新工科背景下专业课程思政教学的探索——以材料科学与工程学院“应用电化学”课程为例

为适应新工科建设对人才培养提出的新要求,专业课教师应充分利用课堂教学主渠道,授课过程中融入思政元素,提高教育教学水平,实现教书育人的目的。以“应用电化学”课程为例,紧紧围绕立德树人的根本任务,以提升学生能力为目标,以课堂教学为平台,构建“专业课程+思政教育”教学体系,探索并实践如何更好地将社会主义核心价值观融入专业教学,实现价值引领和知识传授的双重目标。

“课程思政”视域下材料学科学生专业认同培育路径探索

“课程思政”已经成为高校思想政治教育教学改革的热点话题和必然趋势。文章旨在结合高校“课程思政”教育教学改革,研究材料学科学生专业认同培养的意义与存在的问题,阐述培养材料学科学生专业认同的思路。通过理念先行、教学浸润、协同育人、榜样引领,构建思政教育与专业教育一体化育人体系,帮助引导学生与自身所学专业建立联系,增强材料学科学生对所学专业的认同度和幸福感。

制定材料科学与工程专业教学计划的思考

材料学院秉承“抓住机遇 ,深化改革 ,锐意进取 ,稳定发展”的总体思想 ,对原化学化工学院材料系 ,机械与汽车学院的材料成型及控制系 ,应用物理系应用物理教研室 (部分 )的专业设置进行改革 ,突出办学特点 ,开创办学特色 。

材料科学与工程专业材料化学基础实验的改革与探索

实践教学的质量直接关系着高等教育的水平。围绕我校《材料科学与工程》专业的材料化学基础实验,我们进行了一些有益的改革和探索,系统分析了改革的必要性、内容、特点及效果。这些改革紧密结合材料专业的特点,激发了学生的学习热情和积极性,最终取得了一定的成效。

基于工程化设备通过调控纺丝温度提高中间相沥青炭纤维力学和导热性能

基于工程化设备,在恒定挤出量条件下,通过调控纺丝温度制备了中间相沥青炭纤维(MPCFs),探究纺丝温度对MPCFs微观结构、力学和导热性能的影响。结果表明:随着纺丝温度由309升高至320℃,MPCFs的微观结构由石墨片层细小的褶皱劈裂辐射状结构逐步向石墨片层粗大的劈裂辐射状结构转变,拉伸强度由2.16增大到3.23 GPa,热导率由704升高到1078 W·m^(−1)·K^(−1)。这主要是因为纺丝温度越高,沥青熔体黏度越小,喷丝口处挤出胀大效应越弱,沥青熔体在喷丝孔流道内形成的微晶取向得以保持,以此制备的炭纤维具有更大的晶体尺寸和更高的微晶取向。

NbC含量对烧结NbC/ASP2080高速钢复合材料组织及性能的影响

为了提升高速钢的红硬性及韧性,通过粉末球磨(碳化物及金属粉末)加真空烧结工艺制备了不同含量的NbC颗粒增强ASP2080高速钢复合材料。利用XRD、SEM、EDS、万能拉伸试验机等对NbC/ASP2080高速钢复合材料的微观组织及力学性能进行了表征分析。结果表明:NbC的添加不会改变复合材料的相结构,并且随着NbC含量的增加,热处理态复合材料的基体晶粒尺寸明显减小;热处理能显著提升复合材料的硬度、抗弯强度及冲击韧性;热处理态复合材料的硬度、抗弯强度及冲击韧性随着NbC含量的增加均出现先增大后减小的趋势。NbC含量为4%时的热处理态复合材料拥有最佳的综合性能,其平均晶粒尺寸为6.52μm,硬度、抗弯强度和冲击韧性分别为71.7 HRC、825.3 MPa、6.75 J/cm2。

新时代材料专业《物理化学》教学体系创新的探索

为适应新时代材料专业教育发展需要,落实“立德树人”的根本任务,从内容建设、内涵拓展和外延闭环三方面开展《物理化学》教学体系创新的探索,充分体现了新时代“三全育人”和立德树人的教育精神,以学生为中心,培养德才兼备、知行合一、勇于创新的复合型人才。

《炭及石墨材料》课程教学改革探讨

《炭及石墨材料》为材料学院无机非金属材料工程专业所开设的专业选修课程。本文从教学内容、教学方式和考核方式三方面分析了该课程所面临的问题和挑战。为契合专业“高素质复合型专门人才和行业精英”培养目标,阐述了合理选择与优化教学内容、创新教学模式、完善考核评价模式的教学改革探索,以提升课程教学质量和育人效果。

仿生增强制备聚乳酸基骨组织工程复合材料

依据仿生原理制备了纳米羟基磷灰石聚乳酸(nHA-PLA)复合的骨框架材料.此复合材料中的主要成分是纳米羟基磷灰石,纳米相的羟基磷灰石就是天然骨中主要的无机相.在保持高孔隙率(90%)的同时,复合材料的抗压性能达到2.07 MPa,高于单纯的聚乳酸框架材料(为0.89 MPa).分离成骨细胞并在三维框架材料上培养,用扫描电镜进行观察,复合材料具有很好的细胞贴附性能.仿生制备的三维纳米羟基磷灰石聚乳酸复合骨框架材料,无论从结构还是性能上,都是骨组织工程中的优选材料之一.

《材料工程基础》课程教学的思考

本文以湖南大学材料科学与工程学院开设的《材料工程基础》课程为例,针对该课程的特点、教学现状、存在的问题以及我们开设该课程的构想与成效,总结和阐述了相应的教学策略和教学思考,以便进一步提升该课程的教学质量、提高学生培养的素质。

材料成型及控制工程专业实验教学体系的改革与实践

阐述了专业实验教学改革的必要性 ,并以典型零件生产工艺过程为实验研究对象 ,进行了“铸件成型过程和质量监测综合实验”的实验教学体系改革 ,提出了一些专业实验教学改革的思路和做法。

SiC颗粒增强6013铝基复合材料时效析出行为及力学性能

采用球磨-冷等静压-热等静压-热挤压工艺制备组织均匀、颗粒分散良好的15%质量比SiC_(p)/6013Al复合材料,并利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和室温力学性能测试等研究不同人工时效温度下SiC_(p)/6013Al复合材料的析出行为和力学性能.结果表明,复合材料析出行为受热扩散控制,温度升高导致沉淀相析出加速;复合材料中的主要强化相为Mg_(2)Si,而且SiC颗粒能显著增强强度,但也导致复合材料的塑性快速下降;相比基体6013铝合金,15%质量比SiC_(p)/6013Al复合材料能在更低温度、更短时间内达到峰时效,经过人工时效处理后的最高硬度为180 HV_(0.2),抗拉强度为522 MPa.

工程陶瓷材料的应用

本文综合介绍了工程陶瓷材料在机械和化工工业中的应用。

透射电镜原子成像新技术在材料科学研究中的应用

本文首先对现代透射电子显微技术(TEM)的最新发展作重点介绍,这些新技术包括:出射波函数重构,物镜上带有球差(Cs)矫正器的高分辨电镜,带有单色器的具有高能量分辨率的电子能量损失谱(HREELS),高分辨扫描透射电镜(HAADFSTEM)以及记录动态过程的透射电子显微技术。之后介绍我们在湖南大学用普通高分辨电镜为基础建立的原子成像技术平台,并举例说明这些原子成像技术可以为解决材料科学哪些关键问题带来突破。关于透射电镜的新发展,通过讨论原子像的最佳成像条件着重强调图像解释问题以及定量结构分析。关于新透射电子显微技术的应用,我们首先演示一些在介电陶瓷薄膜、纳米孔器件以及其它材料研究方面得到的非常突出的具有代表性的实例。然后重点介绍我们课题组最近利用原子分辨率TEM图像和定量结构分析在研究铝合金方面的最新成果。我们研究的铝合金包括6xxx系AlMgSi(Cu)合金、7xxx系AlZnMg(Cu)合金和2xxx系AlCuMg合金。这些铝合金是现代文明的重要材料,与我们的生活息息相关,是现代汽车、高速列车、飞机和航天飞行器制造的主要材料。人们对这些铝合金的研究和制造已有半个世纪到一个世纪以上的历史,但这些材料中的一些基本科学问题尚未解决或者说尚未完全解决。使这些铝合金性能优异的内在强化相的结构与演变问题及其与合金性能的本征关系问题,就属于尚未解决或尚未完全解决的基本科学问题。这些问题的解决主要受到了测量技术的限制。现代原子成像技术的发展和突破为解决此类问题提供了可能。

高熵合金基复合材料的研究进展

高熵合金自2004年被提出以来,由于其表现出比传统合金更为优异的综合性能,在航空航天、石油化工等领域具有潜在的应用前景,逐渐成为金属材料领域的研究热点。在高熵合金基体中引入合适的增强相形成高熵合金基复合材料(HEAMCs),已成为改善高熵合金综合性能的方法之一。本文综述了近年来国内外关于高熵合金基复合材料的研究现状,就其增强相选择、制备工艺、相结构和组织进行系统的介绍,并归纳了包括强塑性、硬度以及耐磨耐蚀性等高熵合金基复合材料性能的演变规律以及强化机制,最后指出了当前高熵合金基复合材料面临的挑战并展望了未来的研究方向:增强相和基体之间的润湿性严重影响大尺寸复合材料的制备及性能,寻找一种高效简易的方法制备大尺寸复合材料是目前高熵合金基复合材料需要解决的一个问题;增强相颗粒会导致塑性下降,金属基复合材料强度与塑性之间的平衡也有待研究。

粉末冶金钛基层状材料研究进展

日益严苛的服役环境对钛材性能提出新的要求与挑战,层状结构的引入使钛基材料突破强度–韧性的桎梏有了新的思路。近年来,钛基层状结构材料成为研究热点,通过不同制备技术获得的钛基层状结构材料展现出了优异的力学性能。粉末冶金技术具有工艺简便、高效,易于实现组元调控与钛材性能优化等优点。本文对目前钛基层状材料的类型、主流制备技术进行阐述,着重介绍了粉末冶金钛基层状材料的研究进展,总结了高性能钛基层状结构的强韧化机制,最后对钛基层状结构材料的基础研究与实际应用进行了展望。

NbC_(p)/ASP2030高速钢复合材料的制备与性能

通过粉末冶金真空烧结法,利用NbC粉末与气雾化ASP2030高速钢制备了NbC_(p)/ASP2030高速钢复合材料。采用SEM、XRD、EDS等检测手段,研究了不同NbC添加量对ASP2030高速钢的显微组织、物相组成及力学性能的影响。结果表明,当真空烧结温度达到1220℃,所制得的复合材料主要相有Martensite、M_(7)C_(3)碳化物、M_(6)C碳化物、MC碳化物以及γ-Fe;当NbC加入量逐渐增加,烧结态复合材料的抗弯强度与冲击韧性都出现一定程度下降,而硬度则逐渐上升。在NbC含量达到2%时,复合材料的冲击韧性为5.34J/cm^(2),抗弯强度为1918.3MPa,硬度为53.9HRC。

TiCN_(p)增强高铬铸铁复合材料的制备与性能

本工作以TiCN_(p)和20Cr高铬铸铁粉末为原料,采用压制和超固相液相烧结(SLPS)工艺,制备含10%~30%(质量分数,下同)TiCN_(p)的高铬铸铁复合材料,系统研究了增强相含量和烧结温度对复合材料致密化行为、显微组织、物相组成和力学性能的影响规律。研究结果表明,通过真空液相烧结可以制备出相对致密度均达到97.5%以上的各成分复合材料,物相主要由TiCN、Cr_(7)C_(3)碳化物、马氏体和少量奥氏体组成;随着增强相添加量逐步增加,TiCN_(p)沿晶界分布,逐渐形成网状分布结构,而Cr_(7)C_(3)越来越多地在烧结过程中没有熔化的合金基体中析出和粗化;这使得复合材料的硬度线性上升,而抗弯强度和冲击韧性则降低。当TiCN_(p)添加量为30%时复合材料的力学性能可以达到硬度87.8HRA,抗弯强度1304 MPa,冲击韧性2.35 J/cm^(2)。

氯化镍复合氯化亚铜正极材料的低温制备

过高的煅烧温度限制了氯化镍(NiCl_(2))在热电池正极材料中的应用。本研究通过在原料中引入添加剂氯化亚铜(CuCl),在300℃的煅烧温度下实现了NiCl_(2)的低温制备,所得产物为NiCl_(2)与CuCl的复合物(NiCl_(2)@CuCl),具有良好的结晶度,其微观形貌为由若干片状组织镶嵌而形成的棒状结构。X射线光电子能谱表明NiCl_(2)@CuCl中存在异质结,有利于增强其电化学性能。NiCl_(2)@CuCl还具备良好的热稳定性。本研究为过渡金属卤化物的低温除水/低温制备提供了一种新的策略。

ANSYS Workbench在梯度SiCP/Al复合材料结构瞬态动力学分析中的应用

针对航空航天精密结构件极端环境、极端轻量化和高度集成化的应用需求,将梯度功能材料设计思想应用于SiCP/Al复合材料的设计开发。基于材料制备方法、梯度组分变化、宏/微观梯度界面及材料性能等参数,应用ANSYS Workbench软件建立梯度SiCP/Al复合材料计算模型,通过瞬态动力学分析方法预测材料界面与应力的交互作用,建立梯度结构、材料组分与材料性能的综合评价方法,为以后的梯度功能结构件的研究和未来航空航天精密结构件的研制提供理论支撑和技术支持。