科研与教学融合下的课程建设实践——以哈尔滨工业大学研究生精品课程“材料表面与界面”为例

科研和教学相融合是现代大学的本质特征,课程教学是保障研究生培养质量的必备环节。长期以来,哈尔滨工业大学“材料表面与界面”课程教学团队坚持以学科建设为依托、以科研成果转化为基础,聚焦教学团队建设、教学资源整合、教学方法探索、思政体系构建、评价方式优化等五个方面,优化课程内容、构建教育体系、打造精品课程,持续培养了一批理想信念坚定、理论功底扎实、创新能力突出、学术素养深厚的高层次人才。

用先进表面工程服务新材料产业发展

表面工程作为21世纪工业发展的关键技术之一,是先进制造技术的重要组成部分,可为先进制造技术的发展提供技术支撑。表面工程具有广泛的功能性、潜在的创新性、环境的保护性、很强的实用性和巨大的增效性,因而受到各行各业的重视。考虑到目前包括东北在内许多老工业基地的工业技术落后、装备陈旧、产品老化的现状,而我省在表面工程方面又拥有较强的人才优势、技术优势和产学研优势,并有一些先进成熟的表面工程技术。作者认为充分发挥表面工程的特点与优势,必将为我省新材料产业的振兴、为老工业基地的振兴起到很好的服务作用。

固化压力对炭纤维复合材料层压板的孔隙和力学性能的影响

孔隙的存在是炭纤维复合材料层压板加工过程中不可避免的缺陷,并且会对炭纤维复合材料结构的性能产生很大的损害。针对[(±45°)/(0,90°)2/(±45°)]S炭纤维复合材料层压板,详细分析了层压板内孔隙的尺寸、形状及分布特征。通过施加不同的固化压力制备了不同孔隙率含量的试件。采用显微图像分析技术和性能测试对炭纤维复合材料层压板内孔隙的形态及其对炭纤维复合材料层压板力学性能的影响进行了研究,采用图像分析软件对孔隙的形状和尺寸进行了定量的表征。结果表明,对于铺层为[(±45°)/(0,90°)2/(±45°)]S层压板,孔隙主要分布于层间,且都沿着平行于铺层的方向发展。随着固化压力的减小,孔隙率增大、层间剪切强度和压缩强度下降。

TDE—85/芳香胺树脂基体及碳纤维复合材料性能

选用了一种改性芳香胺来固化ＴＤＥ—８５环氧树脂，得到了一种耐热性、 工艺性及机 械性能都很好的环氧树脂基体，并结合ＦＴ—ＩＲ，ＤＳＣ及凝胶化时间的测试分析对该基体的固化 反应进行了研究．优化了固化工艺制度，并对该基体的Ｔ—７００碳纤维复合材料的性能进行了研 究．实验证明，该基体与碳纤维粘结良好，纤维强度转化率最高可达８６．５％，可用作碳纤维复合材 料湿法缠绕成型用高性能树脂基体．

不连续增强镁基复合材料的制备与应用

综述了不连续增强镁基复合材料的制备工艺及特点，介绍了其应用情况，展望了其发展前景。

新型锆酸盐基热障涂层材料的研究进展

简要回顾了传统7±1%Y2O3稳定的ZrO2(YSZ)热障涂层的研究现状,指出YSZ涂层在高温热循环下存在着相变,抗烧结能力差等缺点。鉴于新型稀土锆酸盐系列由于具有热导率低、抗烧结能力强等优点而被认为有望作为新一代热障涂层候选材料,重点概述了目前国内外在这种热障涂层材料的陶瓷块体制备及涂层材料方面的研究现状,并进一步探讨了未来新型稀土锆酸盐基热障涂层的发展方向。

共沉淀-超临界干燥法制备纳米Cu/3Y-ZrO2复合材料及脱硫性能研究

研究了共沉淀-超临界干燥法得到的Cu/3Y-ZrO2纳米材料的结构和物相变化,并在模拟烟气中采用气相色谱仪对其脱除SO2的性能进行了比较研究.结果表明,以氨水为沉淀剂,采用共沉淀-超临界干燥法所得的中间产物,经真空热处理后,晶形发育较好且团聚较少,但在铜摩尔负载量为30%以上时才出现以金属Cu形式存在的铜组分衍射峰.铜组分负载量大、比表面积最小的产物,表现出脱硫效率最高;而铜组分负载量小、比表面积最大的产物脱硫活性却最差.总体而言,纳米Cu/3Y-ZrO2催化吸收剂的脱硫率随温度的上升而迅速增加,并在中温（300℃~500℃）脱硫率达到最大值,其稳定性也较好.

思想政治教育融入专业课程的思路与实践--以“先进陶瓷材料”课程为例

为实现将思想政治工作贯穿教育教学全过程,结合研究生课程“先进陶瓷材料”的实际教学,以教学发展为内涵,结合当代育人新思路,探索了专业课程与思想政治教育相融合的教学新模式,完善学生的道德素质和核心价值观。结合“先进陶瓷材料”课程的讲授内容,将思想政治教育有效地融入课程教学的各环节,构建全员、全程、全课程育人格局的形式,挖掘课程中的思想政治要素和德育作用,推进思想政治教育改革来实现课堂主渠道功能最大化。构建和完善了课程内容设计,推进思想政治课程工作改革创新;发挥教师积极性、主动性和创造性;保证课程思政建设的内涵式发展等措施,通过研究生课程思政建设,实现全方位育人。

一种新型高性能复相陶瓷材料的应用前景

传统Al_2O_3/TiO_2复相陶瓷韧性低,可靠性难以保证。将纳米技术引入到该领域,通过把纳米尺度的氧化铝和氧化钛粉末再造粒成为纳米结构的氧化铝/氧化钛(A1_2O_3/TiO_2)复合氧化物粉末并采用新型工艺路线制备的精细结构A1_2O_3/TiO_2复相陶瓷,与传统微米级晶粒尺度的Al_2O_3/TiO_2复相陶瓷相比,其强度、韧性和耐磨性均有一定的提高。该陶瓷可应用于耐磨耐蚀工程陶瓷、防弹陶瓷片及陶瓷复合防弹板、舰船用结构件等。

反应热压烧结Al_4SiC_4/C复合材料

以铝粉、石墨粉和有机物聚碳硅烷(PCS)为原材料,采用预裂解及原位反应热压烧结的方法制备了Al4SiC4/C复合材料。通过XRD、SEM及力学分析等测试手段对材料的结构及性能进行了分析研究。对烧结材料的XRD分析结果表明所加入原材料按设计转化为新相。但组织观察表明两相均存在不同程度的团聚现象。Al4SiC4/C复合材料的力学行能随着Al4SiC4含量的增加而逐渐升高。

SiC_w/AZ91镁基复合材料的微弧氧化行为及涂层的耐腐蚀性能

采用微弧氧化表面处理技术在SiC_w/AZ91镁基复合材料表面制备保护性涂层．通过与AZ91镁合金对比．研究镁基复合材料的微弧氧化行为及其形貌特征,并采用电化学方法评价了微弧氧化涂层的耐腐蚀性能．结果表明,SiC晶须的存在影响了基底材料表面阻挡层的形成,使复合材料的微弧氧化行为不同于基体合金．与合金相比,在恒电流模式下进行微弧氧化的过程中复合材料的电压随时间的演变趋势不够理想,而且在相同工艺条件下复合材料的起弧时间比合金要长．复合材料在微弧氧化过程中偶尔会出现烧蚀现象．虽然SiC晶须会影响复合材料表面涂层的形成,微孤氧化处理仍然能够增强镁基复合材料的耐腐蚀性能,使其自腐蚀电位提高,腐蚀电流降低．当采用恒压模式制备涂层时,涂层耐腐蚀性能随电压的提高而增强．

Al_4SiC_4/C复合材料的高温氧化行为

本文从氧化动力学、组织的微观进化及高温氧化机理探讨三部分对Al4SiC4/C复合材料在800～1100℃温度区间的氧化行为进行了系统的研究。研究结果表明Al4SiC4/C复合材料具有良好的抗氧化性能。在1000℃空气中氧化10h后,40AC和50AC试样的单位面积失重量分别达到0.55×10-3mg/mm2和0.48×10-3mg/mm2。复合材料在1100℃的氧化表面物相为Al4SiC4和Al2O3,且在该温度下的氧化表面观察到玻璃状保护相生成。

Al_2O_3基复相陶瓷材料摩擦学研究进展

Al2O3基陶瓷材料是现代陶瓷材料学的一个重要组成部分,与其它材料相比,Al2O3具有许多独特、优良的性能,特别是其表现出较好的摩擦学性能。然而,其韧性低、脆性大的弱点在一定程度上限制了它在摩擦学领域的应用。为了减小Al2O3基陶瓷材料的脆性,除了采用先进的制备工艺外,各国学者相继研究开发了多种Al2O3陶瓷材料的增韧补强方法,显著改善了陶瓷材料的脆性并使其耐磨性显著提高。基于增强相的种类和增强手段,本文综述了Al2O3基陶瓷材料摩擦学的发展现状,并提出Al2O3基复相陶瓷今后有待研究的课题和发展方向。

25SiC_w/LD2复合材料超塑变形过程中位错的分布规律

采用挤压铸造法制成复合材料并热挤压成板材 ,然后对其进行了超塑拉伸实验。当拉伸温度为5 70℃ ,应变速率为 2 .0× 10 -3s-1时获得了 2 80 %的延伸率 ,用TEM观察了超塑变形过程中位错的变化分布规律。结果表明 ,位错的密度及分布与变形温度及应变速率有一定关系。在最佳变形条件下 ,变形初期位错主要集中在晶界处分布 ,随着变形量的加大 ,位错向晶粒中间扩展 ,并发现有层错及孪晶出现 ,这对协调变形具有一定作用。

稀土对工业纯铁共渗硼铝动力学的影响及计算机拟合

采用膏剂法在890，920和950℃对工业纯铁进行稀土硼铝共渗及硼铝共渗，考察了稀土在各温度条件下对渗层生长动力学的影响。根据试验结果，通过计算机拟合给出了渗层生长动学曲线并建立了方程。结果表明，稀土在890和920℃作用较明显，曲线拟合度达99．0％以上，可用于渗层的预报和控制。

一类结构不确定采样系统的鲁棒控制

针对一类结构不确定性线性采样系统 ,在时域中用 L yapunov方法研究采样系统的鲁棒控制及最优鲁棒控制 ,给出了系统鲁棒稳定的充分条件以及相应的鲁棒控制律。控制律的求取借助于求解一类线性矩阵不等式 (L MI) ,或求解满足特定线性不等式条件下的优化问题。算例结果表明 ,采样周期是一个关键性的设计参数。

采样系统的鲁棒稳定性

在时域中利用Lyapunov第二方法对二次性能指标进行综合 ,从而得出离散最优控制器控制下受扰采样系统鲁棒稳定性的充分条件 ,并得出了采样系统的鲁棒稳定域 .文中给出算例说明所得结果 .显然 。

大力发展纳米表面工程

表面工程是当今材料科学与工程领域中一个特别重要、极具活力和备受关注的领域。纳米热喷涂开创了纳米表面工程新时代,并成为热喷涂技术新的发展方向。作者综述了纳米热喷涂涂层技术研究现状,指出未来我国应重点支持以下几个方面的研究:1.纳米热喷涂涂层成分结构设计和可控制备研究;2.有一定应用背景的或表现出优异性能的热喷涂涂层技术的应用基础研究;3.替代电镀硬铬的纳米热喷涂涂层技术;4.对国防建设和国民经济现代化有重大影响的纳米结构热障涂层技术;5.与轻量化相关的纳米热喷涂涂层技术;6.纳米结构喷涂及激光重熔复合表面处理技术;7.各种热喷涂涂层的纳米强韧化机理研究。我们应当抓住契机、增大投入,大力发展纳米热喷涂技术,增加我国的国防和经济实力以及国际竞争力。

一类非结构扰动模型采样系统的鲁棒稳定性

利用时域方法 ,讨论了一类非结构扰动模型采样系统的鲁棒稳定性问题 ;得出了数字最优控制器控制下一类非结构扰动模型采样系统鲁棒稳定性的充分条件 ,并得到了采样系统鲁棒稳定性的新的上界 ;从例子的分析可以看出 ,把二次性能指标与鲁棒稳定性问题结合起来 ,使得所得结果的保守性大大降低 ;

TC4钛合金表面等离子喷涂Al_2O_3-13wt％TiO_2涂层及激光重熔研究

采用等离子喷涂技术在TC4钛合金表面制备了常规Metco130陶瓷涂层及纳米结构Al_2O_3-13wt%TiO_2涂层,并利用CO_2激光器对涂层进行了激光重熔,采用X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜分析(SEM)、微区成分分析(EDAX)及维氏硬度试验研究了激光重熔前后涂层的组织性能变化。结果表明,等离子喷涂涂层与基体形成了较好的机械结合,但涂层中存在孔隙,激光重熔后,重熔层与基体形成了良好的冶金结合,其组织结构更为均匀而致密。采用谢乐公式估算了重熔后涂层中各相的平均粒径,结果表明,等离子喷涂纳米结构的涂层在激光重熔后仍然处于纳米结构。另外,选择合理的激光工艺参数,涂层的硬度得到了较大提高。