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實(shí)驗(yàn)材料為FeS2礦物標(biāo)本上的立方單晶與五角十二面體單晶,通過超聲清洗樣品表面污染。所用儀器為掃描電鏡SEM(LEO-1450型及ZEISSULTRA-55型),EBSD系統(tǒng)為OxfordInstru-ments公司的HKLCHANNEL-5系統(tǒng)。EBSD數(shù)據(jù)采集步驟為:將樣品安放在掃描電鏡樣品臺上,記錄下位置;將樣品臺推進(jìn)掃描電鏡樣品室,對樣品室進(jìn)行抽真空;將樣品臺傾轉(zhuǎn)70°并進(jìn)行聚焦和傾轉(zhuǎn)圖像校正,將EBSD探頭送入樣品室;將入射電子束打在樣品表面,選擇合適視場進(jìn)行菊池花樣的扣背底同時(shí)在電腦上進(jìn)行圖像的優(yōu)化;照下形貌相,選好視場,設(shè)置EBSD測定參數(shù),啟動(dòng)自動(dòng)程序進(jìn)行菊池花樣的自動(dòng)標(biāo)定;抽出EBSD探頭,樣品回轉(zhuǎn)至水平位置,關(guān)閉電鏡和計(jì)算機(jī)。進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,根據(jù)需要輸出各種類型的含有晶體學(xué)信息的圖。查FeS2的晶體學(xué)數(shù)據(jù)知其可以有3種不同的晶體結(jié)構(gòu),最常見的是簡單立方結(jié)構(gòu),空間群符號為Pa3,Herman-Mauguin國際符號為2/m3,點(diǎn)陣常數(shù)a=0.5417nm,配位數(shù)Z=4;另一種為三斜晶系,空間群符號為P1,Pearson符號為aP12;第3種為正交晶系,空間群符號為Pnnm,Laue群為mmm,點(diǎn)陣常數(shù)為a=4.45魡,b=5.43魡,c=3.39魡。
二、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
(一)立方FeS2單晶表面條紋形貌觀察與分析立方FeS2都是正方形顆粒,與石英伴生。用掃描電鏡中配置的能譜儀驗(yàn)證是FeS2,特征譜見圖1a,定量結(jié)果為Fe33at%,S66at%。圖1b為FeS2單晶表面形貌相,可見明顯生長臺階,這與材料科學(xué)基礎(chǔ)課程界面一章介紹的Kossel-Stranski模型[2-5],也稱Terrace–ledge–kink(TLK)mode(坪臺-臺階-扭折模型)對應(yīng),表明FeS2晶體緩慢生長時(shí)表面不是完全晶體學(xué)面光滑的,而是要通過熱激活形成臺階,再由臺階的側(cè)向生長完成垂直于表面的生長。臺階線近似成45°或90°。
(二)五角十二面體FeS2單晶表面條紋形貌觀察與分析黃鐵礦晶體形態(tài)、表面微形貌研究表明,負(fù)晶體是指黃鐵礦晶體{210}面上的條紋垂直于{210}和{100}面的交棱方向,并認(rèn)為這種條紋只出現(xiàn)在那些簡單五角十二面體的黃鐵礦晶體上。圖2所示為五角十二面體(210)面上的正條紋和負(fù)條紋形貌。圖3為五角十二面體黃鐵礦記為A晶體和B晶體的表面形貌條紋。圖4為A、B兩個(gè)黃鐵礦的能譜分析結(jié)果。對比圖2和圖3可知以看出,試驗(yàn)時(shí)的A、B兩個(gè)黃鐵礦晶粒表面形貌都為正條紋不是負(fù)晶體,為普通正條紋黃鐵礦。從圖4a可知,A晶粒中去除C元素的影響,計(jì)算結(jié)果為Fe31.47at%,S68.39at%,可知S原子數(shù)量是Fe原子數(shù)量的2.17倍,接近理論值。同時(shí),檢測到A晶粒中含有微量的Si和Ni元素含量大約在0.14at%。從圖4b可知,B晶粒中去除O元素的影響,計(jì)算得Fe29.35at%,S69.18at%,可知S原子數(shù)量是Fe原子數(shù)量的2.35倍,接近理論值。同時(shí),檢測到B晶粒中含有微量的Si和Ti和Al元素含量大約在1.5at%。綜上可知,五角十二面體的黃鐵礦一般含有微量元素,即說明形成時(shí)溶液的過飽和度相對較大。同時(shí),A晶粒和B晶粒的雜質(zhì)元素的含量不同,說明成礦時(shí)雜質(zhì)元素的種類不影響黃鐵礦晶體的形態(tài)。
(三)立方FeS2單晶取向確定圖5a、圖5b為一顆立方FeS2的立方體顆粒及采用掃描電鏡EBSD系統(tǒng)測出的取向的{100}極圖,其取向的歐拉角為(147.8,6.1,125.0),轉(zhuǎn)化為密勒指數(shù)為(001)[010],與立方體形貌完全對應(yīng),可知立方硫化鐵的每個(gè)表面都是(100)面。立方結(jié)構(gòu)材料只有在非常緩慢的條件下或<100>方向的生長速度比其它方向慢的多的條件下才長成立方體。
三、討論
通過查找文獻(xiàn)、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、結(jié)果分析的系統(tǒng)研究過程,提高了學(xué)生科學(xué)研究素質(zhì)與綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ瑸橐院蟮难芯可蒲泄ぷ鞯於肆己没A(chǔ),并深化了對材料科學(xué)基礎(chǔ)中晶體學(xué)相關(guān)概念與定律的理解。通過對兩種FeS2晶體類型與表面形態(tài)的對比研究,理解了晶體結(jié)構(gòu)類型與單晶表面形貌的關(guān)系;晶體的微觀對稱性與宏觀對稱性的關(guān)系,晶體表面小面化或刻面的現(xiàn)象與宏觀表面的關(guān)系;認(rèn)識了硫化鐵單晶在不同內(nèi)因或外因作用下結(jié)晶成不同形貌的現(xiàn)象;掌握了材料分析方法中介紹的主要測試儀器掃描電鏡、能譜儀、電子背散射衍射儀,分別可獲取材料微觀形貌、微區(qū)成分、微區(qū)晶體結(jié)構(gòu)及取向這3個(gè)最基本的材料信息;提高了尋找硫化鐵標(biāo)本、文獻(xiàn)檢索、樣品制備、地質(zhì)知識及最終的文章撰寫能力;體現(xiàn)了材料科學(xué)基礎(chǔ)課程研究型教學(xué)培養(yǎng)理念。
四、結(jié)語
金屬材料熱處理節(jié)能新技術(shù)的應(yīng)用也是需要一定的技術(shù)指導(dǎo)的,在工業(yè)生產(chǎn)中一些企業(yè)缺乏這類的專業(yè)人才,即使在一些企業(yè)中存在專業(yè)人才也都是一些年紀(jì)比較大的老工人,對于企業(yè)來說,缺少一些新鮮血液的注入,專業(yè)的技術(shù)人才非常匱乏。近年來,金屬材料熱處理的企業(yè)在不斷的增多,對于人才的需求量也在不斷的增大,因此專業(yè)人才的匱乏是目前金屬材料熱處理節(jié)能新技術(shù)應(yīng)用受阻的原因之一,培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)人才,促進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)發(fā)展成為目前首要解決的問題。
2金屬材料熱處理節(jié)能新技術(shù)的應(yīng)用
2.1化學(xué)熱處理薄層滲透技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中,熱處理技術(shù)是一些金屬材料的性能得到保障的前提基礎(chǔ),就目前的情況來看,化學(xué)熱處理薄層滲透技術(shù)是應(yīng)用比較廣泛的一種技術(shù)手段,在傳統(tǒng)化學(xué)概念當(dāng)中,化學(xué)元素深入金屬表層會嚴(yán)重的影響金屬材料的性能,但是這一技術(shù)的運(yùn)用,打破了這一傳統(tǒng)的觀念,從技術(shù)手段方面得到了突破。在傳統(tǒng)的熱處理技術(shù)當(dāng)中,加熱的時(shí)間通常都是比較長的,長時(shí)間的加工過程自然會造成耗電量的增加,并且也會產(chǎn)生一定的污染。為了改善這樣的狀況,運(yùn)用化學(xué)熱處理薄層滲透技術(shù)能夠有效的緩解,實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能的目的,相對于之前的技術(shù)手段來說,新節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用能夠節(jié)約大量的電能,并且相比于傳統(tǒng)生產(chǎn)來說能夠極大的提升生產(chǎn)效率。實(shí)現(xiàn)了低成本、高效率的生產(chǎn)目的,并且對于環(huán)境的污染也是比較小的,從節(jié)能減排到環(huán)境污染等多個(gè)方面來說都具有重要的意義。
2.2激光熱處理技術(shù)激光熱處理技術(shù)主要是運(yùn)用激光束對金屬表面進(jìn)行合金化或者是硬化處理,高功率高密度的激光束能夠改變金屬表面的性質(zhì),這是其他傳統(tǒng)技術(shù)手段做不到的。激光具有很強(qiáng)的穿透性,能夠使金屬的表面快速的達(dá)到臨界熔點(diǎn),進(jìn)而金屬表面就會發(fā)生變化,逐漸的硬化。經(jīng)過激光改變過后的金屬表面特性一般都是比較優(yōu)良的,硬度會得到很大程度上的提升,耐磨性也會增強(qiáng),另外金屬組織的細(xì)密程度也會發(fā)生相應(yīng)的改變,這對于金屬來說是難得的改變,能夠有效的提升金屬產(chǎn)品的性能。在傳統(tǒng)金屬熱處理加工過程中,一些特殊部位的處理通常是一項(xiàng)比較困難的工作,利用激光熱處理技術(shù)就能夠輕松的解決這一問題,對于一些管孔、微小的區(qū)域或者是深溝等特殊部位也能夠進(jìn)行硬化。在熱處理過程中計(jì)算機(jī)技術(shù)的運(yùn)用也極大的提高了整個(gè)加工過程的自動(dòng)化程度,使得生產(chǎn)加工的過程更加數(shù)字化、智能化,機(jī)械控制處理的過程中更加有利于節(jié)能的實(shí)施。
2.3真空熱處理技術(shù)對于金屬部件來說,最常見的問題就是金屬的氧化問題,企業(yè)在生產(chǎn)過程中也重點(diǎn)的考慮這一問題,運(yùn)用真空熱處理技術(shù)能夠在無氧介質(zhì)的條件下對零件的內(nèi)部進(jìn)行處理,避免零件內(nèi)部出現(xiàn)氧化的現(xiàn)象。運(yùn)用真空熱處理技術(shù)能夠省去大量的生產(chǎn)設(shè)備,生產(chǎn)過程所用的時(shí)間可以變得更短,另外高新技術(shù)的運(yùn)用能夠極大的縮短生產(chǎn)的周期,能夠有效的提升生產(chǎn)效率。借鑒國外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)可以知道,真空熱處理技術(shù)的運(yùn)用是比較先進(jìn)的技術(shù)手段,通常在將抽成真空的部位沖入一些惰性氣體,惰性氣體的性質(zhì)比較穩(wěn)定,不容易與外界的物質(zhì)或是氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng),是一種很好的填充氣體,在真空技術(shù)當(dāng)中常用的就是對流傳熱方式,這種方式使得加工的速度更加迅速并且均勻。
2.4振動(dòng)時(shí)效處理技術(shù)振動(dòng)時(shí)效處理技術(shù)的應(yīng)用主要是為了能夠使加工的金屬器件更加的穩(wěn)定,無論是在外形上還是使用壽命上進(jìn)行進(jìn)一步的鞏固,防止在使用過程中發(fā)生變形或是開裂的現(xiàn)象。在傳統(tǒng)的工藝當(dāng)中,采用的方法就是利用熱處理爐進(jìn)行低溫的長時(shí)間加熱,這樣做雖然能夠起到穩(wěn)定性能的作用,但是所需的時(shí)間比較長,耗費(fèi)的成本比較高,對資源以及生產(chǎn)效率來說都是非常不利的。振動(dòng)時(shí)效處理技術(shù)的運(yùn)用是在傳統(tǒng)工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行了全新的改變,主要是利用了不同頻率的諧波達(dá)到共振來實(shí)現(xiàn)的,由計(jì)算機(jī)控制,這樣的時(shí)效加工過程能夠極大的節(jié)省時(shí)間,并且周期比較短可以節(jié)省大量的電能,最終的加工效果也是比較好的。
(一)碳族元素在周期表中的位置
ⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA
BCNOF
AlSiPSCl
GaGeAsSeBr
InSnSbTeI
TlPbBiPoAt
(二)碳碳元素及其單質(zhì)的性質(zhì)變化規(guī)律
元素名稱元素符號原子半徑
(nm)主要
化合價(jià)單質(zhì)的性質(zhì)
顏色、狀態(tài)密度
(g·cm—3)熔點(diǎn)
(℃)沸點(diǎn)
(℃)
碳C0.077+2,+4金剛石:無色固體
石墨:
灰黑色固體3.51
2.253550
3652
—3697
(升華)4827
4827
硅Si0.117+2,+4晶體硅:灰黑色固體2.32—2.3414102355
鍺Ge0.122+2,+4銀灰色固體5.35937.42830
錫Sn0.141+2,+4銀白色固體7.28231.92260
鉛Pb0.175+2,+4藍(lán)白色固體11.34327.51740
碳族元素化合價(jià)主要有+4和+2,C、Si、Ge、Sn的+4價(jià)化合物是穩(wěn)定的,而Pb的+2價(jià)化合物是穩(wěn)定的。
例PbO2有強(qiáng)氧化性
閱讀下列材料,回答有關(guān)的問題
錫、鉛兩種元素的主要化合價(jià)+2價(jià)和+4價(jià),其中+2價(jià)錫元素和+4價(jià)鉛元素的化合物均是不穩(wěn)定的,+2價(jià)錫離子有強(qiáng)還原性,+4價(jià)鉛元素的化合物有強(qiáng)氧化性。例如Sn2+還原性比Fe2+還原性強(qiáng)。PbO2的氧化性比Cl2氧化性強(qiáng)。
(1)寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式
①氯氣跟錫共熱__________;②氯氣跟鉛共熱__________;③二氧化鉛跟濃鹽酸共熱__________;
(2)能說明Sn2+還原性比Fe2+還原性強(qiáng)的離子方程式______________。
答案:
(1)
①
②
③
(2)
二.碳族非金屬氧化物比較
COCO2SiO2
類別
酸性
氧化還原性強(qiáng)還原性弱氧化性弱氧化性
毒性有毒無毒無毒
反應(yīng)實(shí)例:
酸性:H2CO3>H2SiO3
與堿反應(yīng):CO2+2OH—=CO32—+H2OCO2+H2O+CO32—=2HCO3—CO2+OH—=HCO3—
思考:CO2通入NaOH溶液中生成的鹽是什么?
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
思考:盛放堿液的試劑瓶為什么不能用玻璃塞?
氧化還原性
三、Na2CO3與NaHCO3的比較
Na2CO3NaHCO3
俗稱純堿(蘇打)小蘇打
溶解性易溶易溶
溶液度Na2CO3>NaHCO3
穩(wěn)定性穩(wěn)定不穩(wěn)定
與酸反應(yīng)出CO2速率慢(分二步)
CO32—+H=HCO3—
HCO3—+H+=H2O+CO2快(一步)
HCO3—+H+=H2O+CO2
相互轉(zhuǎn)化
方程式如下:
Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3
NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O
四、知識網(wǎng)絡(luò)
(一)碳及其化合物
(二)硅及其化合物
五.硅酸鹽工業(yè)
水泥玻璃陶瓷
原料黏土(CaCO3)純堿、石灰石、石英黏土
【關(guān)鍵詞】金屬過敏反應(yīng)
國外已有不少報(bào)道有關(guān)口腔修復(fù)的病人發(fā)生對某些金屬過敏的病例,特別是以鎳過敏的病例數(shù)最多[1~5],因此,在眾多的牙用金屬材料中確定過敏原,避免使用含有過敏原的金屬材料是非常重要的。作者使用斑貼試驗(yàn)的方法,選擇常用的7種金屬材料做變應(yīng)原,對243例進(jìn)行了檢測,報(bào)告如下。
材料和方法
7種變應(yīng)原是由北京醫(yī)科大學(xué)怡達(dá)技術(shù)裝備廠生產(chǎn)的1%氯化鈷、1%硝酸鈦、2%硫酸銀、2.5%氯化鎳、2%氯化銅、2%氯化鉻、1%氯化鈀,用基質(zhì)凡士林做對照。選擇243例自愿受試者(其中男102例,女141例)作為試驗(yàn)對象,將上述物質(zhì)置于斑試器上,用酒精清潔受試者背部脊柱兩側(cè)皮膚,待酒精揮發(fā)后,用不致敏的膠布將斑試器固定,輕輕按壓排除空氣使之貼緊,保持48小時(shí),告訴受試者不要擦洗弄濕該部位,除非很癢或疼痛,不可過早去除斑試器。
結(jié)果
測試部位皮膚出現(xiàn)紅斑、浸潤、丘疹、水皰者判為陽性,無反映者為陰性,結(jié)果見附表。7種金屬中鎳的陽性率最高,男性為3.9%,女性為9.2%,經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,P<0.05,有顯著性差異。鈷、銀、銅、鈀的陽性率男女間無明顯差異。
附表243例皮膚斑貼試驗(yàn)陽性結(jié)果及陽性率
性別人數(shù)鎳鈷銀銅鈀鉻鈦
男1024
3
2
1
2
00
陽性率%3.922.941.950.981.9500
女14113113300
陽性率%9.220.710.712.122.1200
討論
一些特定牙科材料可引起延遲性過敏反應(yīng)[6],其機(jī)制是口腔內(nèi)溶出的金屬離子與粘膜蛋白結(jié)合而致敏,再次接觸同樣金屬時(shí),就會發(fā)生過敏反應(yīng)。但口腔粘膜與皮膚相比,由于唾液的稀釋,消化及沖洗作用,引發(fā)過敏及炎性反應(yīng)較少。口腔粘膜的過敏表現(xiàn)為粘膜的炎性水腫、短暫性水皰,水皰破后形成糜爛及潰瘍面。Hildebrand等總結(jié)了已發(fā)表的139例對牙科充填體發(fā)生過敏的病例,其中99例表現(xiàn)為局部齦炎和口炎,33例病人發(fā)生全身及遠(yuǎn)處癥狀。Suzuki對275例斑貼試驗(yàn)有陽性反應(yīng)的病人口內(nèi)充填體進(jìn)行檢測,其中有161例病人查到變應(yīng)原,有高度變應(yīng)原性的5個(gè)元素是汞、鎳、錫、鈷、鉻[7]。
皮膚斑貼試驗(yàn)是一種很好的確定不同金屬敏感性的方法,在口腔治療后產(chǎn)生金屬過敏,不論病人是口內(nèi)或非相關(guān)的身體其它部位出現(xiàn)癥狀,均應(yīng)通過皮膚斑貼試驗(yàn)檢查是否有變應(yīng)原性牙科材料的存在。確定含何種抗原金屬后采用抗原脫敏療法,或去除該修復(fù)體并注意今后不再使用抗原金屬材料,在日常生活中也不接觸抗原金屬。
作者單位:王尊一(100081北京醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院)
胡曉陽(100081北京醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院)
宋昕(100081北京醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院)
侯金梅(山東醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)院)
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英文名稱:Journal of Materials Engineering
主管單位:中國航空工業(yè)第一集團(tuán)公司
主辦單位:中國航空工業(yè)第一集團(tuán)公司北京航空材料研究院
出版周期:月刊
出版地址:北京市
語
種:中文
開
本:大16開
國際刊號:1001-4381
國內(nèi)刊號:11-1800/TB
郵發(fā)代號:
發(fā)行范圍:國內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行
創(chuàng)刊時(shí)間:1956
期刊收錄:
CA 化學(xué)文摘(美)(2009)
CBST 科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)速報(bào)(日)(2009)
EI 工程索引(美)(2009)
中國科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(CSCD―2008)
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Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊
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關(guān)鍵詞:地方性高校;金屬材料工程;培養(yǎng)模式
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)37-0075-02
材料是整個(gè)人類社會的物質(zhì)構(gòu)造基礎(chǔ),材料科學(xué)歸屬于基礎(chǔ)性科學(xué),也是先進(jìn)工業(yè)技術(shù)改革的推動(dòng)力,它作為材料科學(xué)與工程這樣一個(gè)材料大學(xué)科的重要分支之一,即金屬材料工程,該本科階段教育的目的是可以較好地教育出適應(yīng)工業(yè)經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展要求的高技術(shù)工程人才,人才培養(yǎng)與社會發(fā)展需求之間的對接要引起注重,強(qiáng)調(diào)在教學(xué)過程中結(jié)合專業(yè)基本理論和實(shí)踐操作能力、掌握先進(jìn)知識和培養(yǎng)創(chuàng)新能力、創(chuàng)新和實(shí)踐能力的高級應(yīng)用科學(xué)和技術(shù)的專業(yè)人才。因此,當(dāng)?shù)氐膶W(xué)院和大學(xué)金屬材料工程應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)模式的改革具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
教育部對新建本科院校的重點(diǎn)應(yīng)轉(zhuǎn)移到提高學(xué)校的教育水平,學(xué)校應(yīng)牢牢把握區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的人才培養(yǎng)、科學(xué)研究和社會服務(wù)等實(shí)際需要,培養(yǎng)應(yīng)用型工程為主,多元化的人才培養(yǎng)規(guī)格和模式。金屬材料工程應(yīng)用型本科院校專業(yè)人才的培養(yǎng),如何滿足區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,如何培養(yǎng)相對具有堅(jiān)實(shí)的專業(yè)理論基礎(chǔ)和較強(qiáng)的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力的高級工程技術(shù)人才,是國內(nèi)地方高校目前各種材料專業(yè)建設(shè)面臨的主要研究課題。
一、高校材料類本科專業(yè)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀
目前,我國本科教育,特別是地方高校教育普遍存在的問題是嚴(yán)重缺乏創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力,難以適應(yīng)快速發(fā)展的人才市場需求。一方面,在實(shí)際教育過程中,學(xué)校注重理論教育,輕視實(shí)踐操作技能培訓(xùn),只滿足在現(xiàn)有知識的記憶和再現(xiàn),不能使用知識大膽創(chuàng)新探索。另一方面,學(xué)生畢業(yè)后進(jìn)入社會,在面對不斷變化的科學(xué)技術(shù)和先進(jìn)的生產(chǎn)手段的實(shí)際工作中遇到的創(chuàng)新主題,從自己的知識儲備的質(zhì)量和能力方面,似乎嚴(yán)重不足。
近年來,材料科學(xué)與工程教育改革在中國發(fā)展迅速,許多高等院校材料從人才培養(yǎng)模式、課程體系、教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和教學(xué)方法等許多方面進(jìn)行了大膽的改革和創(chuàng)新。材料科學(xué)與工程一級學(xué)科,在淡化專業(yè)個(gè)性教育模式的基礎(chǔ)上,構(gòu)建“大學(xué)科”主題共用知識,培養(yǎng)面寬,在高質(zhì)量研究型人才培養(yǎng)方面取得了一些好的經(jīng)驗(yàn)和成果。對于“985工程”和“211工程”院校可能很適合,但對于生源差和科研實(shí)力不高的地方高校而言,不能盲目地復(fù)制其他重點(diǎn)大學(xué)的改革模式。
二、地方性高校金屬材料工程專業(yè)培養(yǎng)模式
1.地方性高校金屬材料工程專業(yè)定位。金屬材料工程是工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱,在航空航天工業(yè)、能源化工領(lǐng)域、國防軍工方面、冶金機(jī)電行業(yè)均發(fā)揮著相當(dāng)重要的推動(dòng)作用。如何依托地方,為地方工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展培養(yǎng)具有金屬材料工程專業(yè)背景知識的應(yīng)用型創(chuàng)新人才,是目前國內(nèi)高校金屬材料工程專業(yè)建設(shè)面臨的重大課題。地方本科院校金屬材料工程專業(yè)人才培養(yǎng)應(yīng)基于地域化目標(biāo)定位,結(jié)合自身資源條件和區(qū)域工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對人才的需求狀況,構(gòu)建金屬材料工程本科專業(yè)人才的培養(yǎng)體系,并通過突出地方特色培養(yǎng)金屬材料工程專業(yè)人才的核心競爭力。
根據(jù)江西省新材料產(chǎn)業(yè)和工程技術(shù)發(fā)展的實(shí)際需要,為江西省材料產(chǎn)業(yè)和工程技術(shù)發(fā)展儲備工程技術(shù)人才;同時(shí)增進(jìn)學(xué)校與政府、與金屬材料表面技術(shù)行業(yè)、金屬材料熱處理行業(yè)以及相關(guān)企業(yè)之間的互動(dòng),聯(lián)合培養(yǎng)應(yīng)用型人才。此外,通過理論與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合,以創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為載體,突出創(chuàng)新能力的培養(yǎng);以企業(yè)工程項(xiàng)目為載體,培養(yǎng)工程應(yīng)用意識,提升工程方面的素質(zhì)和能力,出于這種原因,我校金屬材料工程專業(yè)人才培養(yǎng)的主要目標(biāo)定位是:具備金屬材料工程領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識,了解材料科學(xué)與工程領(lǐng)域的相關(guān)專業(yè)知識,能在材料制備與質(zhì)量檢測分析、金屬材料熱處理、鋼鐵冶金與機(jī)械加工企業(yè)和相關(guān)行業(yè)工作,適應(yīng)社會主義經(jīng)濟(jì)發(fā)展的高層次、高素質(zhì)的應(yīng)用型創(chuàng)新人才。
2.地方性高校金屬材料工程培養(yǎng)模式。金屬材料工程建設(shè)將學(xué)校的現(xiàn)實(shí)與當(dāng)?shù)貐^(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展相結(jié)合,堅(jiān)持技術(shù)應(yīng)用研究人才培養(yǎng)目標(biāo)定位,從而有效地開展錯(cuò)位競爭、拓展生存和發(fā)展空間較大的專業(yè)。根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo),積極探索切實(shí)可行的人才培養(yǎng)體系、機(jī)制和人才培養(yǎng)模式。人才培養(yǎng)模式改革是各種教學(xué)過程改革的重中之重,應(yīng)該遵循高等教育的發(fā)展規(guī)律,仔細(xì)研究適應(yīng)未來高等教育的科學(xué)發(fā)展趨勢,根據(jù)培養(yǎng)高素質(zhì)人才的總體要求,建立起能夠充分激發(fā)在校大學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)積極性和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神,能使學(xué)生的個(gè)性得到充分發(fā)展,同時(shí)也能整體增長知識、能力和素質(zhì),具有新時(shí)代新特征的多樣化應(yīng)用型高層次工程人才培養(yǎng)模式。
結(jié)合地方經(jīng)濟(jì)的工業(yè)發(fā)展,九江學(xué)院的金屬材料工程專業(yè)在整個(gè)教學(xué)體系中,理論主干課程包括物理化學(xué)、電工電子學(xué)、材料科學(xué)基礎(chǔ)、金屬工藝學(xué)、熱處理原理、熱處理工藝及設(shè)備、金屬材料學(xué)、材料研究方法、材料失效分析、材料力學(xué)性能、金屬材料工程專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)。與此同時(shí),開設(shè)了兩個(gè)專業(yè)方向,(1)金屬材料塑性成型與模具方向:金屬塑性成形原理、鍛造工藝及模具設(shè)計(jì)、沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)、擠壓工藝及模具設(shè)計(jì)、模具CAD/CAM軟件應(yīng)用、模具制造工藝學(xué)、Pro/E造型及模具設(shè)計(jì)、壓鑄工藝及模具設(shè)計(jì)。(2)金屬材料熱處理與測試方向:先進(jìn)材料制備技術(shù)、粉末冶金原理、無損檢測、材料的腐蝕與防護(hù)、冶金質(zhì)量分析、材料物理性能檢測、材料表面技術(shù)工程、先進(jìn)復(fù)合材料。為了配合理論教學(xué),大量安排實(shí)踐性課程與之配套,讓學(xué)生能夠利用理論知識解決實(shí)際工程技術(shù)問題,實(shí)踐性教學(xué)課程主要包括金工實(shí)習(xí)、金屬材料專業(yè)實(shí)驗(yàn)、熱處理工藝及設(shè)備課程設(shè)計(jì)、粉末冶金原理課程設(shè)計(jì)、材料表面技術(shù)課程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))等。
三、地方性高校金屬材料工程專業(yè)培養(yǎng)模式改革創(chuàng)新
1.培養(yǎng)模式進(jìn)行改革探索。作為地方性高校的金屬材料工程本科專業(yè),應(yīng)該充分認(rèn)識到地方性區(qū)域工業(yè)經(jīng)濟(jì)未來發(fā)展對自己學(xué)校所設(shè)置的金屬材料工程本科專業(yè)人才的確實(shí)需求,根據(jù)該本科專業(yè)的定位和特色,確定專業(yè)人才培養(yǎng)模式。金屬材料工程專業(yè)的培養(yǎng)模式要從我校的實(shí)際出發(fā),根據(jù)目前九江及周邊區(qū)域工業(yè)經(jīng)濟(jì)與本專業(yè)相關(guān)單位的現(xiàn)狀及發(fā)展,在原有培養(yǎng)模式的基礎(chǔ)上,逐漸將原有的一味培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用型人才過渡到應(yīng)用技術(shù)研究創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)目標(biāo)和定位,這樣才能有效地開展多層次培養(yǎng),避免將學(xué)生培養(yǎng)成一個(gè)模子技能的技術(shù)人才,根據(jù)學(xué)生的特色,因材施教,拓展專業(yè)培養(yǎng)的發(fā)展空間,形成專業(yè)的辦學(xué)特色,形成應(yīng)用技術(shù)研究創(chuàng)新型多層次人才的培養(yǎng)新模式。
2.授課體系進(jìn)行改革修訂。為了能更好的對金屬材料工程應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)計(jì)劃和課程進(jìn)行改革,我們在現(xiàn)有基礎(chǔ)之上進(jìn)行了以下準(zhǔn)備性的工作:在相關(guān)大學(xué)進(jìn)行調(diào)查研究,學(xué)習(xí)專業(yè)課程體系建設(shè)的成功經(jīng)驗(yàn),探索課程建設(shè)的內(nèi)涵和專業(yè)內(nèi)容集成優(yōu)化,訪問有關(guān)材料企業(yè),了解社會對金屬材料工程本科專業(yè)所需要的新知識、新能力和高素質(zhì)要求,對九江學(xué)院近幾年畢業(yè)的金屬材料工程專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行系列性的跟蹤調(diào)查,了解就業(yè)單位對我們學(xué)校該專業(yè)畢業(yè)生的滿意程度,以及該專業(yè)畢業(yè)生對現(xiàn)有的人才培養(yǎng)模式、課程體系、專業(yè)教學(xué)知識點(diǎn)的意見及建議,邀請校內(nèi)外知名教學(xué)專家,召開系列專家指導(dǎo)會,制定該本科專業(yè)課程體系和專業(yè)教學(xué)知識點(diǎn)方面改革的確實(shí)可行的方案,撰寫新的人才培養(yǎng)方案,專業(yè)教學(xué)大綱內(nèi)容將隨之進(jìn)行整合優(yōu)化。專業(yè)主干基礎(chǔ)課程建設(shè)得以加強(qiáng),并根據(jù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的社會需求,設(shè)置相應(yīng)并可行的必修課程,同時(shí)形成金屬材料熱處理與測試方向、金屬材料塑性成型與模具方向兩個(gè)具有一定地域工業(yè)特色的專業(yè)方向,使該專業(yè)的在校大學(xué)生形成比較完整的基礎(chǔ)性知識及社會所需要的專業(yè)性知識。
3.配套平臺進(jìn)行改革探索。為配合模式及課程改革,必須對教學(xué)及研究平臺進(jìn)行更新建設(shè),充分并有效地發(fā)揮本專業(yè)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備優(yōu)勢。近兩年,本專業(yè)在原有實(shí)驗(yàn)設(shè)備的基礎(chǔ)上,通過多渠道項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)購置了200多萬元的教學(xué)兼科研實(shí)驗(yàn)設(shè)備,滿足了本專業(yè)各種專業(yè)理論課程的配套實(shí)踐性教學(xué)需要。目前,九江學(xué)院金屬材料工程的專業(yè)實(shí)驗(yàn)室有:表面技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、粉末冶金材料及工藝實(shí)驗(yàn)室、材料化學(xué)制備實(shí)驗(yàn)室、材料物性檢測實(shí)驗(yàn)室、材料熱處理實(shí)驗(yàn)室、金相制樣及分析實(shí)驗(yàn)室、鑄造技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、材料力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)室和材料微納結(jié)構(gòu)分析實(shí)驗(yàn)室。通過這一系列實(shí)驗(yàn)平臺的建設(shè),金屬材料工程專業(yè)的發(fā)展將得以支撐。根據(jù)本專業(yè)的特色,在九江和周邊地區(qū)與九江新聯(lián)傳動(dòng)機(jī)械有限公司、九江森源科技有限公司、九江博德新材料研究公司、九江奧盛鋼纜科技有限公司等企業(yè)進(jìn)行實(shí)質(zhì)性地合作,建立產(chǎn)學(xué)研及學(xué)生實(shí)習(xí)見習(xí)基地,并聘請企業(yè)技術(shù)骨干和學(xué)校教師聯(lián)合指導(dǎo)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))工作,學(xué)生的實(shí)踐操作能力和工程技術(shù)應(yīng)用能力得以較好的培養(yǎng)。
關(guān)鍵詞:金屬材料工程專業(yè);卓越工程師;教學(xué)體系;工程實(shí)踐;國際化
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)16-0029-03
“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”是《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010―2020年)》提出的高等教育重大改革計(jì)劃,旨在培養(yǎng)造就一批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才,為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強(qiáng)國戰(zhàn)略服務(wù)[1,2]。培養(yǎng)卓越工程師后備人才,要面向工業(yè)界、面向世界、面向未來。立足于“卓越工程師項(xiàng)目”的主旨與重點(diǎn),上海大學(xué)金屬材料工程專業(yè)以提升學(xué)生的社會責(zé)任感、創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐為核心,強(qiáng)化工程能力和創(chuàng)新能力,在建立符合工程教育規(guī)律的教學(xué)體系的基礎(chǔ)上,加強(qiáng)學(xué)生的企業(yè)工程實(shí)踐環(huán)節(jié),注重國際化的培養(yǎng),鼓勵(lì)學(xué)生積極參加材料熱處理工程師的培訓(xùn)和全國大賽。通過一系列探索實(shí)踐和教學(xué)改革,上海大學(xué)金屬材料專業(yè)在培養(yǎng)適應(yīng)國家建設(shè)需要的高水平卓越工程師方面取得了一些具有積極意義的成果。
一、建立符合工程教育規(guī)律的教學(xué)體系
上海大學(xué)金屬材料工程專業(yè)是第一批“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”批準(zhǔn)的本科專業(yè)。圍繞工程教育的核心問題,在聽取企業(yè)專家意見的基礎(chǔ)上,上海大學(xué)金屬材料工程專業(yè)通過轉(zhuǎn)變教育理念,構(gòu)建了符合工程教育規(guī)律的、多層次、立體化的專業(yè)課程體系。通過對原有的教學(xué)計(jì)劃進(jìn)行修訂,優(yōu)化了課程設(shè)置,并對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段、教學(xué)考核與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了相應(yīng)的改革。新修訂的教學(xué)計(jì)劃具有以下特點(diǎn):(1)夯實(shí)學(xué)科基礎(chǔ),強(qiáng)化工程文化。(2)增加實(shí)踐性和研討性課程比例,擴(kuò)大開放性實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn),強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué),突出以工程項(xiàng)目為載體的任務(wù)拉動(dòng)式的研討性和實(shí)踐性環(huán)節(jié)設(shè)置。(3)引入“校企、科研院所聯(lián)合培養(yǎng)”的機(jī)制,與企業(yè)共建課程,邀請企業(yè)專家對本科生進(jìn)行職業(yè)生涯培訓(xùn),聘請企業(yè)專家走進(jìn)課堂主講專業(yè)前沿講座,充實(shí)授課內(nèi)容。(4)增加企業(yè)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié),以工程項(xiàng)目為載體,聘請企業(yè)專家指導(dǎo)學(xué)生的工程訓(xùn)練,指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì),參與學(xué)生的培養(yǎng)。鼓勵(lì)學(xué)生參與企業(yè)的課題研究,使學(xué)生在工程環(huán)境中接受熏陶,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,實(shí)現(xiàn)知識到能力的轉(zhuǎn)化,增強(qiáng)工程意識,提升工程和能力。除了對教學(xué)計(jì)劃的修訂之外,還相應(yīng)地改變了傳統(tǒng)的教學(xué)方式,更新了授課內(nèi)容,改革了教學(xué)手段、教學(xué)考核與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn),以適合金屬材料專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)的要求。如:以項(xiàng)目為載體的任務(wù)拉動(dòng)式教學(xué)模式貫穿于課程教學(xué)的全過程,以工程實(shí)例為核心,把知識點(diǎn)與工程應(yīng)用有機(jī)地聯(lián)系起來;理論與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合,重視案例教學(xué)、基于項(xiàng)目的教學(xué)和工程實(shí)踐教學(xué),培養(yǎng)工程能力和素質(zhì);充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性,實(shí)現(xiàn)“課上、課下互動(dòng)”、“課內(nèi)、課外互補(bǔ)”;倡導(dǎo)在教師指導(dǎo)下的學(xué)生自主學(xué)習(xí)模式,通過啟發(fā)式、探究式、討論式、參與式教學(xué),實(shí)現(xiàn)學(xué)生與教師課堂的上下互動(dòng)交流;改革考試方法和考核機(jī)制,注重學(xué)習(xí)過程考查和學(xué)生能力評價(jià),加強(qiáng)學(xué)生課外自主學(xué)習(xí)和參與課外活動(dòng)的主動(dòng)性,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性和工程實(shí)踐能力。
二、加強(qiáng)企業(yè)工程實(shí)踐
新教學(xué)計(jì)劃的課程設(shè)置在加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié),培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力、解決實(shí)際問題能力方面進(jìn)行了大膽嘗試。為大力推進(jìn)“卓越工程師”實(shí)踐培育的環(huán)節(jié),金屬材料工程專業(yè)發(fā)動(dòng)廣大教師,選取“上海匯眾汽車制造有限公司”、“山特維克材料科技公司”、“肯納金屬有限公司”、“艾伯納工業(yè)爐有限公司”、“上海工藝研究所”等一批在行業(yè)領(lǐng)域頗具影響的國企和外企作為學(xué)生的企業(yè)實(shí)踐基地。“金屬材料工程專業(yè)”卓越工程師的培養(yǎng)在企業(yè)的工程實(shí)踐采取了分散形式,以分階段、逐步推進(jìn)的模式實(shí)施。包括:“暑期實(shí)踐(7~8月)深度實(shí)習(xí)(冬季學(xué)期)畢業(yè)設(shè)計(jì)(春季學(xué)期)”。每年的7~8月組織本科生先進(jìn)入企業(yè)進(jìn)行為期2個(gè)月的暑期企業(yè)工程實(shí)踐活動(dòng)。通過這一階段在企業(yè)的工程實(shí)踐,使廣大學(xué)生學(xué)到了課本上未接觸到的實(shí)踐知識,加深了對所學(xué)專業(yè)的理解和認(rèn)識,提高了自學(xué)能力和工程實(shí)踐能力。更為重要的是在社會大課堂中鍛煉了吃苦耐勞的精神,獲得了與人交往的經(jīng)驗(yàn),增強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)合作意識。在實(shí)踐過程中,同學(xué)們雖然也暴露出書本知識與實(shí)際結(jié)合不夠緊密,處理問題不夠成熟等問題,但這些經(jīng)歷督促學(xué)生回到學(xué)校后更加努力掌握更多的知識,并不斷深入到實(shí)踐中,鍛煉自己的能力,為今后更好地服務(wù)于社會打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在經(jīng)歷了暑期實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)后,冬季學(xué)期一部分學(xué)生重新回到原實(shí)習(xí)單位進(jìn)行深度實(shí)習(xí),并與企業(yè)導(dǎo)師一起探討,提出合適的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目。春季學(xué)期在企業(yè)完成畢業(yè)論文。學(xué)生在經(jīng)歷近一年的企業(yè)工程實(shí)踐活動(dòng)后,取得了卓有成效的成果。如:2008級4名本科生經(jīng)過一年深度實(shí)踐洗禮,圓滿完成了畢業(yè)論文,取得優(yōu)良成績。其中趙小滿同學(xué)的論文《耐熱耐沖擊球墨鑄鐵鑄造工藝方案研究》被評為校優(yōu)秀畢業(yè)論文,他本人也順利進(jìn)入原實(shí)習(xí)單位就業(yè),并與另一位同學(xué)一起將畢業(yè)論文研究結(jié)果整理成文章,發(fā)表在《現(xiàn)代鑄鐵》雜志上。在企業(yè)期間他們積極參與“168中低壓氣缸排汽段下半”鑄件的制造過程,該鑄件在第十一屆中國國際鑄造博覽會上榮獲“2012年中國國際鑄造博覽會優(yōu)質(zhì)鑄件金獎(jiǎng)特別獎(jiǎng)”。雖然我們的學(xué)生只是參與其中的局部工作,但實(shí)踐給他們帶來的收獲以及集體榮譽(yù)感成為激勵(lì)他們不斷奮進(jìn)的動(dòng)力。4名學(xué)生實(shí)習(xí)之后全部與企業(yè)簽約,這從一個(gè)側(cè)面說明了校企共同培養(yǎng)的優(yōu)異效果。這些學(xué)生在企業(yè)表現(xiàn)出色,已逐漸成為企業(yè)的中堅(jiān)力量。為了更好地提升“卓越工程師”培養(yǎng)工作,我們對參加企業(yè)工程實(shí)踐的同學(xué)進(jìn)行了問卷調(diào)查。結(jié)果表明:企業(yè)為學(xué)生提供了各類有效的培訓(xùn)和實(shí)習(xí)崗位,絕大多數(shù)同學(xué)對此感到滿意和認(rèn)可;絕大多數(shù)提供的是技術(shù)相關(guān)崗位,有助于學(xué)生專業(yè)知識與實(shí)踐能力結(jié)合,而一些市場、銷售、客服等崗位,則有助于學(xué)生成為一個(gè)能迎合社會需求的復(fù)合型的材料工程技術(shù)人員。企業(yè)的實(shí)踐活動(dòng)為學(xué)生提供了深入生產(chǎn)和工作一線的機(jī)會,通過在知名企業(yè)實(shí)習(xí),絕大多數(shù)同學(xué)認(rèn)為成為一個(gè)優(yōu)秀的工程師是有前途的,專業(yè)認(rèn)同感得到了提升。這不僅有助于學(xué)生提前適應(yīng)企業(yè)對各類技術(shù)的要求,并做好自己的職業(yè)生涯規(guī)劃,明確自己的發(fā)展方向,同時(shí)在更好的理解所學(xué)專業(yè)后,不少同學(xué)愿意繼續(xù)求學(xué),“卓越工程師”在企業(yè)的實(shí)踐活動(dòng)對學(xué)生今后攻讀研究生也起到良好促進(jìn)作用。
三、注重本科生“國際化”的培養(yǎng)
通過與國外高校、科研院所互派學(xué)生訪問交流,我們鼓勵(lì)學(xué)生到海外大學(xué)或企業(yè)參加交流學(xué)習(xí)或短期實(shí)習(xí),開拓視野,在國際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室和海外實(shí)習(xí)基地進(jìn)行實(shí)踐活動(dòng),嘗試以國際化的理念培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力。已開展的主要項(xiàng)目有:IHEEC赴美暑期交流培訓(xùn)、臺灣成功大學(xué)/臺灣大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)、美國羅格斯大學(xué)研修生、上海大學(xué)優(yōu)秀本科生夏季學(xué)期赴海外交流項(xiàng)目、密歇根州MACOMB郡海外實(shí)習(xí)項(xiàng)目等。不同的交流項(xiàng)目均有相應(yīng)的交流方案和培訓(xùn)課程,學(xué)生可以選擇實(shí)習(xí)項(xiàng)目或者交流項(xiàng)目,可以選擇短期或者長期項(xiàng)目。通過這些活動(dòng),不僅提高學(xué)生的英語交流能力,學(xué)生在享受異域文化特色的同時(shí),更能開拓其國際化視野,思考問題的方式和視野都有一定的改變。這些海外學(xué)習(xí)、實(shí)習(xí)經(jīng)歷除了學(xué)生本人受益之外,還帶回一些“國際化空氣”,營造了學(xué)生更加努力開展專業(yè)學(xué)習(xí)、問題思考與探討的良好氛圍,不斷集聚積極向上的正能量。
四、組織參加材料熱處理工程師的培訓(xùn)與考取資格證書
“材料熱處理工程師”是中國機(jī)械工程學(xué)會開展的職業(yè)技術(shù)資格認(rèn)證,現(xiàn)已納入我國專業(yè)工程師系列,是評定材料熱處理工程師是否合格的重要依據(jù)。對在校學(xué)生主要是材料熱處理工程師(見習(xí))的認(rèn)定,“材料熱處理工程師(見習(xí))資格證書”是檢驗(yàn)金屬材料專業(yè)工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)是否合格的具體體現(xiàn)。為此,在金屬材料卓越工程師培養(yǎng)的最后階段,我們組織一部分學(xué)生參加了材料熱處理工程師(見習(xí))的培訓(xùn)與考試。作為一名還未接觸到實(shí)際工作的學(xué)生來說,熱處理工程師(見習(xí))的培訓(xùn)和考試給他們的影響非常大。學(xué)生普遍反映:這是一個(gè)很好的學(xué)習(xí)平臺,一是鞏固和拓展了專業(yè)知識,二是更多地接觸了實(shí)踐中的問題。在這里,接觸到的都是資深的教授專家以及一線員工,他們對于熱處理的認(rèn)識是大學(xué)生從未涉及的深度和廣度。在教學(xué)過程中,培訓(xùn)教師都會將已有的知識聯(lián)系實(shí)際生產(chǎn),也能更加靈活的運(yùn)用專業(yè)知識且非常有意義。另外,在課余時(shí)間,很多來自各單位企業(yè)的員工學(xué)員都會提出一些實(shí)踐中遇到的問題,各位教師也會根據(jù)自己的理解給予解答,這是培訓(xùn)的另一收獲。
培訓(xùn)中既有重點(diǎn)院校教授講授的基礎(chǔ)理論知識,如:通過對工程材料的基礎(chǔ)講解,使學(xué)生對材料熱處理的本質(zhì)有了進(jìn)一步的了解和掌握;工藝學(xué)的講解通過大量實(shí)際案例的分析和討論,理論和實(shí)踐相結(jié)合,使學(xué)生學(xué)習(xí)到多方面的熱處理實(shí)際經(jīng)驗(yàn),提高了專業(yè)技術(shù)水平;設(shè)備、質(zhì)量控制及檢測部分的講解,使得學(xué)生在今后的生產(chǎn)工作中,對設(shè)備的合理選擇和使用有了比較全面的認(rèn)識,對熱處理質(zhì)量控制及材料檢測有了系統(tǒng)的了解。此外,更有富有多年生產(chǎn)研發(fā)管理經(jīng)驗(yàn)的高級工程師、廠長講授熱處理實(shí)際生產(chǎn)管理、質(zhì)量控制等知識,尤其講授了在大學(xué)課堂教學(xué)中涉及較少的熱處理相關(guān)設(shè)備原理及應(yīng)用知識,既擴(kuò)充了知識面,又理論聯(lián)系了實(shí)際,做到學(xué)以致用,為學(xué)生今后工作中安全生產(chǎn)、綠色生產(chǎn)打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。培訓(xùn)班上的最大亮點(diǎn)是院士的精彩報(bào)告,院士的博學(xué)多才、遠(yuǎn)見卓識,在教學(xué)中循循善誘、絲絲入扣,教書育人,給學(xué)生們留下了深刻的印象。中國工程院院士潘健生教授每期培訓(xùn)班安排20課時(shí),為學(xué)生講述由他主編的《熱處理工藝學(xué)》書中的“導(dǎo)論”內(nèi)容,包括熱處理在制造業(yè)中的作用、熱處理技術(shù)的特點(diǎn)、怎樣搞好熱處理等。中國科學(xué)院院士徐祖耀教授的“做一個(gè)優(yōu)秀的熱處理工程師”報(bào)告,闡述了科學(xué)與工程的關(guān)系、熱處理工程師應(yīng)具備什么知識、熱處理工程師要有三個(gè)概念及產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的重要性等四個(gè)方面內(nèi)容。他們以親身的經(jīng)歷生動(dòng)地講述自己在長期從事材料熱處理理論研究和實(shí)踐的體會,還結(jié)合教學(xué)內(nèi)容引導(dǎo)學(xué)生分析解決生產(chǎn)實(shí)踐中遇到的難題,以鞏固和加深專業(yè)基礎(chǔ)理論知識,受益匪淺。
金屬材料工程專業(yè)自2012年開始組織學(xué)生參加材料熱處理工程師(見習(xí))的培訓(xùn)與考試。2015年又有14位學(xué)生順利通過了“見習(xí)材料熱處理工程師”資格考試,目前累計(jì)37名學(xué)生獲得“材料熱處理工程師(見習(xí))資格證書”,并且獲得資格證書的學(xué)生數(shù)逐年遞增。
五、積極參加全國大賽
除材料熱處理工程師(見習(xí))的培訓(xùn)與考試外,我們還鼓勵(lì)學(xué)生利用課余時(shí)間,積極參加各種專業(yè)技能大賽、大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目和大賽。在全國競賽的大舞臺上進(jìn)一步提高學(xué)生的實(shí)際操作技能、創(chuàng)新和實(shí)踐能力。
1.“永冠杯”中國大學(xué)生鑄造工藝設(shè)計(jì)大賽。由中國機(jī)械工程學(xué)會等單位主辦的“永冠杯”中國大學(xué)生鑄造工藝設(shè)計(jì)大賽主要目的是通過為學(xué)生提供社會實(shí)踐活動(dòng)平臺,鼓勵(lì)在校學(xué)生學(xué)習(xí)鑄造專業(yè)知識,為鑄造企業(yè)培養(yǎng)優(yōu)秀人才,促進(jìn)我國鑄造行業(yè)的發(fā)展。自舉辦以來,金屬材料工程專業(yè)積極組織學(xué)生參與這項(xiàng)全國賽事。在教練組長楊弋濤教授的悉心指導(dǎo)下,參賽學(xué)生積極備戰(zhàn),克服缺乏實(shí)際設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的瓶頸,全面完整地完成了從鑄件零件圖、鑄造工藝圖、型板圖、芯盒圖到鑄造工藝方案計(jì)算機(jī)輔助模擬優(yōu)化的全部內(nèi)容。在面對實(shí)際問題的過程中,同學(xué)們對書中的理論知識靈活應(yīng)用、虛心求教,發(fā)揮團(tuán)隊(duì)合作精神,這些為他們?nèi)蘸笞呱仙鐣e累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。上海大學(xué)金屬材料工程專業(yè)已連續(xù)參加了四屆大賽,每次均有獲獎(jiǎng)。迄今為止共有63名學(xué)生取得22個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)(2013年有8名金屬材料工程專業(yè)本科生獲獎(jiǎng),2014年有16名本科生獲獎(jiǎng),2015年共有9名學(xué)生獲獎(jiǎng))。特別是2014年和2015年,連續(xù)兩年上海大學(xué)獲得“永冠杯”中國大學(xué)生鑄造工藝設(shè)計(jì)大賽一等獎(jiǎng),充分體現(xiàn)了金屬材料工程學(xué)科在培育“卓越工程師”上取得的實(shí)戰(zhàn)成效。
2.全國大學(xué)生金相技能大賽。金相制備是材料科學(xué)與工程領(lǐng)域應(yīng)用廣泛、行之有效的研究和檢驗(yàn)方法,是材料學(xué)子的必備技能。全國大學(xué)生金相技能大賽是由教育部高等學(xué)校材料類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會和高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室工作研究會(中國高等教育學(xué)會實(shí)驗(yàn)室管理工作分會)聯(lián)合主辦的一項(xiàng)全國性大學(xué)生賽事。旨在提高大學(xué)生的金相制備及觀察的實(shí)驗(yàn)操作技能,增強(qiáng)金相圖譜分析能力,加深對專業(yè)知識的理解與應(yīng)用,增強(qiáng)實(shí)踐操作能力。上海大學(xué)金屬材料專業(yè)認(rèn)真組織學(xué)生校內(nèi)預(yù)賽,積極備戰(zhàn)全國總決賽,已連續(xù)參加三屆大賽,每次均有獲獎(jiǎng)。其中2013年獲個(gè)人二等獎(jiǎng)和團(tuán)體優(yōu)勝獎(jiǎng);2014年三名參賽選手分獲個(gè)人一、二、三等獎(jiǎng),同時(shí)以名列前茅的得分為我校奪得團(tuán)體優(yōu)勝獎(jiǎng);2015年黃嘉豪、李笑玲和牟博維同學(xué)代表上海大學(xué)參賽,獲得個(gè)人一等獎(jiǎng)一名、二等獎(jiǎng)兩名,上海大學(xué)獲團(tuán)體優(yōu)勝獎(jiǎng)。值得一提的是在此賽事的組織過程中,年輕教師陳卓和徐京老師得到迅速成長,因出色的表現(xiàn)連續(xù)2年獲優(yōu)秀指導(dǎo)教師獎(jiǎng)。此外,2014年在“華為杯”(首屆)中國大學(xué)生新材料創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽中,上海大學(xué)金屬材料工程專業(yè)本科生安立聰和王曉領(lǐng)銜的兩支參賽隊(duì)伍在指導(dǎo)教師楊弋濤和韋習(xí)成的精心指導(dǎo)下,在全國180余支隊(duì)伍中過關(guān)斬將,均獲得全國三等獎(jiǎng)。2014年7月,第四屆全國大學(xué)生電子商務(wù)“創(chuàng)新、創(chuàng)意及創(chuàng)業(yè)”挑戰(zhàn)賽全國決賽中,王曉同學(xué)領(lǐng)銜的參賽團(tuán)隊(duì)在繼“三創(chuàng)賽”上海賽區(qū)獲得特等獎(jiǎng)之后,喜獲全國總決賽二等獎(jiǎng)。2015“豐東杯”中國大學(xué)生材料熱處理創(chuàng)新大賽本科生劉成杰和陳世超在指導(dǎo)教師韋習(xí)成和王武榮的指導(dǎo)下,經(jīng)過激烈的比賽和答辯,論文《BR1500HS硼鋼板熱壓淬火工藝及其性能的研究》獲得全國總決賽二等獎(jiǎng)。2015年8月,第二屆上海市大學(xué)生先進(jìn)材料創(chuàng)新創(chuàng)意大賽中,王曉與吳俊瑋同學(xué)組成的參賽隊(duì)以項(xiàng)目《新型耐磨金屬基復(fù)合材料》獲得二等獎(jiǎng)。學(xué)生在各類賽事中的優(yōu)異表現(xiàn),側(cè)面反映出上海大學(xué)金屬材料卓越工程師的培養(yǎng)工作得到專家評委的肯定和認(rèn)可。
通過一系列探索實(shí)踐和教學(xué)改革,上海大學(xué)金屬材料專業(yè)在培養(yǎng)適應(yīng)國家建設(shè)需要的高水平卓越工程師方面取得了一些具有積極意義的成果。在收獲成果的同時(shí),也暴露出一些問題。如:在校大學(xué)生吃苦精神不夠、動(dòng)手能力不足、溝通欠缺,特別是因缺乏誠信給實(shí)習(xí)單位留下不好的印象,影響了實(shí)習(xí)單位對后續(xù)學(xué)生實(shí)習(xí)的接納。這些現(xiàn)象日益突出,成為卓越工程師培養(yǎng)最大的障礙。今后,我們將針對這些問題做進(jìn)一步的改革,以期培養(yǎng)出更多更優(yōu)秀的卓越工程師。
致謝:本文的研究工作得到教育部“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”(上海大學(xué)金屬材料工程專業(yè))和“上海大學(xué)校級重點(diǎn)課程建設(shè)項(xiàng)目”(材料類專業(yè)職業(yè)生涯培訓(xùn))的支持。
參考文獻(xiàn):
心理學(xué)告訴我們,興趣是人的認(rèn)識需要的情緒表現(xiàn),是學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)中最有活力的部分。學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)、保護(hù)和發(fā)展對于激發(fā)技校學(xué)生進(jìn)行專業(yè)課程的學(xué)習(xí)尤為重要。許多學(xué)生不是不想學(xué),而是由于缺乏必要的學(xué)習(xí)興趣,沒有學(xué)習(xí)動(dòng)力,時(shí)間一長甚至發(fā)展到厭學(xué)的程度。筆者認(rèn)為教師的責(zé)任是,在教學(xué)過程中通過多途徑、多層次、多樣化的教學(xué)設(shè)計(jì)制造專業(yè)教學(xué)的亮點(diǎn),實(shí)施興趣教學(xué),從而讓學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣,維持并發(fā)展興趣,這樣才能真正地學(xué)好這門課程。通過幾年的教學(xué)實(shí)踐,筆者總結(jié)了以下幾種興趣教學(xué)的實(shí)施手段和方法。
一、用實(shí)例,吸引學(xué)生注意力
著名心理學(xué)家皮亞杰認(rèn)為:“青少年的好奇心不完全取決于一個(gè)東西的物理特性,而要看它和主體的過去經(jīng)驗(yàn)的關(guān)系如何。”也就是說,學(xué)生會對自己熟悉或相關(guān)的課題內(nèi)容產(chǎn)生興趣。因此,教師上課時(shí)應(yīng)針對學(xué)生的狀況,靈活地使課本內(nèi)容貼近學(xué)生的生活和經(jīng)驗(yàn),使學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容產(chǎn)生親切、熟悉的感覺,吸引學(xué)生的注意力,進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)更深層次內(nèi)容的求知欲望和學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。
舉例教學(xué)就是貼近學(xué)生生活和經(jīng)驗(yàn)的一種教學(xué)方法。比如在介紹金屬材料時(shí),我不是照搬概念,而是引導(dǎo)學(xué)生列舉一些生活中的金屬實(shí)物及其使用材料的例子。學(xué)生從身邊的生產(chǎn)、生活中舉了很多例子,如“餐具是不銹鋼的”,“電線是銅芯的”,“汽車車身用鋼板材料”,“易拉罐是用鋁做的”,“暖氣等熱水嘴是黃銅的”等等。我在其中選擇了比較具有代表性的金屬進(jìn)行列表,如下:
由于這些物體都是學(xué)生平時(shí)見過甚至是用著的,已有了一定程度的感性認(rèn)知,因此,在講金屬的性能,如金屬的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、耐高溫性時(shí),很多學(xué)生都能馬上領(lǐng)悟。
讓學(xué)生參與舉例教學(xué),辦法雖簡單,但能調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性且貼近學(xué)生的實(shí)際生活,從而收到良好的教學(xué)效果。
二、圖文并茂,注意輔之形象記憶
在《金屬材料與熱處理》課程教學(xué)中注重圖形結(jié)合,再輔之以形象記憶,可使學(xué)生較輕松地掌握需記憶的內(nèi)容。如在鐵碳合金重點(diǎn)章節(jié)教學(xué)中,要充分注重圖形結(jié)合課件播放鐵碳合金相圖,引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)五種金屬組織及性能。分析一定含碳量的合鐵碳合金相圖是《金屬材料與熱處理》課程中重要的章節(jié),是本課程的核心,它既有較強(qiáng)的實(shí)踐性又有很深的抽象理論,學(xué)生在學(xué)習(xí)中普遍認(rèn)為概念很難理解。在此情況下,教師要充分利用自制的課件進(jìn)行演示教學(xué),把抽象的東西加以形象化,具體化,圖文并茂并結(jié)合形象記憶法記憶相圖五個(gè)重要的相變溫度。再運(yùn)用相圖訣可有效幫助學(xué)生識記鐵碳合金相圖。
相圖訣
溫度成分建坐標(biāo),鐵碳二元要記牢;
兩平三垂標(biāo)特點(diǎn),九星閃耀五弧交;
共晶共析液固線,十二面里組織標(biāo);
基本組織先標(biāo)好,相間組織共逍遙;
分析成分?jǐn)嘟M織,鑄鍛處理離不了。
注:鐵碳二元――鐵(Fe)和滲碳體 (Fe3C)
兩平――ECF線(共晶線)、PSK線(共析線)(又稱A1線,熱處此線溫度727度)
三垂――含碳量分別為0.77%、2.11%、4.3%
九星――A、C、D、G、S、E、P、F、K九個(gè)特性點(diǎn)
五弧――AC、CD、AE、GS、ES五條線
三、合理運(yùn)用多媒體教學(xué),強(qiáng)化課堂教學(xué)效果
科學(xué)研究表明,眼、耳等多種感官并用,學(xué)習(xí)效率最高。可是《金屬材料與熱處理》課程中有關(guān)硬度的各種實(shí)驗(yàn),如退火、正火、淬火、回火等熱處理工藝受設(shè)備條件限制,沒有現(xiàn)場操作演示。若僅憑掛圖及幾個(gè)應(yīng)用實(shí)例分析很難把枯燥、抽象的內(nèi)容講“活”。因此,教師可利用多媒體教學(xué)具有可視性強(qiáng)的特點(diǎn),在教學(xué)中將金相顯微組織、煉鋼過程、熱處理的操作過程、材料的火花鑒定等利用陳述性表達(dá)無法取得滿意效果的教學(xué)內(nèi)容,通過多媒體加以形象直觀的展現(xiàn),使教室的空間得到延伸,讓學(xué)生不出教室便可置身于實(shí)驗(yàn)室和工廠的車間之中,使學(xué)生所學(xué)到的知識更貼近生產(chǎn)實(shí)踐。這樣將增加課堂教學(xué)的趣味性與生動(dòng)性,可有效調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,有助于學(xué)生充分利用視覺和聽覺去獲取知識。
四、設(shè)懸念,激發(fā)科學(xué)探究精神
《金屬材料熱處理》中“金屬材料的力學(xué)性能”是重點(diǎn)學(xué)習(xí)內(nèi)容之一,但該內(nèi)容較為抽象,如果采用傳統(tǒng)講述法,很難提起學(xué)生的興趣。因此,在上新課前先放映了一段著名的泰坦尼克號郵輪沉沒的電影片段,并進(jìn)行解說:泰坦尼克號郵輪堪稱當(dāng)時(shí)世界上最大、最豪華、設(shè)計(jì)最先進(jìn)的郵輪,但就是這艘被稱為“永不沉沒”的海上都城,在與冰山的一次沖撞后,產(chǎn)生了90多米長的大裂紋,并在短短3個(gè)小時(shí)后就沉沒了。這是人類航海史上的一次悲劇,它的沉沒也是近一百年來的未解之謎。后來科學(xué)家對郵輪的殘骸進(jìn)行分析,認(rèn)為事故的發(fā)生與材料的力學(xué)性能有密切的關(guān)系。
學(xué)生聽到這里,急于想知道其中的奧秘。這時(shí)不急于講答案,而是設(shè)下伏筆,創(chuàng)設(shè)了一個(gè)“懸念猜想”的學(xué)習(xí)情境,從而進(jìn)入教學(xué)過程。
在教學(xué)中,由于強(qiáng)烈的好奇心的驅(qū)動(dòng),學(xué)生對金屬材料的力學(xué)性能分析這一原本枯燥的課題始終保持著濃厚的興趣,課堂教學(xué)變成了學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究的過程。最后,再為學(xué)生揭開懸念的謎底:原來,泰坦尼克號郵輪的鋼板,在極低的溫度下變脆,經(jīng)不起沖擊和震動(dòng);另外,那時(shí)候冶煉及熱處理技術(shù)不先進(jìn),鋼板中含硫量高,韌性很差,最終導(dǎo)致了這場災(zāi)難的發(fā)生。
關(guān)鍵詞:刀具材料,工件材料,高速鋼,硬質(zhì)合金,切削加工
材料學(xué)是研究材料組成、結(jié)構(gòu)、工藝、性質(zhì)和使用性能之間相互關(guān)系的科學(xué)。材料、結(jié)構(gòu)和幾何形狀是決定刀具切削性能的三要素,其中刀具材料的性能起著關(guān)鍵性作用。刀具材料的發(fā)展反映了切削加工技術(shù)的發(fā)展史。而工件材料的性能直接影響刀具的壽命.
1.刀具材料的性能對切削方式的影響
刀具材料是指刀具切削部分的材料。合理選擇刀具材料影響到:
(1)切削加工生產(chǎn)率
(2)刀具耐用度
(3)刀具消耗和加工成本
(4)加工精度和表面質(zhì)量
故合理選擇刀具材料對金屬切削加工至關(guān)重要。常用刀具材料主要有工具鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、超硬材料四大料,其中應(yīng)用最多的是高速鋼和硬質(zhì)合金。
1.1高速鋼性能及應(yīng)用
高速鋼是含有較多W、Mo、Cr、V等合金元素的高合金工具鋼。其抗彎強(qiáng)度較高,韌性較好,常溫硬度在62~66HRC,其耐熱性約為600~660℃。刃磨時(shí)切削刃易鋒利,故在生產(chǎn)中常稱為“鋒鋼”,磨光的高速鋼亦稱白鋼。
高速鋼綜合性能較好,故廣泛用于制作刀具。其具有高的強(qiáng)度(抗彎強(qiáng)度為3~3.4GPa)和高的韌性(180~320kJ/㎡),具有一定的硬度、良好的耐磨性和熱處理變形小的特點(diǎn),適用于制造各種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的成形刀具、孔加工刀具等。
高速鋼按化學(xué)成分可分為鎢系高速鋼和鉬系高速鋼(含Mo2%以上);高速鋼按切削性能可分為普通高速鋼和高性能高速鋼;按制造工藝方法不同,又可分為熔煉高速鋼和粉末冶金高速鋼。
高速鋼刀具制造工藝較簡單,刀刃鋒利,適用于制造各種形狀復(fù)雜刀具(如鉆頭、絲錐、成形刀具、拉刀、齒輪刀具等) 。常用的通用型高速鋼牌號——W6Mo5Cr4V2 、W18Cr4V ,高性能高速鋼——如9W6MoSCr4V2 、W6MoSCr4V3,比通用型高速鋼具有更好的切削性能,適合于加工奧氏體不銹鋼、高溫合金、釷合金和高強(qiáng)度鍘等難加工材料,粉末冶金高速鋼,其性能優(yōu)于上述的高速鋼 ,540℃時(shí)HRA82~87,760℃時(shí)RA77~85,800--1000℃時(shí),尚能進(jìn)行切削,刀具耐用度提高幾~幾十倍,同時(shí)切削速度提高4~10倍。但比高速鋼強(qiáng)度低,沖擊韌性差,不能承受切削振動(dòng)和沖擊負(fù)荷。
1.2硬質(zhì)合金性能及應(yīng)用
硬質(zhì)合金是由硬度很高的難熔金屬碳化物和金屬粘接劑用粉冶金工藝燒結(jié)而成。硬質(zhì)合金的常溫硬度達(dá)71~76HRC,耐磨性很好,能耐800~1000度的高溫。科技論文。硬質(zhì)合金刀具允許的切削速度切削速度可達(dá)100~300m/min,比高速鋼高5~10倍,但抗彎強(qiáng)度低,怕沖擊振動(dòng),制造工藝性差。硬質(zhì)合金中:碳化物含量高,則硬度高,抗彎強(qiáng)度低。粘結(jié)劑含量高,則硬度低,抗彎強(qiáng)度高。
硬度合金按其化學(xué)成分與使用性能為分K、P、M三個(gè)主要類別。科技論文。
(1)K類硬質(zhì)合金(舊牌號YG類),適宜加工短切屑的脆性金屬和有色金屬材料,如灰鑄鐵、耐熱合金、銅鋁合金等,其牌號有K01、K10、K20、K30、K40等,精加工可用K01 ,半精加工選用K10 ,粗加工宜用K30
(2)P類硬質(zhì)臺金(舊牌號YT類),適宜加工長切屑的塑性金屬材料,如普通碳鋼、合金鋼等,其牌號有P01、P10、P20、P30、P50等,精加工可用P01 ,半精加工選用Pl0、P20 ,粗加工宜用P30
(3)M類硬質(zhì)合金(舊牌號YW類),具有較好的綜合切削性能,適宜加工K切屑或短切屑的金屬材料,如普通碳鋼、鑄鋼、冷硬鑄鐵、耐熱鋼、高錳鋼、有色金屬等,其牌號有M10、M20、M30、M40,精加工可用M10,半精加工選用M20 ,粗加工宜用M30
1.3涂層刀具材料
在硬質(zhì)合金或高速鋼基體上,涂敷一層幾微米厚的高硬度、高耐磨性的金屬化合物(如碳化鈦、氮化鈦、氧化鋁等)而制成的。涂層硬質(zhì)合金的刀具壽命至少可提高l~3倍,涂層高速鋼的刀具壽命可提高2~10倍
2.工件材料的性能對切削加工的影響
在金屬切削加工中,了解加工工件材料的性能也極其重要。工件材料的強(qiáng)度、硬度提高,平均正壓力增大,因此,摩擦系數(shù)μ下降,剪切角φ增大,切削變形減小。塑性較高的材料,則變形較大。工件材料的塑性或韌性越高,切屑越不易折斷,使切屑與前刀面間摩擦增加,故切削力增大。材料硬化能力越高,則力越大。奧氏體不銹鋼,強(qiáng)度低、硬度低,但強(qiáng)化系數(shù)大,較小的變形就會引起材料硬度提高,所以切削力大。銅、鉛等塑性大,但變形時(shí),加工硬化小,則切削力小。工件材料是通過強(qiáng)度、硬度和導(dǎo)熱系數(shù)等性能的不同對切削溫度產(chǎn)生影響的。以45鋼工件為參照,低碳鋼強(qiáng)度硬度低,導(dǎo)熱系數(shù)小,切削溫度低。高碳鋼,強(qiáng)度硬度高,導(dǎo)熱系數(shù)小,切削溫度高。40Cr硬度相等,強(qiáng)度略高,導(dǎo)熱系數(shù)小,切削溫度高。合金鋼強(qiáng)度硬度高,導(dǎo)熱性能差,切削溫度高。不銹鋼強(qiáng)度硬度低,導(dǎo)熱系數(shù)較45鋼低3倍,切削溫度高.脆性材料摩擦小、產(chǎn)生熱量少、溫度比45鋼低。
3.刀具與工件材料須合理匹配
刀具、工件兩方面材料的力學(xué)、物理和化學(xué)性能必須得到合理的匹配,切削過程方能正常進(jìn)行,并獲得正常的刀具壽命;否則,刀具就可能會急劇磨損,刀具壽命很短。例如,硬度高的工件材料,就必須用更硬的刀具來加工;高速鋼刀具硬度不夠,不能用來切削淬硬鋼和冷硬鑄鐵,硬質(zhì)合金則能勝任。加工硬脆材料,不僅要求刀具有很高的硬度,還要求有高的彈性模量,否則刃部難以支撐。科技論文。用硬質(zhì)合金刀具加工淬硬鋼及其它硬脆材料,必須采用彈性模量較高(WC成分較多)的K類或M類牌號。以上是力學(xué)性能的匹配。不僅考慮刀具材料的常溫力學(xué)性能,還應(yīng)考慮其高溫性能。在加工導(dǎo)熱性差的工件時(shí),應(yīng)采用導(dǎo)熱性較好的工具,以使切削熱得以傳出。從而降低切削溫度。
綜上所述,只有對材料學(xué)深入研究,在了解工件與刀具材料特性的基礎(chǔ)上,使被選用的刀具材料與工件材料相互“匹配”。既做到充分發(fā)揮刀具特性,又能較經(jīng)濟(jì)的滿足加工要求。值得說明的是,加工一般材料大量使用的仍是普通高速鋼與硬質(zhì)合金。只有加工難加工材料才有必要選用新牌號合金或高性能高速鋼,加工高硬度材料或精密加工時(shí)才需選用超硬材料。
參 考 文 獻(xiàn)
[1]宮成立等. 金屬工藝學(xué). 機(jī)械工業(yè)出版社,2007
[2]聶建武,蘭建設(shè)等.金屬切削與機(jī)床 西安電子科技大學(xué)出版社,2006.2