征,并采用单试样法测试了焊缝和母材的断裂韧度,结果表明,焊缝中心处硬度较低约185HV,焊缝的抗拉强度(482 MPa)略低于母材的(492 MPa)。焊缝具有较高的断裂韧度值370 MPa·m^(1∕2),略低于母材460 MPa·m^(1∕2),其主要原因是由于焊缝内析出珠光体数量较少而铁素体数量较多。转向架接头较高的强度和断裂韧度为转向架长期服役提供安全保障。

金属材料可持续发展实施策略--以铝合金为例

金属材料是人类社会发展的战略资源,在国内矿产资源日趋减少及国际资源竞争加剧的背景下,寻求金属材料的可持续发展是保障我国资源安全、满足工业需求的必要措施。铝合金作为第二大金属材料,由于耐蚀性好、回收再生能耗污染小,是最具有回收再生价值的金属材料,但在铝合金可持续发展中存在降级回收这一问题。本文从回收与再生角度进行分析,提出精细化分选与强化提纯除杂的方向,考虑到全生命周期循环,对未来的铝合金设计方向及服役过程加以综述,最后对铝合金未来可持续发展进行了展望,期望以铝合金为代表,为金属材料可持续发展的实施策略提供参考。

基于光热纳米材料的热信号侧向层析技术研究进展

侧向层析检测(LFA)由于简单、快速、便携、成本低廉等优势在疾病快速诊断筛查领域得到了广泛应用。然而,随着医学检验的发展,传统的LFA越来越难以满足其对高灵敏度检测的需求。许多新型功能纳米材料已被引入LFA作为信号标签来实现其高灵敏度检测,其中基于光热纳米材料的热信号LFA技术具有信号稳定、可探测检测线内所有标签信号、成本低、灵敏度较高等优势,近年来得到了快速的发展。建立热信号LFA的核心问题是用于热信号标签的理想光热纳米材料的开发与应用。本文介绍了光热效应的机制和几种典型光热纳米材料的性能特点,然后综述了近年来基于光热纳米材料构建的热信号LFA及其读卡设备设计开发的研究进展,最后总结了热信号标签材料的评价标准和LFA读卡设备开发改进的方向。希望本文的系统介绍可以助力基于光热纳米材料的热信号LFA技术的未来发展。

分子动力学模拟及其在材料科学中的应用

综述了分子动力学模拟技术的发展,介绍了分子动力学的分类、基本原理、原子间势函数的发展及势参数的确定、相关有限差分算法、初始条件和边界条件的选取、平衡系综及其控制、感兴趣量的提取以及分子动力学模拟在材料科学中的一些应用。

材料科学的一个新生长点——生态材料学

针对材料产业的现状和发展趋势 ,提出了生态材料学的概念 ,即生态材料学是关于材料及材料循环过程与生态环境相互作用的科学 ,其目的在于使材料在满足所需性能的前提下 ,具有优良的生态环境协调性 .分析了生态材料学的基本思想和主要研究内容 ,给出了环境负荷表达式和材料科学与工程的新判据 .以铝合金熔体纯净化生态处理工艺为例 ,指出了材料科学与工程的发展方向 .

材料学院公共平台设备开放共享现状与绩效评价

仪器设备是高等学校开展教学、科研及承担社会服务的必要条件,是培养高层次人才的重要工具,也是学校硬件实力的具体体现。材料学院的公共平台采用通用设备共享模式,实现对外检测分析服务和人才培养。通过对公共平台的共享设备进行指标体系构建,得到装备水平、利用水平、共享水平和人才培养指数水平。对于仪器设备开放共享的现状和实证研究,可加强开放共享、服务创新,提高科研基础设施和仪器设备的使用效益,并为设备采购提出政策性建议,使资源配置合理化,以便更好地为教学、科研服务。

材料学院仪器设备开放共享与效率评估研究

针对上海交通大学材料学院通用科学仪器设备共享的现状,基于实验预约管理系统采集各决策单元相应的数据,利用数据包络模型建立实验室仪器设备开放共享的效率评价体系。以设备投入和人员投入为输入指标,以共享水平、收益水平和人才培养为输出指标,为实验室资源开放共享选定了一种较客观的量化评价方法,使实验室评价更加正规化、科学化、系统化,为材料学院实验室开放共享绩效的提升提供指导性的参考依据。

航空发动机复合材料声衬声学模型构建及吸声性能仿真

声衬是降低发动机噪声的重要组件。本工作计算不同流场状态下管道模态声源特征,并以此作为Actran软件背景流场计算及声传播计算的输入边界,建立声传播模型,研究单自由度声衬与双自由度声衬消音板孔直径、孔间距、蜂窝高度和消音板厚度4种结构参数对吸声效果的影响规律。仿真结果表明:两种自由度声衬都表现出在一定孔直径范围内穿孔直径越小,吸声性能越好的现象;孔间距、蜂窝高度和消音板厚度对吸声性能的影响随频率变化;在2500 Hz以上双自由度声衬耗散功率较大,吸声效果好。通过在流管实验对比验证,比较不同结构声衬在不同激励源下的传递损失,得到合理可信的仿真方法。

基础理论与前沿研究相结合——工程材料学教学体会

通过将基础理论与前沿研究相结合,在向学生讲授基础理论的同时,结合实际科研经验,让学生了解相关领域最新的研究成果,提升学生对课程内容的认知程度。学生通过完成工程材料领域相关的调研课题,能够将理论与实际联系起来,促进其独立思考。

Roberts-Austen在材料科学中的主要贡献

绝大部分材料显微组织的演变过程都依赖于扩散行为,而相图则是用于判定显微组织演变是否达到平衡状态的工具。因此,参与材料科学之旅的人们应该携带两件必需品:地图(相图)和列车时刻表(原子扩散系数表)。本文简要介绍了在材料科学发展初期,英国杰出的冶金学家Roberts-Austen对建立扩散和相图理论所起的关键作用,也展示了工业革命背景下,学者们是如何把具体的技术难题凝练为抽象的科学问题的经验。

高端新材料智能制造的发展机遇与方向

发展智能制造是我国制造业创新升级的主攻方向,高端新材料是支撑高端装备和重大工程需求的核心材料,推动智能制造与高端新材料制造紧密结合,对提升高端新材料制造能力,满足重大装备对高端新材料的需求,具有重要意义。本文深入分析了高端新材料智能制造的必要性,在分析面向高端新材料的高性能制造、复杂构件的整体化与轻量化制造、高端构件的一体化与低成本绿色制造等特征基础上,总结了传统“试错法”研发模式在材料制造领域遇到的主要问题与挑战,分析了数据驱动的高端新材料智能制造研发模式带来的重大变革与机遇,并以材料智能加工成形为例,全面梳理了亟需发展的共性关键技术及其发展方向。本文从加强关键技术研究、构建创新体系、创新学科交叉人才培养和加快成果转化等方面,提出了加快发展高端新材料智能制造的对策建议,以缩短与国外先进水平的差距,支撑我国材料产业的升级换代和跨越式发展。