以南京理工大学材料学院为例浅谈做好科研管理工作的感想

高校承担了培养高素质人才的职责,大学的科学研究承担了发展高科技的职能。因此高校的科研管理工作对高校职能的发挥起着重要的作用。高校的科学研究是国家实施各级各类科技计划的重要途径,国家自然科学基金的研究任务以及国家重点研发计划很大程度上都是由高校的科研工作者来承担。因此,高校的科研管理工作模式要体现在人才、战略的创新管理上,促使科研管理人员传统、单纯的行政工作转变成灵活、高效、积极的科研工作者的强辅助,左右手,为科研工作者产出更多的科研成果做出贡献。

科教融合理念下材料类专业教学团队的建设与实践——以南京理工大学为例

学科前沿发展和产业战略需求促使材料类学生对知识的需求越来越多元化,教学内容也在不断增多、加深。然而目前材料类专业建设中,教学内容与研究成果有机融合欠缺,以科研带动教学、以学科带动专业发展的举措不足。科研教学一体化的团队是实现科教融合的最好组织形式,应推动科研团队向教学团队转化,实现两者深度融合、教师在科研和教学上交叉发展,并能把学科发展前沿的内容展现给学生,从整体上提高教学效果和质量,促进创新性人才培养,推进专业内涵建设。本文以南京理工大学材料类专业的科研教学一体化团队建设为例,分析了团队建设现状及对专业发展的贡献,探讨了科教融合理念下教学团队建设的策略,总结了通过建设已经取得的成效和对专业发展的推进作用。

求真践行 特色鲜明 南京理工大学材料成型及控制专业

南京理工大学材料成型及控制专业办学历史悠久，最早可追溯到1953年哈尔滨军事工程学院建校时的金工金相教研室；1978年开始招收金属材料及热处理专业本科生；

从细致到精致再到极致:工科学院辅导员就业工作实践研究

就业是发展之基,亦是民生之本,一头连着经济发展,一头连着千家万户。随着多种因素共同影响,大学生就业形势越发严峻。高校辅导员作为高校就业工作的推动者,肩负着巨大的责任。扎实有效的研究制定新形势下的就业举措,是当前面临的一个持续的、多变的、艰巨的任务。辅导员的就业工作要从细致化到精致化再到极致化,为学生提供全面的升学、择业指导,实现学生发展的私人订制,促进学生全面成长成才。

材料科学与工程实验室建设与管理创新的思考

从功能分布角度,可将材料科学与工程实验室架构成教学型、科研型和公共测试平台3部分,进一步明确建设内涵,整合共享资源,提高组织效率,并提出在有偿使用制度、建设理念、网络预约系统、多媒体教学技术、队伍建设和软实力提升6个方面的创新举措。

材料科学与工程实验室的建设与管理

高校实验室肩负着出人才、出成果和服务经济建设的重要使命,实验室建设与管理水平直接关系到人才培养的质量问题。简要阐述了材料科学与工程实验室的建设与管理,以及管理中需要注意的问题。

“新工科”背景下材料成型及控制工程专业大学生科研训练计划实践与探索

针对大学生进行的科研训练计划(SRTP)是提高学生综合素质的一项重要措施。如何针对专业特点开展大学生科研训练计划,对进一步做好学生科研实践活动具有重要意义。针对材料成型及控制工程专业实施大学生科研训练计划进行了经验总结,分析了存在的普遍性问题及影响因素,提出了进一步完善大学生科研训练计划的措施。

基于含避障角人工势场法的机器人路径规划

针对基于距离的人工势场法(Artificial potential field, APF)存在的局部极小值问题,提出了一种含避障角的人工势场法的避障路径规划方法。在平面环境中,采用斜率判定路径规划过程中的位置关系,通过机器人当前点到障碍物的距离与障碍物的影响半径二者之差得出人工势场法中的排斥力,并对排斥力的偏转角进行调整;另外,在空间环境中利用圆弧插补理论将机器人平面避障问题转换为空间避障问题;基于机器人构型配置对改进人工势场法进一步完善以满足实际避障要求。仿真和实验研究结果表明,含避障角的人工势场法,在单个或多个障碍物环境中进行避障路径规划时解决了局部极小值的问题,同时实现了6自由度机器人末端在避障时的轨迹曲线平滑无振荡,验证了所提出避障路径规划方法的可行性。

通过基体晶粒和颗粒分布异质结构的调控协同提升AlN_(p)/Al复合材料的强度-塑性

为了获得优异的强塑性能,采用液固反应结合后续的热机械处理方法制备了3种具有不同微观组织构型的异构AlNp/Al复合材料,详细研究了AlN颗粒分布和基体晶粒组织构型对拉伸强度和塑性的影响。结果表明,复合材料的强度和塑性同时提高。其中,具有较弥散颗粒分布的Uniformed-AlNp/Al复合材料表现出优异的极限抗拉强度(~387 MPa)和断裂伸长率(~9.1%)。与其他文献报道的颗粒增强铝基复合材料相比,该复合材料具有较好的比强度和延展性组合。此外,计算了异质变形诱导(HDI)应力。结果表明,在Uniformed-AlNp/Al复合材料中,HDI应力显著增加。揭示了HDI应力在提高AlNp/Al复合材料的强度和塑性中起着至关重要的作用。

固溶温度对电弧增材马氏体时效钢组织和性能的影响

研究了固溶温度对电弧增材制造马氏体时效钢显微组织和力学性能的影响。结果表明:经过固溶和时效处理后,电弧增材制造马氏体时效钢枝晶间偏析区域形成了逆变奥氏体。随着固溶温度升高,时效处理后产生的逆变奥氏体面积分数减少,尺寸减小,这是由于固溶温度升高加快了枝晶间合金元素的扩散,从而降低了枝晶间奥氏体稳定化元素的偏析程度。与堆积态相比,经过固溶和时效处理后电弧增材制造马氏体时效钢强度大幅增加的同时断后伸长率几乎不变。这是由于单个逆变奥氏体晶粒内从心部到边缘机械稳定性梯度分布、不同逆变奥氏体晶粒之间机械稳定性存在差异,在拉伸应变增加过程中,不同机械稳定性的逆变奥氏体晶粒从边缘到心部依次发生形变诱导马氏体相变,产生“广谱的”相变诱导塑性效应,协调塑性变形。固溶温度增加,时效处理后的电弧增材制造马氏体时效钢强度和断后伸长率略微降低,这是由于固溶温度增加导致逆变奥氏体面积分数和机械稳定性降低,延长加工硬化阶段的能力下降,造成强度降低;同时逆变奥氏体面积分数降低在拉伸载荷下产生的相变诱导塑性效应减弱,导致断后伸长率略微降低。

变形处理对Mg-Li合金显微组织演变和力学性能的影响

镁锂合金具有较高的比强度和比刚度、优秀的电磁屏蔽效应和阻尼性能等优点,是目前最轻的金属结构材料,在自动化、航空、交通运输、医疗等领域有广泛的应用前景。但是,和其他金属结构材料相比,镁锂合金的强度仍然偏低,需要对镁锂合金进行合金化或者变形处理来提高力学性能。总结了各类变形处理镁锂合金的研究现状,讨论了常规变形加工和剧烈塑性变形加工对镁锂合金显微组织和力学性能的影响,并总结了变形加工过程中形变量和温度对显微组织和力学性能的影响,以及镁锂合金的几种晶粒细化机制,阐述了镁锂合金在工业应用中遇到的问题。晶粒细化和加工硬化目前仍然是提高镁锂合金性能的主要手段。强调了几种变形和结构设计(异质材料),这将有助于镁锂合金的创新工作,从而得到高强度镁锂合金。

SiC_(p)/2024Al复合材料热挤压对激光焊接接头组织性能的影响

采用SiC颗粒增强铝基复合材料替代铝合金制造舰船船体或装甲车体,是解决当前舰船、装甲机动性和防护性二元矛盾的潜在途径。在实际应用过程中因为供货渠道不同,此材料存在不同的状态,这对材料焊接会产生较大的影响。对不同供货状态的SiC_(p)/2024Al复合材料进行激光焊接,对比热挤压前后材料的焊缝成形情况,分析热挤压工艺对焊缝成形以及焊缝接头的物相和显微组织的影响;通过显微硬度,拉伸等力学性能测试,分析复合材料的断裂行为并确定其断裂机理。试验结果表明:热压烧结的SiC_(p)/2024Al复合材料激光焊缝中存在大量的气孔缺陷,接头的最高抗拉强度为76 MPa,仅达到母材强度的28%,焊接后材料强度下降严重;采用热挤压后的复合材料进行激光焊接,焊缝完整,无气孔缺陷,接头没有出现明显的低硬度区域,接头的抗拉强度达到124 MPa,相比于热挤压前的材料焊接接头抗拉强度上升60%;相较于热压烧结的材料,热挤压后的材料焊接性明显增强,接头力学性能有明显的提升。

考虑氯离子侵蚀的预应力节段桥墩时变地震易损性分析

基于氯离子扩散特性,研究了预应力节段桥墩的时变腐蚀形态,及其全寿命周期内的地震易损性。该文以一近海桥梁结构为研究背景,在原始桥墩基础上设计具有等效抗震能力的预应力节段桥墩,并采用OpenSEES有限元软件进行数值模拟;将预制节段桥胶接缝界面区的氯离子传输特性应用于预应力节段墩,同时综合考虑各类钢筋材料的均匀锈蚀与点蚀,依次使用Pushover分析方法和增量动力分析方法,计算并评定受侵蚀预应力节段桥墩的时变抗震性能与地震需求。研究结果表明:接缝界面区氯离子传输特性改变了桥墩不同高度处的时变腐蚀状态,造成了沿墩高的不均匀腐蚀形态;综合考虑均匀锈蚀和点蚀后,钢筋劣化速度明显高于传统整体现浇墩内部纵筋;全寿命周期内,预应力节段桥墩和整体现浇桥墩的地震易损性呈现不同的变化特征。

轧制压下率、路径对NiCoCr合金微观结构和力学性能的影响

通过开展不同轧制压下率和路径的轧制实验,制备了具有不同比例和尺寸的纳米孪晶和纳米晶结构NiCoCr合金。透射电镜表征结果表明,单向轧制压下率50%样品中微观结构特征以纳米孪晶和高密度位错为主。当压下率达到90%,由于剪切带在纳米孪晶片层结构中的开动,孪晶体积分数下降,同时剪切带内形成大量尺寸为35 nm的纳米晶结构。多方向轧制样品中微观结构以纳米晶结构为主,平均尺寸为27 nm,略小于单向轧制压下率90%样品中的纳米晶尺寸。拉伸实验结果表明:相比于轧制前固溶态粗晶合金,单向轧制压下率50%纳米孪晶镍基合金强度大幅提高,合金屈服强度和抗拉强度分别达到1312 MPa和1396 MPa。压下率90%轧制样品屈服强度高达1599 MPa,变方向轧制样品屈服强度更是高达1705 MPa。同时拉伸试验数据表明,晶粒细化可以有效地提高材料强度,但是材料的延伸率显著下降。

人工神经网络在材料科学研究中的应用

人工神经网络模型已成为材料科学中广泛使用的技术,综述了人工神经网络在材料设计、材料加工的智能控制、材料相变研究和材料性能预测等方面的应用。

电弧3D打印TC4钛合金的组织与性能研究

采用冷金属过渡(Cold metal transfer,CMT)焊接技术制备了TC4钛合金件,研究了TC4钛合金增材体的显微组织和力学性能。结果表明:TC4钛合金打印态的表面成形良好,电弧3D打印TC4钛合金高度方向宏观组织上为外延生长的粗大β柱状晶形态,组织由α相和β相组成。增材体的顶部为针状马氏体区,中部为细小的层片状网篮组织,基材结合处主要由层片状组织、β相以及少量残余α'相组成。所制备的成形件硬度较基材的高,表层部分硬度最大。室温拉伸性能呈现出明显的各向异性,水平方向拉伸强度较高,沿增材高度方向的塑性较高。室温冲击韧度未呈现出明显的各向异性,Aku2均达到70 J/cm2。

碳化硼陶瓷与高氮钢钎焊接头组织和性能

使用Ag-Cu-Ti钎料实现了碳化硼(B_(4)C)陶瓷与高氮钢之间的可靠钎焊连接,研究了Ti元素含量对Ag-Cu-Ti钎料润湿铺展性能的影响,分析了Ti元素影响钎焊接头界面组织的作用机制,并在室温条件下测试了钎焊接头的抗剪强度.结果表明,当钎料Ag-Cu-Ti钎料中的Ti元素含量为4.5%时,钎料在B_(4)C陶瓷与高氮钢上均表现出良好的润湿性能,铺展形貌良好,铺展面积更大,在钎焊温度910℃,保温时间25 min的焊接条件下,Ti元素含量为4.5%的钎料与B_(4)C陶瓷和高氮钢均实现了良好的冶金结合,显微组织分析结果表明,钎焊接头组织在陶瓷侧反应层存在TiB和TiC,而在高氮钢侧反应层中出现了TiFe_(2),TiN和CuTi_(2),B_(4)C陶瓷/高氮钢钎焊接头的最大抗剪强度为54 MPa.

冷轧变形程度对316L不锈钢硬度和强度比例关系的影响

采用两辊轧机对粗晶态316L不锈钢进行不同变形程度的轧制,研究不同冷变形程度对316L不锈钢硬度-屈服强度比例关系的影响。结果显示:随着冷轧变形程度的增加,材料中出现大量的位错、变形孪晶等形变缺陷,同时,马氏体相含量也增加。随着变形程度的增加,硬度与屈服强度的比值逐渐趋向于3,这主要是由于冷变形极大地削弱了316L不锈钢原有的加工硬化能力。

爆炸作用下超宽自锚式悬索桥动力响应研究

为研究超宽混凝土自锚式悬索桥在爆炸荷载作用下动力响应和毁伤特征,以某超宽混凝土自锚式悬索桥为工程背景,采用数值模拟文法,分析桥面近距爆炸作用下超宽箱梁顶面破口形态、底板竖向位移等动力响应。首先,利用Solidworks软件和Hypermesh软件建立整体桥梁的精细化有限元模型;其次,采用Ansys/LS-DYNA软件和*LOAD_BLAST_ENHANCED(LBE)方法施加爆炸荷载,并结合文献中混凝土构件爆炸试验结果验证计算方法的可靠性;最后,参数化分析不同炸药当量和沿横纵桥向不同爆炸位置工况下桥梁的动力响应。结果表明:当TNT当量为300 kg时,爆心正下方混凝土单元应力达极限值发生失效,形成椭圆形贯穿破口。随着TNT药量的增大,爆心正下方底板中心处的竖向位移峰值不断增大,1 000 kg药量工况下爆炸50 ms后竖向位移达135.9 mm。随着至爆心的距离增大,底板竖向位移减小,且竖向位移的增大速度减缓。吊杆内力变化与相连的箱梁底板竖向位移具有相关性,箱梁底板竖向位移越大,吊杆内力变化达到第一峰的峰值越高。相同爆炸当量工况下,爆心处于横、纵桥向不同位置时,超宽箱梁动力响应和破口形态的区别主要由横隔梁、腹板的支撑和约束作用不同引起。研究结果可为混凝土自锚式悬索桥的抗爆防护与加固提供重要依据。