中国矿业大学材料学院的办学指导思想及办学思路

围绕我校创建多科性、研究型高水平大学的发展目标,结合学校关于“两个思考”和“三个规划”的大讨论,充分认识并深刻理解材料学科对我校的多科性发展目标所起的作用。通过对办学定位进行认真讨论,探讨材料学院办学指导思想及办学思路。

材料成型及控制工程实践创新建设新模式研究

针对面向高校专业认证、教育综合改革和社会发展"三面向"需求的大环境,提出加强高校学生实践创新能力培养的"三结合"和"三贯通"模式。首先对高校实践创新能力培养的意义和培养现状进行了相关论述,总结出切实可行的两大培养模式;其次对基于专业基础课、专业综合实验和课外创新实践的"三结合"模式进行展开,论述了三者之间的相互关系和各个环节的重要作用;通过对"三贯通"模式的研究,阐明了专业主干课、生产实习和毕业设计之间的衔接作用;最后结合实际情况,明确了"三面向"模式下各组成部分的具体要求和重要意义。总之,本文所述"三三三"新模式必将促进高校对学生实践创新能力的培养。

工程教育认证背景下的《材料科学基础》课程考核方式改革

为了适应工程教育认证背景,培养实用化人才,针对《材料科学基础》课程进行了考核方式改革探索。基于过程考核、方式多样化、面向实际问题、社会环境责任、团队责任等考量,重构考核体系,使课程考核方式更加实用化。

材料科学与工程专业认识实习改革与思考

该文介绍了近年来中国矿业大学材料科学与工程专业的认识实习的组织,改革以及实习基地建设等方面的工作。认识实习一直以来都是材料科学与工程专业重要的教学环节,得到多方的关注。该文对该专业认识实习的现状进行了分析与研究,发现存在的问题,并对所存在的问题进行改革与实践,取得良好的效果。实践证明,认识实习的开展对于培养学生对该专业的兴趣,理论与实际相结合的能力都具有积极的作用。

材料科学与工程专业校外实习基地的建设与探索

就中国矿业大学材料科学与工程专业认识实习基地的建设进行了探讨。对工程机械行业、新能源行业、煤矿机械行业以及具有区域优势的实习基地进行了介绍,并对运行管理实习基地的方法进行了说明。

基于材料专业大类培养模式下教学体系构建的探索

针对以往专业划分过细,专业教育知识面太窄,工程实践较薄弱的问题。开展大类培养模式下材料专业教育体系建设势在必行,本文从面向大类材料专业,培养宽基础、高素质、强能力的创新型人才教学体系进行了构建研究,这些培养方案的施行,在本科生创新人才培养中取得了一些实效,为形成特色鲜明的大类材料专业培养教学体系奠定了坚实的基础。

材料成型及控制工程专业本科专业模块设计思考

结合我国高等教育改革的现状,以"厚基础、宽口径、重实践、明方向、强适应"为原则,在深入理解专业内涵的基础上,对材料成型及控制工程专业的专业模块设计进行了初步的探讨,并对各个模块的特点,课程设置,就业前景做了简要的说明。

采用熵工程技术改善SnTe基材料的热电性能

SnTe相比于PbTe在热电领域更具有应用潜力,原因是可以减少Pb对环境的毒性作用.但SnTe化合物带隙宽度小,本征Sn空位浓度(nv(Sn))大,因此,本征SnTe具有太大的载流子浓度(~10^(21) cm^(-3)).改善SnTe材料的热电性能有多种方法,但本次工作以熵工程技术为指导分步设计材料成分.第一步,与5%的GeTe形成Sn_(0.95)Ge_(0.05)Te合金以增大外加元素或化合物的固溶度;然后,Sn_(0.95)Ge_(0.05)Te与5%n-型Ag_(2)Se固溶以进一步降低SnTe的p-型载流子浓度;第三步,采用Bi/Sn等摩尔置换形成(Sn_(0.95-x)Ge_(0.05)Bi_(x)Te)_(0.95)(Ag_(2)Se)_(0.05)(x=0—0.1)合金,以进一步增大固溶体的构型熵(ΔS).经过多组元固溶后,共增加构型熵ΔS=5.67 J·mol^(-1)·K^(-1)(x=0.075),从而大大降低了载流子浓度和热导率,使得最大热电优值(ZT)从本征SnTe的约0.22提高到约0.80(x=0.075).证实了熵工程技术是一种能改善SnTe化合物热电性能的有效机制.但实验结果也说明,虽然熵增对材料的热电输运机制有较大影响,但熵增机制需要与其他机制协调才能大幅提高材料的热电优值.

镍基高温合金材料的研究进展

半个世纪以来,我国发展和形成了许多镍基高温合金体系,以满足日益增长的动力、运输、航空以及航天等工业的需要,特别是镍基高温合金的发展为我国航空发动机性能的大幅度提高做出了重大贡献。简单介绍了镍基高温合金的发展历程,综述了近年来镍基高温合金的研究进展,并探讨了镍基高温合金的应用和发展趋势。

“新工科”背景下材料专业实践教学体系探索

从"新工科"对材料类专业实践教学改革的现实意义出发,阐述了构建基于"新工科"的创新型实践教学体系,确立实践教学标准,优化创新实践教学内容,改革实践教学手段和教学方法,建立健全实践教学保障体系的依据与实施方式。实践表明,实践教学是培养材料类专业学生创新意识、工程素质、工程实践能力的主渠道。

石墨烯/尖晶石LiMn_2O_4纳米复合材料制备及电化学性能

采用溶胶凝胶法和还原氧化石墨法制备尖晶石LiMn2O4纳米晶和石墨烯纳米片,并采用冷冻干燥法制备了石墨烯/尖晶石LiMn2O4纳米复合材料,利用XRD、SEM、AFM等对其结构及表面形貌进行表征;利用CV、充放电、EIS研究纳米复合材料的电化学性能和电极过程动力学特征。结果表明:纳米LiMn2O4电极材料及其石墨烯掺杂纳米复合材料的放电比容量分别为107.16 mAh.g-1,124.30 mAh.g-1,循环100周后,对应容量保持率为74.31%和96.66%,石墨烯可显著改善尖晶石LiMn2O4电极材料的电化学性能,归结于其良好的导电性。纳米复合材料EIS上感抗的产生与半导体尖晶石LiMn2O4不均匀地分布在石墨烯膜表面所造成局域浓差有关,并提出了感抗产生的模型。

二硅化钼材料复合强韧化的研究进展

MoSi_2因其优异的性能而被认为是最有前途的高温结构金属间化合物,但是低的室温韧性和高温强度限制了其作为高温结构材料的应用,第二相陶瓷复合化是一种有效的低温增韧和高温补强的方法。介绍了复合强韧化 MoSi_2所取得的成果,着重对氧化物、碳化物、氮化物和硼化物增强 MoSi_2材料进行了总结和评述,最后认为多元复合化是未来研究的方向。

玻璃粉/尼龙1010复合材料摩擦学性能研究

将玻璃粉碎成微米级颗粒,作为增强材料,用硅烷偶联剂KH-550对玻璃粉进行表面处理,充填尼龙1010.制备了玻璃粉/尼龙1010复合材料,在环一块磨损试验机上研究了复合材料的摩擦学性能,使用邵氏硬度计测量了复合材料的硬度.借助SEM进行摩擦表面分析.试验结果表明:玻璃粉充填尼龙1010能降低复合材料的摩擦系数,w(玻璃粉)为25%时摩擦系数最小;w(玻璃粉)为20%时,磨损率仅为尼龙的18%.玻璃粉在一定含量的范围内能提高复合材料硬度.

LiTi_2(PO_4)_3/C复合材料的制备及电化学性能

采用聚乙烯醇(PVA)辅助溶胶-凝胶法合成了具有Na+超离子导体(NASICON)结构的LiTi2(PO4)3/C复合材料.运用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、充放电测试、循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)等对其结构形貌和电化学性能进行表征.实验结果表明:合成的LiTi2(PO4)3/C具有良好的NASICON结构,首次放电容量为144mAh·g-1.电化学阻抗谱测试结果显示,LiTi2(PO4)3/C复合材料电极在首次嵌锂过程中分别出现了代表固体电解质相界面(SEI)膜及接触阻抗、电荷传递阻抗和相变阻抗的圆弧,并详细分析了它们的变化规律.计算了Li+在LiTi2(PO4)3中嵌入/脱出时的扩散系数,分别为2.40×10-5和1.07×10-5cm2·s-1.

Ag_3PO_4/ATP纳米复合材料的制备及可见光催化性能研究

以天然矿物凹凸棒石(简称ATP)为载体,在其表面原位生成纳米Ag3PO4,制备Ag3PO4/ATP复合光催化剂。利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(Uv-vis DRS)等测试方法对复合材料的表面结构、形貌、光响应性能进行了研究。结果表明:Ag3PO4/ATP复合光催化剂中Ag3PO4以纳米微球均匀分布在ATP表面,平均直径12.5 nm。进一步通过150 W碘钨灯下降解甲基橙(MO)的实验,研究了光催化材料的可见光催化性能。实验结果表明,Ag3PO4、Ag3PO4/ATP在可见光下具有光催化活性,Ag3PO4/ATP的光催化性能优于Ag3PO4,2.5 h对甲基橙的降解率达到93.4%。

氮离子注入生物医用金属材料的表面性能研究

采用D/MAX-ⅢB型X射线衍射仪、X射线能谱仪、S-3000N型扫描电镜、HXD-1000TML/LCD数字式显微硬度计、CETR微观多功能磨损实验机和CHI660A电化学工作站对经N离子注入的316L奥氏体不锈钢和Ti6Al4V合金的组织、硬度、耐磨性和耐蚀性进行了研究。结果表明,316L奥氏体不锈钢和Ti6Al4V合金经离子注入后,注入层硬度提高,摩擦系数降低,耐磨性提高,抗腐蚀性增强;且离子注入后Ti6Al4V合金的综合性能明显优于316L不锈钢,钛合金注入N离子的剂量为3.4×1017ions/cm2时,注入层的硬度、耐磨性和耐蚀性综合性能最好。

添加TiO_2对镍铁尖晶石惰性阳极材料性能的影响

为了提高惰性阳极材料的性能,本文尝试在合成镍铁尖晶石过程中掺杂一定量TiO2。采用高温固相反应法在1200℃下烧结6h,制备掺杂TiO2的镍铁尖晶石惰性阳极材料。研究了掺杂TiO2对试样密度、电导率和腐蚀率的影响。研究结果表明,掺杂TiO2后NiFe2O4的晶格产生畸变,从而TiO2促进烧结,提高材料的密度。并且由于Ti4+离子取代Fe3+离子,产生导电电子,改善了NiFe2O4惰性阳极材料的导电性。添加0.5%TiO2可降低材料的腐蚀率,但随着添加量的增加腐蚀率也增加,说明TiO2对材料的抗腐蚀性不利。经研究发现腐蚀率降低的原因是腐蚀过程中NiFe2O4分解产生的Fe2O3与电解质中Al2O3反应生成了FeAl2O4。综合考虑TiO2对材料各性能的影响,最终确定掺杂量为0.5%。

氧化锌晶须填充尼龙1010复合材料的摩擦磨损性能

采用模具挤压成型的方法制备了氧化锌晶须填充尼龙1010复合材料,使用纳米力学测试系统测试了不同含量氧化锌晶须复合材料的硬度和弹性模量,在UMT试验机上考察了复合材料的摩擦磨损性能,然后对磨损表面进行了SEM观察。结果表明:复合材料的硬度和弹性模量随氧化锌晶须含量的增加而增大;ZnOw在保持尼龙1010摩擦生能的同时,可使其耐磨性能提高60％左右。纯尼龙的主要磨损机制为粘着磨损和熔融,填充ZnOw后复合材料的磨损机制转变为疲劳剥层。

UHMWPE/HA复合关节材料的生物摩擦学研究

采用热压成型工艺制备了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)/羟基磷灰石(HA)复合关节材料,利用人工髋关节模拟磨损试验系统(MTS),研究了该类复合材料与CoCrMo合金组合关节在人血浆润滑条件下的摩擦磨损性能。实验结果表明,添加HA能有效提高UHMWPE关节材料的表面硬度,降低其磨损率。人血浆润滑条件下,UHMWPE及其复合材料的磨损机制主要表现为研磨磨损和疲劳磨损,磨损颗粒尺寸随HA粉体添加量的增加而增大。

以专业认证为导向的材料专业认识实习教学改革

实践教育教学的目的在于培养学生对复杂工程的解决能力,材料专业的实践教育教学是当前工程教育的一个重要内容。认识实习作为材料专业实践教育教学之一,以学生为中心、以产出为导向和持续改进为三大基本理念,从转变教学培养目标、优化教师资源配置、细化整个实习过程、精准对接实习单位及大幅提高实习经费等方面进行了改革,使认识实习从重实习形式到重实习内容,从重知识数量的机械补充到重知识结构的优化整合,为学生进一步学习专业课程,培养学生解决复杂工程问题能力打下基础。