大类招生背景下的新生入学教育工作——以北方工业大学机械学院为例

大类招生作为一种培养高素质、复合型、创新性人才的模式在全国高校已经被普遍采用。本文从大类招生的学生管理实践出发,讨论了在大类招生背景下新生教育管理工作面临的问题,并根据实践经验提出自己的建议。

“材料科学基础”课堂互动教学实践探索--以北方工业大学材料专业为例

以北方工业大学材料科学与工程专业专业课《材料科学基础》课程为例,针对学生课堂学习自主性较差、授课效率偏低的问题,实施了包含多项互动措施的教学实践探索,具体措施包括小班授课、自制教具(含学具)设计与使用、互动教学环节设计等。从课堂效果、学生成绩和评教结果三个角度,讨论了互动教学带来的影响效果,总结经验并提出反思。

面向材料基因工程的人工神经网络研究

介绍了人工神经网络的基本原理,概述了三种典型人工神经网络模型的特点及其在材料基因工程领域中的应用范围。当实验数据充足,可选择RBF人工神经网络;当需要提供较强的理论依据以及实验数据少的情况下,BP神经网络是比较优先的选择;当遇到分类与识别问题时可应用自组织竞争神经网络。

全胶材料铅酸蓄电池的工业需求及设计

围绕电动自行车全胶材料铅酸蓄电池的工业需求及设计研发,从电池内部结构设计、生极板预处理工艺、胶体配方等多个方面进行了深入地研究,得到了大量可靠的实验结果。实验结果表明：全胶材料铅酸蓄电池可以满足电动自行车的工业需求,能够很好地解决电动自行车电池目前存在的问题,有效提高其使用性能。

化学机械抛光过程低k/铜表面材料去除机制及损伤机制研究进展

针对低k介质/铜表面在平坦化加工中极易造成材料界面剥离、互连线损伤和表面不平整等问题,国内外学者对CMP过程中的材料去除机制以及损伤机制开展了大量的研究工作。对集成电路平坦化工艺——化学机械抛光过程中低k介质/铜界面的力学行为和摩擦损伤特性研究进展进行综述,介绍异质表面的材料去除行为及去除理论研究现状;展望了化学机械抛光过程低k介质/铜表面去除机制研究的研究趋势,即通过对异质界面的分子原子迁移行为研究,揭示异质表面的微观材料去除机制及损伤形成机制,最终寻找到异质表面平坦化及损伤控制方法。

非化学专业大学化学实验教学改革思考

工程教育专业认证工作对理工类专业自然科学类课程有明确的要求,这也促使了大学化学课程在非化学类理工科专业覆盖面进一步扩大。课程授课学生人数的增加,给大学化学实验教学环节带来了压力。分析了化学实验的重要性和面临的问题,讨论了新形势下非化学专业实验课程的授课内容和具体授课方式。

蛇形空间机械臂单个2-DOF关节的运动学标定

绳索驱动的分段式蛇形空间机械臂通常具有相同结构的模块化关节,能够在狭小空间中灵巧操作,其精度是制约机器人发展的主要因素。为了提高蛇形空间机械臂的位置精度,指导蛇形空间机械臂的精度设计,以单个2-DOF关节为对象,提出一种正则化的运动学标定方法。首先,对具有多重映射关系的2-DOF关节的运动学进行分析,通过矩阵全微分理论建立包含所有几何误差参数的误差模型。然后,对2-DOF关节各部件的所有误差源进行灵敏度分析,依据3σ原则和理想的位置精度设计指标指导各部件的公差设计。最后,考虑所有的制造和装配误差,采用正则化方法对2-DOF关节进行误差辨识,用于补偿控制器中的名义运动学模型。结果表明,经过修正后的运动学模型的位置精度提高了50%,验证了运动学标定的有效性。

一种方便工程应用的铝合金板非比例加载成形极限判据

在深入分析比例和非比例加载路径下板料达到成形极限时的厚度减薄率基础上,提出了一种基于厚度减薄率的成形极限判据。针对5086和6111T4两种铝合金板,通过拟合线性加载路径下不同应变比与厚度减薄率之间的关系曲线,绘制出成形极限厚度减薄率图,并预测了复杂加载路径下的成形极限图。结果表明,基于厚度减薄率的成形极限判据能够合理预测不同加载路径下成形极限曲线的移动方向。在一定的预应变范围内,成形极限厚度减薄率图不受加载路径的影响,但当超过这个范围时,成形极限厚度减薄率图仍然表现出对加载路径的依赖性。因此在工业生产中,成形极限厚度减薄率图适合作为加载路径中不包含大预应变的成形极限判据,否则仍需要考虑加载路径对成形极限的影响。

泡沫铜负载(MnO_(2)/SnO_(2))-Ni层材料的制备及其电催化析氧性能研究

采用复合电沉积优化工艺成功制备了泡沫铜负载(MnO_(2)/SnO_(2))-Ni层材料。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱仪(EDX)、X射线光电子能谱仪(XPS)对泡沫铜负载(MnO_(2)/SnO_(2))-Ni层材料的物相组成、表面形貌、元素分布、元素价态进行分析。结果表明,利用该复合电沉积优化工艺可以通过在泡沫铜基体表面金属镍的电沉积和金属镍层对MnO_(2)和SnO_(2)微颗粒的包覆,成功地制备了泡沫金属铜基体负载(MnO_(2)/SnO_(2))-Ni层材料。在浓度为1 mol/L的KOH溶液中利用极化曲线(LSV)、循环伏安曲线(CV)、电化学阻抗谱(EIS)、计时电流法(IT)原位分析了泡沫铜负载(MnO_(2)/SnO_(2))-Ni层材料、泡沫铜负载MnO_(2)-Ni材料、泡沫铜负载SnO_(2)-Ni层材料和泡沫铜负载Ni层材料的电催化析氧性能与稳定性。实验结果表明,在MnO_(2)及SnO_(2)微颗粒均为10 g/L条件下制备的泡沫铜基体负载(MnO_(2)/SnO_(2))-Ni层材料在100 mA/cm~2电流密度的析氧过电位仅为223.2 mV,具有较小的Tafel斜率值,约为153.8 mV/dec,且经过200圈循环伏安法循环后,过电位衰减较低,具有很好的析氧催化活性与稳定性,原因在于MnO_(2)和SnO_(2)的协同作用可以使泡沫铜负载(MnO_(2)/SnO_(2))-Ni层材料具有优异的析氧催化性能。

中高体积分数SiC_p/Al复合材料的力学性能及强化机制

采用热等静压粉末冶金工艺,以2024和6061铝合金为基体,分别制备体积分数为35%,45%,55%的中高体积分数SiC_(p)/Al复合材料。探究基体合金与SiC体积分数对复合材料力学性能的影响。结果表明:相同体积分数时,以2024铝合金为基体的复合材料具有更高的弯曲强度和弹性模量;但以6061铝合金为基体的复合材料则呈现出了更高的断裂应变。随着体积分数的增加,两类复合材料力学性能的变化规律相同,弯曲强度呈先增大后减小的趋势,当体积分数为45%时达到峰值,分别为656.54 MPa和548.00 MPa;弹性模量呈持续上升趋势,当体积分数为55%时分别达到202 GPa和188 GPa。基体合金差异对力学性能的影响在体积分数较低时更为明显,提高体积分数将会弱化这种差异。结合理论公式计算发现,对于微米级的增强体颗粒,Orowan机制带来的强化效应极小,可忽略不计;其他各类强化机制的强化效果将随着增强体体积分数的增加呈现不同程度的提高;几何必须位错强化和热错配强化对材料屈服强度的贡献始终占据主导地位。

金刚石化学机械抛光研究进展

金刚石以优异的性能在力学、光学、热学和电子学(如半导体)等领域发挥着重要作用。然而,金刚石表面质量会影响其在这些领域的应用效果,因此通过高效抛光技术获得高质量表面一直是金刚石研究的重点内容。金刚石抛光技术主要有机械抛光、热化学抛光、激光抛光和化学机械抛光等,其中化学机械抛光(CMP)具有设备运行成本低、工艺简单、抛光后表面损伤小等优点。本文在对上述几种抛光方法进行分析对比的基础上,聚焦于CMP领域,对其发展历程进行了较详尽的对比与分析。早期CMP技术虽在工艺和抛光效率上存在一定局限,但为后续技术的创新与优化奠定了基础;H_(2)O_(2)及其混合物的应用,不仅增强了CMP过程中的化学反应活性,提高了材料去除率,还有效降低了表面粗糙度,改善了金刚石表面质量;光催化辅助化学机械抛光可使金刚石达到高表面质量,但设备相对复杂,无法满足大规模生产的需求,需要进一步研究和优化。此外,本文还对化学机械抛光的未来发展进行了预测,为相关领域研究人员提供参考。

高体分铝基复合材料无压浸渗近净形制备

目的研究高体分铝基复合材料无压浸渗近净形制备的可行性,分析近净形复合材料的微观组织和力学性能。方法分别采用74μm的碳化硅颗粒和5%(质量分数)的聚乙烯醇溶液作为增强相和黏结剂,通过模具冷压获得立方体陶瓷生坯,经干燥后加工成异形预制体,再经高温烧结脱胶处理,采用无压浸渗法制备高体分铝基复合材料近净形样品,并采用颗粒自然堆积方案制备复合材料对比样品。采用扫描电子显微镜、三点弯曲测试等手段对比分析复合材料的微观组织、力学性能和断口形貌。结果基于无压浸渗法成功制备出具有特定外形结构的铝基复合材料,复合材料密度为2.93 g/cm^(3),弯曲强度为327 MPa,弹性模量为205 GPa,可达到自然堆积型复合材料弯曲强度的86.7%。碳化硅颗粒均为脆性解理断裂,说明颗粒和基体合金结合良好。结论采用模压和烧结通用方法制备的异形陶瓷预制体可以实现特定外形结构铝基复合材料的无压浸渗近净形制备,近净形复合材料的弯曲强度可满足电子元器件的性能要求。

工科类大学生劳动教育与专业教育融合发展实践

高等学校开展劳动教育是落实立德树人根本任务和培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人的重要环节。在人才培养环节落实以立德树人为核心的劳动教育理念是工科特色明显的应用型本科高校的重要使命和任务。本项目将劳动教育与专业教育相结合,在提高学生的专业理论知识、专业实践能力,培养学生创新精神和团队协作能力的过程中,探索将大学生劳动教育与专业教育进行融合发展,在融合发展中使学生树立正确的马克思主义劳动价值观,以劳动教育为其他“四育”提供助力。通过劳动教育和专业教育的深度融合,使学生更深入地了解和掌握了本学科的专业知识,提升了学生的实践和创新能力,提高了人才培养质量。

基于学生行为数据的“工业企业管理”课程评价系统研究

“工业企业管理”是理工类专业本科生必修的重要基础课。针对课程传统线下“面对面”教学的症结及教学评价效果不全面的问题,借力互联网混合式教学平台的发展,开展基于学生行为数据的课程评价体系研究。立足“以学生为中心”的教学理念,建立客观、全面和高效的过程性评价系统,通过雨课堂平台工具开展互动式教学,并对学生的学习行为、学习效果数据进行收集和分析,形成多元化的教学评价内容和方式,以期促进师生的教学相长。

大学生创客中心的内涵建设与探索

大学生创客中心的定位是以学生为主体,服务于学生创新实践和自主创业活动需求,促进学生个性化发展的综合实践平台。首先,大学生创客中心通过多元化项目驱动,逐步建成了涵盖基础工程实践创新、工业应用创新和前沿探索创新的多层次创新实践体系。其次,面向多层次创新人才培养,提出了基于创客文化和工程文化融合的建设理念。最后对传统的学院式教育模式进行扬弃,探索并实施了以学生为主体、教师为主导的中心运行管理模式。实践结果表明,大力推进创客平台建设,是积极响应国家需求和时代发展、培养卓越工程人才的有效途径。

金属材料拉伸应力非线性超声特性研究

使用摄动法求解小应变情况下一维非线性波动方程,研究超声波在固体介质中传播时非线性波动规律,分析二阶非线性系数β、三阶非线性系数δ与基波和各次谐波关系。据此研究金属材料在拉伸应力变化时,高阶非线性系数β、δ等参数随拉伸应力变化规律。构建非线性超声检测系统,测量2024铝合金和45钢在拉伸试验过程中非线性系数β、δ的变化趋势。试验结果表明:非线性系数与拉伸应力σ呈单调上升关系。对于2024铝合金,当拉伸应力σ小于屈服极限的84.6%时,二阶非线性系数β与拉伸应力σ近似成线性关系;当拉伸应力σ大于屈服极限84.6%时,二阶非线性系数β随拉伸应力σ的增加变化很小。对于45钢,当拉伸应力σ小于屈服极限的84.5%,二阶非线性系数β与拉伸应力σ近似成线性关系;当拉伸应力大于屈服极限的84.5%时,二阶非线性系数β急剧增加。对于三阶非线性系数δ,2024铝合金和45钢转变点分别出现在屈服极限的76.9%和78.9%处。二阶与三阶非线性系数对于拉应力具有不同的灵敏度,三阶非线性系数δ比二阶非线性系数β对应力的变化更为敏感。

基于全方位开放实验室的工程制图教学创新与实践

分析总结将全方位开放实验室实践引入工程制图教学的方法和效果,给出大量工程实践案例。三年多的教学实践及大量的学生作品证明,基于学生自主管理的全方位开放实验室创新运作模式,基于微课程的实验室案例学习模式,基于课堂教学与全方位开放实验室实践相结合的三位一体教学模式对于培养学生兴趣、增强实践能力和创新意识都是十分有效的,具有可复制性和推广价值。

开放式工程训练教学探索与实践

教育回归工程的改革趋势,促进了高校工程训练中心实践教学平台建设,同时对工程训练的教学内容和教学方法也提出了更高的要求。进行了多个层面、阶梯式的开放教学模式探索。开放式教学以项目为载体,拓展实践教学资源、营造制造企业生产式的技能体验,引导学生结合兴趣选题、自主实施,并制定了详细的实施流程和评价办法。实践证明,可行的内容设计和运行办法,保证了开放性工程训练教学得以顺利实施,并取得良好的效果,切实提高了学生的实践能力、创新精神和团队合作意识。

以学生为主体的《工程制图》高效课堂研究与实践

《工程制图》课堂以教师为主体的教学模式在我国高校普遍存在,学生被动接收知识信息,互动少,课堂效果差。作者结合近三年课改经验,提出了以学生为主体的高效课堂教学模式,该模式变被动学习为主动学习,学生参与度高,教学效果显著。文章内容主要包括构建高效课堂的理论依据及其在课前准备、课堂讨论、课后跟进和评价体系等各环节中的具体实施方法。

高体份SiC_p/Al复合材料冶金缺陷的超声检测与分析

采用超声A扫描波形法对无压浸渗法制备的高体分数SiC_p/Al复合材料的铸件坯料进行了超声检测。结果表明,类疏松缺陷的波形有一定的宽度,且波形不光滑,底波衰减严重。造成这个现象的原因可能是在类疏松缺陷处表现为SiC颗粒间隙中没有铝基体,使得传播声波的介质由复合材料界面变为声阻抗更大的SiC颗粒界面,声波反射量增多。同时堆垛的SiC颗粒使得声波的散射增加,从而导致波形处杂乱且有一定的宽度,底波衰减严重。最后,采用超声C扫描成像法用以辅助、验证了波形检测的正确性。