材料类学科平台课程的教学改革与实践——以合肥工业大学《材料工程基础》课为例

课程教学改革是一流学科建设的重要内容之一。文章以合肥工业大学《材料工程基础》课为例,介绍了该校根据实施"双一流"材料学科课程教学改革的目标要求,在教学内容体系、教学方法和技术、工程实践平台建设和课程评价体系等方面所采取的教学改革措施;课程改革成效显示,通过课程的基本理论和工程实践的改革,可以有效提升课程教学和人才培养质量并促进材料学科的可持续发展。

构建工科院校特色的材料物理专业课程体系——以合肥工业大学为例

阐述了构建材料物理专业课程体系的指导思想以及具体建设模式,指出专业建设首先应该是"厚基础"、"宽口径"和"理工融合",并要注重工程创新应用、通识教育以及开发能力;并提出了"一个出发点、两个要素、三个平台、多项技能训练"为主题的合肥工业大学材料物理专业实践课程体系。

新能源材料与器件专业建设与人才培养模式探讨——以合肥工业大学为例

"新能源材料与器件"专业是国家为顺应新能源发展而新设置的本科专业。文章以合肥工业大学为例,论述了该专业人才培养中存在的问题,提出了制定具有特色的人才培养目标以及改革教学方法和教学手段、提高师资队伍的综合素质、建立和完善人才培养质量的评价体系等措施,以全面提高该专业学生的培养质量。

关于金属材料工程专业开设综合性和设计性实验的探讨

金属材料工程是一门理工结合、涉及知识面较广的应用型专业。在该专业的实验教学中开设内容丰富、可操作性强的综合性和设计性实验,是提高学生的独立思考能力、创新能力、分析和解决问题能力以及实施素质教育的有效方式。同时,开设综合性和设计性实验需要有高素质的实验教师队伍作保证,向学生开放实验室、加强设备管理并对实验的效果进行跟踪评定。

金属材料工程专业双语教学的研究与实践

回顾了合肥工业大学金属材料工程专业双语教学的历史,探讨了在现有教学条件下,通过引进国外优秀原版教材,进行"材料科学导论"专业课的多媒体双语教学实践。结果表明,合理组织教学资源,选用国外原版教材,发挥多媒体技术的积极作用,开展"材料科学导论"课程双语教学是可行的,而且可以获得良好的教学效果。

产学教融合下创新实践训练对大学生专业认知的提升与能力的培养

粉末冶金是一门是实践性很强的工科专业,高等院校的专业教学应该与工程实践紧密关联,同时教育信息化背景下对教学模式提出新的要求。“冶粉成金”大学生创新实践团队深入合肥波林新材料股份有限公司,以一种典型零件——粉末冶金含油轴套为研究对象,探究现代粉末冶金生产制造全工艺流程以及蕴含在其中的关键技术,设计并制作信息化视频作品。基于产学教融合的实践创新训练促进了大学生对专业领域工程实践层面的认知,并为粉末冶金专业教学贡献自主设计的优质教学资源。

固态法制备颗粒增强铝基复合材料的研究进展

颗粒增强铝基复合材料具备优异的综合性能,可用作结构-功能一体化构件,在新能源汽车、航空航天、核电和兵器装备等领域的应用潜力巨大。不同铝基体、颗粒增强体和制备方法对铝基复合材料的力学性能与物理性能的影响至关重要。近年来,科研工作者在颗粒增强铝基复合材料及其高性能制备方法上开展了大量工作,并取得一定进展。本文通过综述1xxx系、6xxx系等铝基体,氧化物、碳化物等颗粒增强体,粉末冶金法、大塑性变形法等固态法制备方法,力学性能、耐腐蚀性能等服役性能的最新研究进展,系统分析了不同制备方法的优势与目前存在的不足,以期为高性能颗粒增强铝基复合材料的选择、制备与应用提供参考。

铁尾矿制备介孔硅酸锌复合材料及其对亚甲基蓝的高效吸附

铁尾矿转化为高附加值产品的功能化利用越来越受关注和期待。本文以铁尾矿为原料,引入锌离子水热合成了介孔硅酸锌复合材料,包括由层状纳米片组装而成的花瓣状硅酸锌类物质(zincsilite)和异晶锌(hemimorphite)复合材料,以及由短棒组装而成的椭球状硅锌矿(willemite)复合材料。其中,花瓣状异晶锌复合材料具有典型的片状粒子聚集形成的狭缝孔结构,孔隙宽度约为3.385 nm,比表面积为96.15 m^(2)/g。该复合材料对染料亚甲基蓝(MB)有高效吸附效应,10 min内去除率接近100%,在染料废水处理领域具有潜在的应用前景。

钨纤维增韧钨基复合材料的研究进展

钨纤维增韧钨基复合材料作为一种理想的面向等离子体材料,可以不需要引入其他合金元素,通过充分发挥钨纤维本身的优异性能而提升其韧性。对钨纤维增韧钨基复合材料的增韧机理、增韧相类型、制备方法的研究现状进行了综述,重点介绍了钨纤维表面改性、钨纤维体积分数以及烧结温度对复合材料性能的影响,指出了该复合材料今后的研究方向。

Hf含量对湿化学法制备超细W-Y_(2)O_(3)复合材料显微组织与性能的影响

本文在现有W-Y_(2)O_(3)材料基础上,引入微量Hf4+掺杂入Y_(2)O_(3),调节Y_(2)O_(3)与W晶粒之间的界面关系,从而改善W基材料的综合性能。通过改变Y与Hf元素的掺杂比例,获得纳米级W基复合粉体,在氢气气氛下常规烧结制备W-Y_(2)(Hf)O_(3)复合材料。采用SEM、TEM等表征手段对W-Y_(2)(Hf)O_(3)复合材料的性能进行表征分析,研究Y与Hf元素在材料中的作用规律。结果表明:掺杂Hf元素有利于后续氢气还原,在第二相掺杂量不变条件下,当Hf含量增加时,所获得的粉体粒径减小,W-3Y-7Hf的粒径约为100 nm,明显小于传统制备的W-Y_(2)O_(3)粉体。烧结后的块体晶粒尺寸细化,显微硬度和相对密度随之增大,成分为W-3Y-7Hf烧结块体显微硬度最高,为513.7HV_(0.2),致密度为97.6%。在钨基材料中同时添加Y与Hf元素会在钨晶粒的晶界与晶内处形成复合第二相氧化物Y_(2)Hf_(2)O_(7)颗粒,尺寸更小,弥散强化作用更强;其中,W-3Y-7Hf中第二相氧化物颗粒尺寸仅为200 nm左右,与钨晶界产生良好的界面结合关系,形成半共格界面。

TiC颗粒增强FeCrCoMnNi基复合材料的微观组织与力学性能

采用机械球磨和放电等离子烧结制备了TiC颗粒增强FeCrCoMnNi高熵合金基复合材料,研究了TiC质量分数和烧结温度对复合材料组织性能的影响。结果表明,随着TiC质量分数的增加,复合材料中由C和Cr反应形成的M_(23)C_(6)碳化物的数量也增加,复合材料由面心立方基体、TiC和Cr_(23)C_(6)碳化物组成。1000℃烧结制备的复合材料中,当TiC质量分数在1%~9%时,陶瓷颗粒增强相在复合材料中的分布较为均匀。烧结温度对组织性能有较大影响,1000℃和1050℃烧结制备的复合材料组织均匀,具有较佳的力学性能。添加7%TiC的复合材料硬度和室温屈服强度分别是未添加TiC复合材料的2.5倍和3.0倍,这得益于TiC和Cr_(23)C_(6)碳化物硬质相的强化作用。

水环境下酚醛树脂基滑动轴承材料组分和摩擦学性能的优化

针对酚醛树脂(PF)基潜水泵滑动轴承材料存在吸水率过大、摩擦性能不足的问题开展了性能优化研究。以酚醛树脂为基体,添加石墨(Gr)、聚四氟乙烯(PTFE)、玻璃纤维(GF)、剑麻纤维(SF)、硫酸钡(BaSO_(4))对酚醛树脂进行改性,利用热压成形制备复合材料。通过正交试验设计,讨论了各填料不同含量对复合材料吸水率、体积膨胀率及摩擦学性能的影响。结果表明:复合材料吸水率和体积膨胀率的影响因素从大到小依次为GF:SF,PTFE,Gr,BaSO_(4);通过分析吸水率和体积膨胀率的均值,发现随着玻璃纤维含量的提高,复合材料吸水率和体积膨胀率降低;水环境下复合材料平均摩擦系数的影响因素从大到小依次为PTFE,Gr,BaSO_(4),GF:SF;复合材料磨损率的影响因素从大到小依次为GF:SF,Gr,BaSO_(4),PTFE。通过试验求得水环境下性能最优的复合材料配方为3%Gr,8%PTFE,20%GF,10%SF,16%BaSO_(4),43%PF。

HfO_(2)掺杂对湿化学法制备W-20Cu复合材料微观组织和性能的影响

采用湿化学法制备W-20Cu复合粉体,通过喷雾干燥法得到球壳状前驱体,再通过氢气还原成功将弥散分布的HfO_(2)第二相颗粒引入W-20Cu复合粉体,确定了引入的HfO_(2)在W-20Cu复合粉体中的存在形式以及分布状态。采用高温液相烧结制备了细小HfO_(2)颗粒均匀分布的W-20Cu复合材料。结果表明:由于HfO_(2)颗粒在W颗粒表面和W/Cu界面间隙中弥散分布,抑制了W颗粒在烧结过程中的粗化,从而降低了W-W的连通性,使得W-20Cu复合材料表现出较高的综合性能。其中,烧结温度在1350℃时,块体的致密度较高,均为97%,掺杂0.5%HfO_(2)制备得到的复合材料综合性能最佳,其硬度最大可达到338HV,抗弯强度为826 MPa,热导率为209 W/(m·K)。

基于CEL模型的AZ91D镁合金搅拌摩擦焊材料流动行为数值模拟

基于耦合欧拉-拉格朗日(CEL)方法,利用Johnson-Cook本构模型建立了AZ91D镁合金搅拌摩擦焊热力耦合有限元模型。利用粒子示踪技术并结合温度场、应变场和欧拉场探究了焊接过程的材料流动行为。结果显示,高温区域位于后退侧的搅拌针后方,焊核区后退侧的温度高于前进侧约40℃;峰值温度随旋转速度的增加和焊接速度的减小而升高,高温区域面积也相应增加;焊接速度对峰值温度的影响小于旋转速度;等效应变场与温度场的分布规律基本一致,高温区域塑性应变相应较大。轴肩影响区的材料在轴肩的挤压及剪切共同作用下在后退侧形成飞边。焊核区材料从搅拌针前方移动到后退侧,并在前进侧搅拌针后方完成回填。当旋转速度增加到950 rpm时,热输入过高,材料流失,会在前进侧底部形成隧道缺陷。

碳纳米管负载纳米TiO_2复合材料的制备及其性能

采用溶胶-凝胶法,以钛酸丁酯为原料,将纳米TiO2负载在碳纳米管(CNTs)表面,制备了CNT-TiO2光催化复合材料.通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等手段研究了复合颗粒的形态结构及包覆情况,通过UV-Vis漫反射谱分析比较了纯TiO2和CNT-TiO2的吸光性能,并研究了不同温度热处理的CNT-TiO2光催化剂在紫外光照射下对甲基橙光催化降解的性能.结果表明,纳米TiO2颗粒以锐钛矿相存在,紧密地包附在碳纳米管的管壁上,CNT-TiO2在紫外-可见光波长范围内均有较好的吸光性能,450℃热处理后的复合光催化剂CNT-TiO2比纯TiO2对甲基橙光降解有更高的光催化活性.

Fe-Al金属间化合物基复合材料的研究进展

对Fe Al金属间化合物基复合材料及相关领域的研究现状进行了综合评述。着重介绍了增强相与基体界面的相容性、连续纤维及颗粒增强Fe Al金属间化合物基复合材料的制备工艺和弥散强化Fe Al金属间化合物基纳米复合材料的合成与烧结,以及Fe Al金属间化合物基复合材料的力学性能等方面取得的研究成果。并就目前研究的不足以及该研究领域的发展方向提出了一些看法。

温度对铜基自润滑材料减摩耐磨特性的影响

采用常规的粉末冶金方法制备了铜基石墨固体自润滑复合材料,通过基体合金化和改变石墨粒度探讨了复合材料的力学性能和在不同温度条件下的摩擦磨损性能及机理。实验结果表明:温度对铜基石墨固体自润滑复合材料的自润滑性能有较大的影响,在较高温度条件下,铜基石墨固体自润滑复合材料的耐磨性主要取决于铜合金基体的强度;选用合适的石墨粒度和多元基体合金化,可使铜基石墨固体自润滑复合材料在0～500℃温度条件下保持较好的自润滑特性。

等径角挤扭变形过程中纯铝粉末材料的显微组织与力学性能

采用EBSD和TEM研究了200℃下,纯铝粉末材料经不同道次ECAPT变形后的微观组织,并进行了显微硬度和相对密度测试。结果表明,1道次ECAPT变形后,材料显著细化但变形不均匀,晶粒基本沿剪切方向呈条带状分布,平均晶粒尺寸约为5.20μm,但多为小角度晶界结构。随着变形道次的增加,亚晶在不断被细化的同时晶粒间的取向差不断增大,形状更加趋于等轴,该过程可认为发生了连续动态再结晶。4道次变形后,材料内部形成了均匀、细小且呈大角度晶界分布的等轴再结晶组织,最小晶粒尺寸可达0.5μm。ECAPT变形过程中,晶粒细化机制为机械剪切、应变累积和动态再结晶三者的综合作用,粉末材料力学性能的提高与组织致密、细晶强化和位错强化等因素有关。

高压扭转法对SiC_p-Al基复合材料颗粒分布的影响

采用高压扭转(High-Pressure Torsion,HPT)工艺制备SiCp-Al基复合材料。通过显微组织的定性分析及样方法的定量计算,深入研究不同工艺参数对SiC颗粒分布的影响规律,结果表明:采用高压扭转法可以直接将8.75%(体积分数)SiC-Al混合粉末制备成金属基复合材料。通过金相分析得出:SiC颗粒在试样不同扭转半径处分布情况具有差异:工艺参数(温度、压力、圈数)对SiC颗粒分布有重要影响,结合样方法对颗粒分布情况的定量分析得出:随着扭转圈数、压力、扭转半径的增大,剪切作用增强,SiC颗粒分布均匀性提高;变形温度升高,基体流动性提高,颗粒分布均匀性得到改善。

镀镍石墨粉对铜基石墨复合材料力学性能的影响

采用粉末冶金工艺制备铜基石墨复合材料，考察烧结工艺、石墨粉颗粒表面镀镍及强化相对铜基石墨复合材料的力学性能和组织结构的影响，并对材料的组分、显微组织形态结构及断口形貌等进行系统的观察和分析，测试材料的硬度、冲击韧性和在室温、300℃、500℃各温度的压溃强度。结果表明：采用镀镍石墨粉改善了石墨和铜合金基体界面结合状态，界面结合更加牢固紧密，明显提高铜基石墨复合材料的力学性能，室温压溃强度和冲击韧性提高了30％～50％，高温强度提高了35％～60％，而对复合材料的硬度影响不大，复压复烧工艺更有利于发挥镀镍石墨粉的优越性。