金属材料科学与工程专业生产实习教学改革探索

针对生产实习的重要性及提高学生实践创新能力的迫切性,分析了目前金属材料科学与工程专业生产实习的现存问题及其改革的必要性,从培养和提高学生参与性和创造力为出发点,在强化教师工程实践、企业深度实习、校内实践训练等方面进行了改革和探索。实践证明,这些改革措施的实施提高了学生的实践创新能力,加强了学校与企业之间的联系,具有一定的推广价值和实际意义。

材料科学与工程专业复合型俄语人才培养探索--以《混凝土工程与技术》课程为例

随着"一带一路"倡议的实施与开展,给材料科学与工程专业带来了新的机遇与挑战,特别是无机非金属材料方向,在混凝土工程与技术领域将有更多的与俄罗斯等丝绸之路经济带国家合作与共建的机会。培养大量的材料科学与工程复合型俄语人才势在必行。通过丰富的教学环节设计,可使学生快速掌握专业俄语,并能够借助于字典与翻译软件实现无障碍交流。本文以《混凝土工程与技术》课程讲授专业俄语为例,可进一步推广到材料科学与工程专业其他课程的专业俄语授课当中,是行之有效的授课方式,可大大激发学生的学习兴趣与热情,为探索复合型人才培养提供了新的途径。

高熵陶瓷材料研究进展及挑战

高熵作为全新的材料体系,得益于巨大的组分空间、独特的微观结构以及较大的构型熵所赋予其独特且可调的优异性能,已成为材料领域的研究热点。高熵陶瓷的研究目前还处于探索阶段,尤其在精准的成分设计理论、高纯高产率粉体制备、新型烧结工艺等方面,亟待深入研究。因此,本文针对高熵陶瓷的五大高熵效应、新的设计理论、粉体制备方法、新型烧结工艺以及综合性能与实际应用进行了梳理归纳,并通过团簇加连接原子模型(CPGA)对高熵陶瓷(HEC)成分设计进行解析,深入挖掘了HEC的组元和微结构以及性能之间的关系。未来HEC的重点发展方向仍然为基础理论设计,尤其是针对非氧化物HEC成分结构。同时,在样品制备上要在学科交叉领域寻找突破,如采用人工智能机器学习与3D打印进行制备。最后,要寻找结构、热障耐腐涂层、机械、工程光学和磁性等方面实际应用并对探究工况环境下的强化、失效机制深入探究分析。

材料成型与控制工程专业实验教学改革与实践探索

现代高等教育中,实验教学是培养学生创新和实践能力的重要基地和平台,同时也是高等教育工程认证重点考核的内容。为了适应新时期的培养方案,培养具有创新意识的人才,文章分析了我校材料成型专业塑性成形方向实验教学的不足之处,采取新的教学思路,进行了材料成型专业塑性成形方向综合实验的教学改革与实践探索。

英国伯明翰大学材料专业教学体制分析及其启示

本文通过对英国伯明翰大学材料系与我国同类专业的学位、学制与课程设置等教学体制进行比较,指出我们在教学改革中可采用压缩学时、增加新课,提高办学效率。

工程教育认证中材料成型专业培养过程的探讨

本文以工程教育专业认证标准为目标,以材料成型专业为试点,介绍了其培养过程主要内容,阐述了教学改革的总思想、政策和实施机制,并对课堂教学中的大纲、教学理念、教学方式和测试方法进行了分析,实施工程教育专业认证将引导学校和学院调整材料成型专业学生培养过程,推动学校和学院自身建设,提高教学质量。

高强导电耐磨Cu-Fe-C复合材料的设计与制备

以高强导电耐磨Cu-Fe-C复合材料为研究对象,采用真空熔铸及变形热处理工艺,制备了不同C含量的Cu-Fe-C复合材料。通过X射线衍射(XRD)、金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电导率测定仪、维氏硬度测试仪、电子万能试验机等设备对Cu-Fe-C复合材料的组织结构和性能进行了检测与分析。结果表明,固溶温度对Cu-Fe-C复合材料的力学和电学性能有显著影响,材料硬度随固溶温度升高而降低,在1000℃时硬度达到最低值HV 77,且观察到了明显的过烧现象。复合材料的电导率也随固溶温度升高而降低,但在固溶温度900℃后就趋于不变,电导率达到最低值18%IACS,这主要是由于Fe和C元素已充分固溶。经过热轧、固溶、冷轧时效后,相较于铸态和固溶态,材料的电导率和硬度均有明显的升高,分别达到了56%IACS和HV 155。此外,随着C含量的增加,复合材料的界面会成为脆弱的铜石墨界面,强度和电导率稍有降低。复合材料的摩擦系数随C含量的增加明显降低,说明石墨的析出明显提高了复合材料的耐磨性。

摩擦速度对铜基摩擦材料摩擦磨损性能影响

采用粉末冶金技术制备了铜-石墨-SiO2烧结材料，通过定速摩擦试验机，在摩擦速度为7．8～47．1m／s的范围内，研究摩擦速度、第三体与摩擦磨损性能的关系．结果表明，摩擦第三体的状态与摩擦速度密切相关，并明显影响摩擦磨损性能．在摩擦顺序从低速开始向高速进行的条件下，随摩擦速度的提高，摩擦表面第三体由颗粒状分布向密实状态转变，表面微观硬度提高，摩擦系数下降，磨损率变化不明显．这归因于低速条件下摩擦副间的啮合程度大，使摩擦系数处于较高值．随速度增加，致密状第三体的易流动性具有润滑和平滑作用，起到降低摩擦系数的作用；在摩擦顺序从高速开始向低速进行条件下，摩擦表面被高速摩擦形成的致密第三体所覆盖，致密第三体的稳定性具有降低摩擦系数波动的作用．但磨损率在摩擦速度较低时出现快速增加．原因在于随摩擦速度的降低，摩擦温度降低，致密第三体脆性增加，致密第三体的大面积破裂和剥落提高了磨损率．

摩擦制动条件对列车制动闸片材料摩擦性能的影响

采用粉末冶金技术制备铜基陶瓷强化材料,通过定速摩擦实验机和1:1制动实验台测试了材料在多种摩擦条件下摩擦磨损性能的变化。结果表明:摩擦条件对摩擦磨损性能有明显影响,摩擦顺序、摩擦速度、摩擦压力的不同,造成摩擦表面温度不同;温度增高有利于形成连续致密的表面第三体,这种高温第三体组织对基体有良好保护,起到增加和稳定摩擦因数、降低磨损量的作用;定速摩擦顺序与惯性摩擦顺序在温升条件相似时,摩擦因数的变化具有相似性;在湿摩擦条件下,摩擦因数略有降低且稳定性好,原因在于水分对摩擦表面具有冷却及润滑作用;所研制材料摩擦因数的变化程度处于国际铁路联盟标准控制范围内。

铜-石墨材料摩擦学行为的研究

采用粉末冶金技术制备了铜-石墨烧结材料,通过定速摩擦试验机,研究了石墨含量与第三体形态的关系及对材料摩擦性能的影响.结果表明:石墨含量小于15%时,石墨对材料的孔隙度及摩擦温度影响明显,表现出材料的摩擦磨损性能与石墨含量密切相关,这归因于干摩擦条件下摩擦表面形成的含有石墨粒子的第三体对摩擦性能作用明显.石墨含量低,形成的第三体金属成分高,硬质金属的犁沟作用导致摩擦系数和磨损率较高.随石墨含量增加,第三体中的石墨含量增加,这导致第三体致密程度和黏着程度降低,松散易流动的第三体有利于降低犁沟程度,从而起到降低和稳定摩擦系数、减少磨损率的作用.

铝对铜基粉末冶金材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金工艺制备了含铝和石墨的铜基粉末冶金摩擦材料,利用定速摩擦试验机,分别在干、湿状态下,探讨了各摩擦速度条件下铝对材料摩擦磨损性能的影响规律。结果表明,铝有利于稳定摩擦因数,提高材料的耐磨性,原因在于铝提高了材料的硬度,从而降低摩擦面微凸体的变形程度。在干摩擦状态下,低速条件下的摩擦因数随铝含量增加而减小,高速条件下的摩擦因数变化不明显;湿摩擦状态,水膜的润滑作用降低了摩擦因数,铝含量增加,有利于提高低速摩擦条件的摩擦因数。高速摩擦条件下,由于离心作用和水分的加热蒸发,水膜的润滑作用降低,摩擦因数波动不显著。

SiO_2对铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

为了提高铜基摩擦材料在高速干摩擦条件下的耐磨性能和具有稳定的摩擦系数,通过粉末冶金方法,制备了铜-SiO2摩擦材料.在摩擦速度为1.6～47.1 m/s条件下,研究了SiO2含量、粒度及摩擦方式对材料摩擦磨损性能的影响.研究表明:材料的摩擦系数和磨损率随着SiO2含量的增加而略有增大;SiO2颗粒尺寸的变化,对摩擦系数影响不显著;摩擦方式对材料的摩擦磨损性能的影响明显.SiO2含量增加有利于提高摩擦系数归因于增加了摩擦面高硬度质点的数量.干摩擦条件下影响材料摩擦磨损性能的一个重要因素是摩擦方式.在高速摩擦条件下,形成的第三体组织致密而连续,这种致密而连续的第三体有利于降低磨损量,并明显降低由于摩擦速度不同而导致的摩擦系数的波动程度.

Cu-SiO_2烧结材料的摩擦磨损性能研究

采用粉末冶金技术制备Cu-SiO2烧结材料,通过定速摩擦磨损试验机研究SiO2含量对Cu-SiO2烧结材料摩擦磨损性能的影响规律,在摩擦速度7.8～47 m/s范围内探讨摩擦速度和SiO2含量与摩擦第三体之间的关系.结果表明：随着SiO2含量增加,材料的摩擦系数升高、磨损量降低,同时材料的硬度增加、密度降低、孔隙度增加;摩擦表面所形成的第三体特征与摩擦速度密切相关,当摩擦速度较低时,所形成的第三体疏松而不连续,与基体的结合强度较低,容易从摩擦表面脱离而增加磨损量;当摩擦速度提高时,所形成的第三体致密连续,与基体的结合强度好,有利于提高摩擦系数和降低磨损量;在摩擦温度过高的情况下,基体金属强度降低,削弱了对SiO2硬质点的夹持能力,SiO2破碎严重而使磨损量增加,同时高温状态的第三体变形大且流动性好,可以起到润滑膜的作用而降低材料的摩擦系数.

合金元素对形变Cu-Fe原位复合材料性能的影响

利用电阻测量仪 ,电液伺服万能试验机 (MTS) ,扫描电镜 (SEM)和透射电镜 (TEM)研究了添加微量Zr,Mg元素及Fe含量对室温和退火状态的形变Cu Fe原位复合材料的组织、导电性和强度的影响。结果表明 ,添加Zr后 ,在不明显损失导电性的情况下 ,可使极限抗拉强度 (UTS)提高约 10 %。进行2h不同温度退火处理 ,材料的电阻率在 4 0 0℃之前稍稍减小 ,后快速增加 ;UTS在 15 0℃之前稍稍增加 ,后快速减小 ,Zr的加入改善了材料的热稳定性 ,表现在随着退火温度的增加 ,UTS下降的幅度变缓。添加Mg使材料变脆。形变量和Fe含量的增加使材料的电阻率和强度显著增大。经 15 0℃× 2h ,30 0℃×2h退火处理可改善此类材料的综合性能。

三体摩擦体系中材料摩擦特性的研究进展

基于三体摩擦体系,综述了摩擦第三体理论研究的发展与现状。第三体由存留在摩擦表面的磨损粒子构成,其形态、运动方式与材料成分和摩擦条件密切相关,从而影响材料的摩擦磨损性能。第三体具有颗粒区和压实区两种形貌,二者处于相互转化的动态过程并起到转移载荷的作用;第三体的4种运动方式对第一体起到速度协调的作用;第三体流量循环的构建有助于理解材料的磨损特性。这些机构的揭示为认识材料的摩擦磨损性能奠定了基础。

不同摩擦条件下铜-铁基粉末冶金材料的摩擦性能

采用粉末冶金技术制备铜-铁基复合材料,在制动压力0.5～1.2MPa范围内,通过定速摩擦试验机研究干、湿条件下,速度、压力与材料摩擦磨损性能的关系。结果表明,干摩擦系数随摩擦速度增加而降低,湿摩擦明显降低了低速摩擦系数而对高速摩擦系数影响不大。低速摩擦系数随摩擦压力增加而增加,摩擦压力对高速摩擦系数影响不明显。

形变Cu-11.5%Fe原位复合材料的强度和导电性

研究了经多次冷拔或冷拔配合中间热处理制得的形变Cu11.5%Fe原位复合材料的组织、强度和导电性。用SEM和TEM观察分析了材料的组织结构。结果发现,形变量η≥5.37的形变Cu11.5%Fe原位复合材料的Fe树枝晶已成为细纤维状,在横截面呈薄片弯曲状。形变量越大,纤维越均匀细化。力学性能和电阻率测试结果发现,随形变量增加,强度提高,同时电阻率增大。中间热处理可在不损失强度的同时,明显降低电阻率。经3次中间热处理后,不同形变量下的材料电阻率均可下降约4.4μΩ·cm。几个较好的电导率和极限抗拉强度组合为:70.6%/659MPa(Φ0.8)、64.6%/752MPa(Φ0.5)和51.9%/880MPa(Φ0.2)。

微波法辅助合成无机纳米材料的研究进展

作为近年来新兴的纳米材料的合成方法,微波法具有传统方法不可比拟的优点。根据微波法在合成无机纳米材料过程中的不同作用,将其分为微波辅助加热法、微波辅助水热法、微波辅助离子液体法、微波辅助溶胶凝胶法、微波辅助化学沉淀法、微波辅助液相还原法、微波固相合成等几种类型,介绍微波法辅助合成无机纳米材料的研究进展。

铜-石墨烧结材料中第三体对摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金技术制备了铜和铜-石墨粉末冶金材料。通过定速摩擦试验机测试了材料的摩擦磨损性能,观察比较了两种材料摩擦学特征和表面摩擦第三体的变化过程。结果表明:摩擦表面第三体状态与材料成分密切相关,并影响材料的摩擦系数和磨损量。纯铜摩擦时,形成的第三体颗粒尺寸大、粘着性强,金属间的粘着撕裂造成摩擦系数剧烈波动和磨损量加大;添加石墨,细化了第三体颗粒尺寸,流动性好的第三体容易覆盖表面的损伤区,这有利于增加真实接触面积,减少应力集中,起到稳定摩擦系数、降低磨损量的作用。

锡对粉末冶金铜基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金的方法制备铜基摩擦材料，利用 GF150D 型定速摩擦试验机，研究摩擦速度为200-3000 r／min、制动压力为0.38-0.63 MPa条件下，锡的质量分数在0-14％范围内材料的摩擦学行为。结果表明，材料中添加锡可明显提高材料的摩擦因数，其中锡质量分数为12％左右时材料的摩擦因数达到最高值，这是因为低锡含量时材料的强度不高使摩擦因数偏低，而锡含量过高时润滑作用增强，导致材料的摩擦因数降低；锡的质量分数在8％-12％范围对降低高速摩擦条件下的磨损率作用明显，这缘于合理的锡含量提高了材料的强度使材料的耐磨性提高；在低摩擦速度下，摩擦因数随着制动压力的增加而增加，而在高摩擦速度下，摩擦因数随压力增加而降低；在高速高压摩擦中，由于摩擦温度高以及第三体数量和基体软化程度与流动性的增加，导致摩擦因数降低。