以就业为导向“闭环模式”校友助力包装工程专业建设研究——以西安理工大学为例

本文立足于新工科背景下对传统工科专业升级改造的新要求,以及包装行业对创新型、应用型专业人才的大量需求,充分挖掘校友资源的潜在优势,提出了以就业为导向的“闭环模式”校友资源创新育人的包装工程专业建设的具体实现途径。将校友资源融入专业建设的助“产”、助“学”、助“研”中,实现从学科导向转向产业需求和就业为导向,同时营造良好的校友文化,使校友资源助力包装工程专业建设得以可持续地良性发展,不断优化专业建设,以期为包装行业创新型专业人才培养提供一定的参考。

基础物理实验课程教学的现状及提升策略——以西安理工大学材料物理专业为例

文章以西安理工大学材料物理专业为例,首先分析了基础物理实验课程教学现状,然后从重建课程体系、更新实验内容、改进教学方法、创新考核方式四个方面论述了基础物理实验课程教学策略。

新工科背景下材料成型及控制工程专业实验课程的改革和实践

为适应新工科对高水平人才培养的要求,提高材料成型及控制工程专业的实验教学质量,分析了该专业实验教学现状,并以金属液态成型方向为例,通过改革实验课程设置和实验教学方式、完善实验考核体系等措施对金属液态成型实验进行了改革探索。改革后的实验教学激发了学生的实验兴趣,提高了学生的实践动手能力,达到了实验教学的预期效果。

基于J-Q双参数准则的材料裂纹体失效评定曲线工程化研究

针对应力三轴性对裂纹尖端应力应变场的影响,讨论了均匀材料裂纹体的断裂准则,建立了基于J^Q双参数准则的失效评定曲线。利用有限元数值解的结果,得到了失效评定曲线中各参量的工程估算方法。通过实例,对本文所建立失效评定曲线的计算方法和现有的计算途径进行了比较。

材料科学与工程学科专业课程思政的思考

为了实现材料科学与工程学科的专业课程思政,本文针对性地从明确材料类专业课程思政的育人育德目标,以及实现专业课程思政的具体途径等多方面展开思考和分析,以期为今后的材料类专业课程思政教学实践打下良好基础。

工程材料多媒体教学软件的设计与实现

本文介绍作者设计的《工程材料》多媒体教学软件，将几何造型技术、数据库技术、计算机动画技术及多媒体技术应用到该课程的教学中，实现了在计算机上动态显示位错运动过程及金属组织结晶过程，应用几何造型技术实现三元相图的三维曲面模型的动态显示，利用多媒体技术，使其声图并茂，取得了很好的教学效果。

纳米晶化学太阳能电池的制备与检测——一个关于新能源材料的大学综合实验

光伏市场飞速发展的今天离不开光电材料,而光电材料的研究与表征有别于金属、陶瓷及高分子等传统材料专业,所涉及到的内容较为抽象,故仅仅依靠学生在课堂上所能完成的教学任务很难实现让学生对新能源材料的了解和认识。作为理论教学的补充和延伸,开展综合实验,培养学生实践能力的同时,增加他们对新能源材料的初步认识显得尤为重要。该实验选题较为新颖,学生参与积极性高,帮助学生深入了解光电材料的制备过程、工作原理、测量技术及数据处理方法等知识。

增材制造硼化钛增强钛基复合材料的研究进展

增材制造(AM)技术以其可设计性强、近净成型等优点,在非连续增强钛基复合材料(DRTMCs)等金属基复合材料领域引起了广泛关注。AM技术通过快速凝固的成型方式,能有效拓宽对DRTMCs微观组织和力学性能的调控窗口。金属AM技术主要分为粉床熔融法(PBF)和定向能量沉积法(DED)。粉床熔融法包括选区激光融化(SLM)技术和电子束熔融(EBM)技术,定向能量沉积法主要包括激光熔化沉积(LMD)技术和电弧增材制造(WAAM)技术。本文综述了近年来利用以上技术制备硼化钛(TiBw)增强DRTMCs的研究现状。从粉末状态出发,讨论了混合粉末和预合金化复合粉末对DRTMCs中TiBw的尺度特征参数、基体组织以及力学性能的影响规律。在此基础上,对目前存在的关键问题和未来的发展趋势进行了展望。

材料裂纹体J～Q断裂准则的工程化方法研究

结合现有材料裂纹体断裂参量的表达式,详细讨论了均匀材料裂纹体的J^Q 双参数准则,并对该准则中各参量的计算方法进行了简化。为了工程应用方便,进一步分析了Q 参量有限元数值解的分布规律,并曲线拟合得到了该参量的工程化计算方法,最后对工程化Q 参量计算方法在断裂参量计算中的有效性进行了讨论。

去枝强干、注重实践、以人为本——谈材料科学与工程专业的教学改革

针对材料专业的快速发展,从课程体系的设置、实用型材料人的培养、如何激发学生学习兴趣等三个方面进行分析和阐述,提出改进思路和办法,占领材料类人才竞争的制高点。

材料成型及控制工程专业混合式生产实习模式探索

混合式生产实习是将“互联网+”教育技术有机融合到传统生产实习的新型实践教学模式。该文阐述了线上课程作为传统生产一线实习模式的重要补充,在强化课程思政教育、提升学生非技术能力、丰富生产实习内容等方面的作用,可为新时代高等工科院校的生产实习模式探索提供一定的参考。

基于材料工程专业学生认知心理学的《实验设计与数据处理》的教学探索

《实验设计与数据处理》课程是在高等数学,概率论以及材料加工工程相关专业课程学习的基础上开设的,涉及的实验设计方法和数学公式较多,各章节相互独立又紧密联系。由于各自基础不同,材料加工专业学生学习《实验设计与数据处理》课程的效果差异较大,不能形成系统性认知,不能将课本讲授的试验设计方法在铸造工程实践中自如运用,数据的整理和处理不能满足工程本身的需要。通过对学生这些问题的研究和分析,对《实验设计与数据处理》课程提出了基于认知心理学的教学策略,包括遵循信息输入规律,提高学生对知识点的理解能力;综合运用认知心理学各种方法,提高学生学习效率和学习效果;提高学生专注程度,延缓形成认知疲劳,有效改善课堂认知效果;注重教学引导,强化学生对信息的选择,储存。

粉末冶金制备碳纳米管增强铜基复合材料研究进展

碳纳米管具有优异的力学性能和导电、导热性能,作为增强体引入铜基体中有望开发出新一代高强、结构功能一体化的复合材料。然而,碳纳米管在铜基体中的分散性较差及其与铜的润湿性问题,成为制备碳纳米管增强铜基(CNTs/Cu)复合材料的主要挑战,并显著影响了复合材料的性能。本文对目前有关制备碳纳米管增强铜基复合材料的主要方法包括碳纳米管前期预处理方法、碳纳米管在铜粉末中分散的方法、复合材料的烧结方法进行总结,概述复合材料的力学性能、摩擦磨损性能以及导电导热性能的研究进展,并提出思考和展望,以便为制备CNTs/Cu复合材料研究提供参考。

飞行保护头盔用复合材料结构吸收碰撞能量性能研究

针对碳纤维头盔和超高分子量聚乙烯(PE)头盔,采用坠落式冲击试验台和基于冲击加速度及头部损伤指数(HIC)评价方法,系统研究了材料种类、缓冲垫密度和服役环境温度对头盔吸收碰撞能量的影响。结果表明:随着缓冲垫密度的增加,两种头盔在低温(-20℃)条件下的冲击加速度幅值均表现出增加趋势,在常温(20℃)及高温(50℃)下,碳纤维和PE头盔壳体的冲击加速度幅值均表现出明显的降低趋势。升高温度有利于降低头盔的加速度幅值,对于80g/L和90g/L的缓冲垫,两种头盔的冲击加速度幅值随温度升高都表现出降低趋势。缓冲垫密度和温度显著影响头部损伤指数,随着温度从-20℃升高至50℃,PE头盔的头部损伤指数均表现出增加趋势,然而,碳纤维头盔在50℃表现出与常温和低温相反的趋势,即随着缓冲垫密度增加,其头部损伤指数逐渐降低,但PE头盔的头部损伤指数数值低于碳纤维头盔。两种材料在冲击载荷下的损伤形貌不同:PE头盔有明显的基体凹陷形变特征但均无裂纹形成,而碳纤维头盔均表现出明显的基体开裂及纤维断裂。碳纤维由于其高刚度,在冲击力大于破坏强度后容易产生裂纹,无法通过结构系统塑性形变吸收冲击能量,是导致其在不同缓冲垫密度和不同温度条件下,头部损伤指数以及加速度幅值均高于PE的主要原因。PE具有较高的缓冲作用和吸收冲击能量能力,因此,虽然均表现出较大基体凹陷,但均无裂纹形成,采用PE头盔,头部损伤指数和加速度幅值都低于同等条件下的碳纤维头盔。

泡沫炭基电磁屏蔽复合材料制备综合实验设计

该文聚焦电磁屏蔽材料和纳米材料的热点研究方向,设计了泡沫炭材料与银纳米颗粒(Ag NPs)复合材料的制备及电磁屏蔽性能分析综合实验。该实验通过直接炭化三聚氰胺泡沫及水热还原原位生长法制备了Ag NPs/泡沫炭复合材料。通过测量AgNPs/泡沫炭复合材料的电磁屏蔽参数,优化了电磁屏蔽效能。实验通过材料合成、物性表征、理论参数测试、性能应用等四个环节,拓宽了学生的知识面,锻炼了他们的实践动手能力和分析解决实际问题的能力。

PBDMS/PA11复合材料的冲击及压缩性能研究

利用聚硼硅氧烷(PBDMS)中的动态化学键—Si—O—B调控尼龙11(PA11)的冲击和抗压性能,通过熔融共混方式在PA11中添加PBDMS制备了PBDMS/PA11复合材料,研究了PBDMS含量对复合材料冲击性能、压缩性能及形貌结构的影响,并阐述了PBDMS影响PA11性能的机理。结果表明:复合材料的悬臂梁缺口冲击强度随着PBDMS含量的增加而提高,PBDMS质量分数为12%时,悬臂梁缺口冲击强度达到最大值9.9kJ/m^(2),比纯PA11增加25%;复合材料的压缩永久变形率则随着PBDMS含量的增加而降低,PBDMS质量分数为15%时,压缩永久变形率最低为6%,比纯PA11降低50%。

TiB_(2)/Mg-4Al-xSi镁基复合材料的耐磨性能研究

细化Mg_(2)Si相是提高Mg-Al-Si合金强度和韧性的重要措施,以TiB_(2)纳米颗粒作为Mg_(2)Si的异质形核剂,采用半固态搅拌结合熔体超声处理法将TiB_(2)纳米颗粒加入Mg-4Al-x Si(x=0.5,1.0,1.5,2.0)(质量分数,下同)合金熔体中,制备出TiB_(2)与Mg_(2)Si混杂增强镁基复合材料。利用光学显微镜和扫描电镜观察了复合材料中Mg_(2)Si相的形貌和尺寸,采用图像分析软件Image-J统计分析了Mg_(2)Si相的体积分数,重点研究了不同Si含量复合材料的耐磨性能。结果表明,TiB_(2)纳米颗粒的加入显著细化了Mg-4Al-x Si(x=0.5,1.0,1.5,2.0)合金中的共晶Mg_(2)Si相和初生Mg2Si相,显著提高了合金的硬度和耐磨性。随着Si含量的增加,TiB_(2)/Mg-4Al-xSi(x=0.5,1.0,1.5,2.0)复合材料的耐磨性能先升高后降低,当Si含量为1.5%时耐磨性能最佳。

层厚比对Cu-TiB2/Cu层状复合材料微观组织和力学性能的影响

铜基复合材料由于优异的综合性能在电子封装、电接触等领域具有重要应用价值。然而,克服材料的强-塑性倒置关系一直面临着极大的挑战,层状构型设计被认为是解决该倒置难题的有效策略。本文采用粉末冶金并结合原位反应法,通过控制铺粉工艺,制备出Cu层与TiB2/Cu复合层交叠分布的Cu-TiB2/Cu层状复合材料。研究了Cu-TiB2/Cu层状复合材料的力学性能及断裂特征,并讨论了层状结构参数对材料综合性能的影响。当Cu层与TiB2/Cu复合层的层厚比为1∶3时,Cu-TiB2/Cu层状复合材料的极限抗拉强度(UTS)为315 MPa,断裂伸长率为18%,实现了良好的强塑性匹配。基于复合材料裂纹扩展路径表征与分析,揭示了层状构型设计在抑制裂纹扩展、促使裂纹偏转等方面的作用机制,为高强韧铜基复合材料的构型设计和性能优化提供新思路。

“以研促教,以教促研”理念下的“材料科学基础”课程教学实践探析

“以研促教,以教促研”是相辅相成、不可分割的,它是评价我国高校教师是否具有一流教学能力的重要标准。本文结合“材料科学基础”本科教学中的实践案例,阐述开展“以教促研”和“以研促教”的必要性和实施效果。以期为正在探究如何做好“教研相长”的高校教师提供一定的指导与参考。

BN/Cu复合材料摩擦磨损性能与磨损机制研究

通过直流辅助热压烧结制备了氮化硼(BN)颗粒添加量为0.4%~1.2%(质量分数)的BN/Cu复合材料,采用立式销盘摩擦磨损试验机对其进行耐磨性检测,使用扫描电子显微镜(SEM)表征材料磨损前后的表面形貌,同时分析了BN颗粒添加量对复合材料物理性能和摩擦磨损性能的影响。研究结果表明:直流辅助热压烧结制备的复合材料致密度均可达到96%以上,导电率可达80%IACS以上。添加适量的BN颗粒,可以极大提升复合材料的摩擦磨损性能。当BN颗粒的添加量为0.8%时,由于摩擦过程中有润滑膜产生,复合材料的摩擦系数最为稳定,且摩擦磨损性能较为优异,主要由磨粒磨损和轻微的黏着磨损共同作用。