金属材料论文范文

金属材料论文范文第1篇

1．1镍铬合金镍铬合金曾是我国广泛使用的牙科合金，镍铬合金的抗腐蚀能力不仅与材料组成有关，还与表面氧化膜特性有关，例如氧化膜的组分、厚度、稳定性等。近年来镍铬合金的腐蚀问题已得到了广泛关注［14］。有研究指出，镍铬合金在口内有严重的腐蚀行为并伴随高水平的离子析出。Dekon等［16］的研究发现浸泡于含氟漱口水使镍铬合金的表面粗糙度，镍铬合金的腐蚀程度增加，耐腐蚀性能减弱。Subari等对4种镍铬合金在人工唾液及3种漱口水中耐腐蚀性的研究发现，含氟漱口水中镍铬合金的腐蚀较严重，表明氟离子会降低镍铬合金的耐腐蚀性能。

1．2银汞合金牙科银汞合金耐腐蚀性被认为是因为其表面表浅、纤薄的类膜状结构，此结构主要由氧化锡、水合锡和氢氧化锌组成，此层薄膜的形成和消失会引起银汞合金腐蚀率的改变［18］。有研究结果显示浸泡于人工唾液中银汞合金的表面薄膜仍存在，而浸泡在含氟漱口水中后银汞合金的表面薄膜丧失，表明氟离子会降低银汞合金的抗腐蚀性能［19］。

1．3贵金属合金银钯合金的腐蚀行为与非贵金属合金不同，它与口腔中含有的氯化物硫氢酸根作用形成复合物，在其表面会形成难溶的盐层，释放非贵金属离子极少［20］。但也有研究表明，在含氟漱口水中其表面薄膜可迅速丧失，耐腐蚀性能明显降低，表现出对氟离子的高度敏感性［21］。高贵金属合金有着良好的抗腐蚀性能，Ayad等［22］对不同组分的高贵金属合金的研究表明:其零电势电位和腐蚀电流密度均值的差异无统计学意义。在含氟环境中的研究也证实，氟离子对高贵金属合金耐腐蚀性能的影响相较于非贵金属而言极小［23］。

1．4对比研究不同金属的耐腐蚀性是不同的，而氟离子对它们的耐腐蚀性的影响也有所差异。大量研究表明，氟离子对镍铬合金、银钯合金、纯钛的耐腐蚀性能影响较大，对高贵金属及高钴铬钼合金的影响相对较小，而钛合金中所含金属成分的不同对其在含氟环境中的耐腐蚀性能亦有影响。程玮等［24］通过动电位极化曲线法对钴铬合金、纯钛、高钴铬合金的电化学腐蚀行为的研究发现:氟离子可影响口腔中的钴铬合金、纯钛、高钴铬钼合金的耐腐蚀性，高浓度的氟会降低金属的耐腐蚀性，氟离子对3种合金抗腐蚀性能的影响从大到小依次为:纯钛、钴铬合金、高钴铬钼合金。对3种合金表面粗糙度及形貌的观察也证实:在不含氟人工唾液中，钴铬合金、高钴铬钼合金轻微腐蚀，出现腐蚀孔，而纯钛表面未见明显腐蚀孔［25］。当人工唾液中添加氟离子后，3种金属腐蚀程度增加，且随着氟离子浓度升高而加重，纯钛和钴铬合金尤为明显，可见较大腐蚀孔，高钴铬钼合金较其余两种合金腐蚀轻微。袁俊等［23］运用电化学技术对不同烤瓷合金金属电化学腐蚀性能的研究发现:氟离子环境使经过处理的烤瓷金属的耐腐蚀性能下降，腐蚀速度加快。4种金属的腐蚀电位值排列的顺序为:金合金、纯钛、钴铬合金、镍铬合金，即氟离子对金合金的腐蚀倾向最小，而对镍铬合金最大。金合金与纯钛耐腐蚀性能较强，其次是钴铬合金，镍铬合金最差。此研究中的钴铬合金在含氟环境中的耐腐蚀性能低于纯钛，原因可能是在烤瓷加工后，钴铬合金中的Cr、Mo元素减少，从而使得其耐腐蚀性能下降［26］。Mareci等［21］通过电化学阻抗谱分析法测得银钯合金、镍铬合金、纯钛、Ti12Mo5Ta钛合金浸泡于人工唾液和含氟漱口水后合金表面薄膜情况，同时电镜观察合金表面形貌的变化，发现在含氟漱口水中的金属耐腐蚀性均降低，其中耐腐蚀性能由高到低为Ti12Mo5Ta、纯钛、镍钛合金、银钯合金，浸泡于含氟漱口水中的银钯合金的表面薄膜完全丧失，表明银钯合金在含氟环境中的耐腐蚀性能显著降低，而Mo元素的加入可提高钛材料对氟离子的抵抗性。同时有研究表明在纯钛材料中加入Pt、Pd、Cu、Ag、Cr等元素也可增强钛在含氟酸性环境中的耐腐蚀性能［27－28］。

2影响氟离子对牙科金属耐腐蚀性的因素

2．1氟离子浓度在不同氟离子浓度中，牙科金属的耐腐蚀性能所受到的影响是不同的。研究表明，氟离子的浓度与其对牙科金属耐腐蚀性能的影响成正相关，低氟离子浓度的环境很少对耐腐蚀性能较高的金属(如高钴铬钼合金、金合金等)产生影响，而随着浓度的升高，氟离子的作用则趋于显著，高氟离子浓度对金属耐腐蚀性能的影响明显增加［2，24，29］。

2．2pH值目前已有文献证实在酸性条件下，金属表面的氧化膜生成速度减慢，且更易于溶解，金属的抗腐蚀性能下降。不同学者的研究显示，pH值与氟离子对金属的抗腐蚀性能的影响有着协同作用，在微酸环境中氟离子对金属材料耐腐蚀性的影响增大，偏酸性的人工唾液可加快金属和氟的反应而加速其腐蚀，氢离子浓度的增加还可使金属表面钝化速度减慢而降低其抗腐蚀性能。

2．3表面处理一般把金属表面防护和改性称之为金属材料表面处理，恰当的表面处理可以改善牙科合金的耐腐蚀性。翁维民等［36］的研究发现镍铬合金表面的氮化钛涂层能提高镍铬合金在含氟环境中的耐腐蚀性能，同时也可提高其耐磨性。在钛金属表面制备致密的氮化钛硬质薄膜，也可隔绝氢氟酸与钛金属的接触，镀膜后钛金属表面腐蚀倾向减小，腐蚀速度减慢，耐腐蚀性增加。对纯钛进行阳极表面氧化处理的研究也证明，阳极表面氧化处理可增强纯钛在含氟环境中的耐腐蚀性能。

2．4其他因素口腔是个复杂的环境，氟离子对牙科金属耐腐蚀性的影响也受到众多因素的影响。除氟离子浓度、pH值及金属的表面处理外，氧含量、蛋白质等均影响着氟离子对牙科金属的耐腐蚀性。Nakagawa等的研究证实，在低氧浓度下即使低浓度的氟离子都会促进钛及钛合金的腐蚀，降低其抗腐蚀性能。对高钴铬钼合金、钴铬合金的研究也发现在低氧浓度下氟离子对金属耐腐蚀性能的影响显著增强。Ide等发现低浓度的白蛋白就能抑制氟离子对钛的腐蚀作用，其原理是蛋白质可迅速附着于钛及其合金表面的氧化膜上，隔绝氟与钛的接触。

氟离子的存在影响着牙科金属的耐腐蚀性能，而其对金属耐腐蚀性能影响的强弱取决于金属的种类，氟离子的浓度，所处环境等多种因素。氟离子对钛及钛合金的影响显著，故行种植修复或口腔内有钛及钛合金修复体的患者应尽量避免长时间使用含氟口腔制品。高贵金属相对非贵金属在含氟环境中耐腐蚀性能高，性能稳定，是良好的口腔修复材料。研究氟离子对口腔金属耐腐蚀性的影响，对合理选用口腔含氟制品及金属修复体有着重要的意义，但目前的研究大多局限于实验室研究，影响因素单一，不能完全模拟口腔的复杂环境，临床参考意义尚有待观察。

金属材料论文范文第2篇

玻璃－金属封接的主要问题为两者的物理化学不相容和热应力问题。玻璃的主要成分为SiO2，Al2O3，为典型的非金属材料，为共价键连接结构，而金属则以电子云的方式结合，导致熔融状态的玻璃材料在金属表面无法润湿铺展，从而无法达到玻璃－金属的封接。此外，玻璃与一般金属的热膨胀系数相差很大，即使两者能够润湿连接，也会在冷却过程中产生较大的应力，甚至出现玻璃炸裂的现象。针对物理化学不相容性问题，主要采用金属材料表面改性的方法，以达到熔融玻璃与金属的润湿铺展。在电真空行业，目前广泛应用的金属表面改性方法是金属表面预氧化，首先在含氧氛围中加热金属表面，使表面产生与基体结合紧密的氧化膜（如Fe2O3，Fe3O4等），该氧化膜可与熔融的玻璃润湿铺展，从而解决玻璃－金属物理化学不相容问题。针对玻璃－金属封接应力问题，目前主要采用开发热膨胀系数相近的玻璃、金属的方法。目前在玻璃－金属封接中应用较为广泛的金属材料为Fe－Co－Ni系膨胀合金（如4J29）和封接玻璃（如DM－308）。陈文莉等人［1］通过添加金属氧化物（MnO2，Co2O3等）等对DM－308型电子玻璃进行改性，使玻璃的抗弯强度提高7％，并改善了玻璃与可伐合金的封接强度，使两者封接面的抗剪强度提高了15．6％。分析指出，添加金属氧化物加速界面处可伐合金中的金属元素向玻璃中的扩散是改善封接性能的主要原因。胡忠武等人［2］采用金相、XRD，SEM等手段，研究了氧化膜的连续性、厚度对玻璃－可伐合金封接件的透气率、抗拉强度的影响。研究指出，只有当金属氧化物的摩尔体积与金属元素的摩尔体积之比略大于1时，金属表面才能形成覆盖连续且致密的氧化膜；具有尖晶石结构的氧化膜对封接有利，且氧化膜的最佳增重为3～7g/m2。DongqiangLei等人［3］针对太阳能接收器玻璃－可伐封接的薄弱环节，利用高频感应加热方式，对预先氧化的可伐合金与玻璃进行封接试验，并测试了接头的密封性能、接头强度、抗温度冲击性能及结合面的显微组织。试验结果表明，0．3～0．8mg/cm2的可伐合金预氧化增重条件可得到良好的玻璃－可伐封接接头。笔者还利用试验测量和ANSYS有限元方法［4］测定和计算了太阳能接收管可伐与玻璃封接接头的残余应力，试验结果与有限元计算结果相吻合，并指出接头的薄弱点不仅出现在玻璃－可伐的封接面，玻璃外表面靠近封接面处也是应力集中较大的区域。此外，金属环伸入玻璃管的长度越大，则接头的最大残余应力就减小。

2陶瓷－金属封接

与玻璃－金属封接相似，陶瓷－金属封接亦有2种材料物理化学不相容和热应力问题。陶瓷－金属封接工艺主要通过陶瓷表面烧结金属化层的方式实现与金属材料的表面润湿。对热应力的释放则依赖于金属化层和钎焊过程中钎料的变形和缓冲。陶瓷-金属封接广泛采用的是烧结金属粉末法（如活性钼－锰法），该连接工艺主要包括陶瓷的处理、膏粉的制备、涂膏、金属化烧结、镀镍、二次金属化、钎焊等过程。陶瓷表面金属化层的质量是决定整个陶瓷－金属封接接头的主要环节。目前对该种方法的研究主要集中在陶瓷表面金属化的机理研究、表面金属化强度提高、陶瓷与金属化层强度表征等。北京真空电子技术研究所对陶瓷－金属封接工艺及机理开展了大量研究工作。张巨先等人［5］研究了不同陶瓷表面金属化时金属粉与陶瓷相的相互作用机理。针对w（Al2O3）95％陶瓷采用Mo含量不同的粉末对陶瓷表面金属化，指出在金属化过程中，Mo颗粒形成骨架网络，金属粉中的玻璃相填充骨架网络的空隙，并与w（Al2O3）95％陶瓷中的玻璃相融和，通过毛细作用渗入陶瓷，得到有一定强度的致密金属化层，当玻璃相含量较高时，会在骨架网络中形成较多的内闭口气孔。针对高纯Al2O3陶瓷［6］，由于陶瓷内部无玻璃相及玻璃相迁移通道，其金属化主要通过Al2O3相表面细小颗粒的溶解、沉淀、析出及玻璃相对Al2O3陶瓷表面的润湿过程，实现致密结构。赵世柯等人［7］采用传统的Mo-Mn法对透明Al2O3陶瓷进行了金属化，获得了气密性可靠的陶瓷-金属封接件，并指出金属化层与陶瓷之间的结合主要来源于金属化层中的玻璃态物质表面良好的润湿性。由于制备工艺的限制，陶瓷内部存在随机的内部和表面缺陷，则其与金属封接接头的强度具有很大的分散性。石明等人［8］采用Weibull统计和正态分布，对氧化铝陶瓷的封接强度进行统计分析，试验表明，Weibull模数和变异系数可以表征材料强度的离散性。

3陶瓷－金属活性钎焊

陶瓷－金属活性钎焊工艺利用传统的钎焊方法，通过在钎料中添加活性成分（Ti，Zr等），可以增大钎料对氧化物、硅酸盐等物质的亲和力，实现钎料对陶瓷表面的润湿和铺展，完成陶瓷－金属的钎焊，而钎料对金属侧的润湿能力一般都较强，因此对其研究较少。相对于陶瓷－金属封接工艺，陶瓷－金属活性钎焊具有工序少、周期短、封接温度低、零件变形小等优点，因此成为近年来陶瓷－金属连接方向的研究热点。YLiu等人［9］研究了SiC陶瓷的活性钎焊（Ag－35．25Cu－1．75Ti）工艺（温度、保温时间）对接头力学行为的影响，研究指出，随着钎焊温度的升高，钎焊接头的弯曲强度升高，但随着保温时间的延长，活性钎料与陶瓷间的反应厚度增大，形成较多的脆性金属间化合物，使接头的力学性能下降。此外，笔者通过XRD手段分析了界面的反应产物，发现陶瓷与活性钎料的连接面由SiC/连续细小的TiC层/不连续粗大的Ti5Si3层/填充合金层组成，从而验证了活性元素Ti与SiC陶瓷间的反应产物。ZWYang等人［10］研究了SiO2－BN陶瓷与因瓦合金的Ag－21Cu－4．5Ti活性钎焊。钎焊温度为1113~1173K，保温时间为5~30min。通过扫描电镜和投射电镜分析发现，非晶态SO2在钎焊过程中活性较低，而h－BN与Ti反应生成细晶反应层的活性较大，钎焊过程中形成了100~150nm厚的TiN－TiB2反应层，从而实现了陶瓷与金属的连接接头。而因瓦合金中的Fe，Ni元素与Ti元素反应生成Fe2Ti，Ni3Ti，并固溶在Ag－Cu基体中，随着脆性相Fe2Ti，Ni3Ti含量的增高，接头的抗剪能力下降。李卓然等人［11］研究了95％氧化铝陶瓷与低碳钢Ag－Cu－Ti活性钎焊反应机理。试验采用的钎焊温度为950℃，保温时间为5min。通过XRD方法对接头不同区域的物相进行分析发现，接头由Al2O3陶瓷/Ti3Cu3O/Ti3Al＋TiMn＋TiFe2＋Ag＋Cu/TiC/低碳钢组成，钎料中的活性元素Ti，一方面和Cu与Al2O3反应形成Ti3Cu3O和Ti3Al，另一侧由于Ti是强碳化物形成元素，导致Ti向低碳钢侧扩散与C充分接触，同时较小的C原子也快速向钎料层扩散，形成连续的TiC层，另外与Fe，Mn结合生成TiFe2和TiMn。

4陶瓷－金属过渡液相扩散焊

陶瓷－金属的活性钎焊工艺可实现两者的可靠连接，但接头的高温高应力下的环境适应性较差，这是由于活性钎焊的连接温度较低，若提高钎焊温度又会引起热应力的增大。而陶瓷－金属的过渡液相扩散焊可较好地解决此问题。陶瓷－金属过渡液相扩散焊的中间层一般为复合中间层，即由一薄层低熔点金属或合金熔敷在相对较厚的高熔点核心层上。低熔点薄层熔化后扩散进入高熔点材料并与之反应，使液相消失，形成的合金或中间层性质取决于高熔点核心材料的物理性质。JiuchunYan等人［12］研究了采用Cu/Ni/Cu中间层连接Al2O3陶瓷与6061铝合金。钎焊温度为580℃，随着保温时间的延长，接头的抗剪强度呈提高趋势；钎缝部位有纯Ni层、Al0．9Ni1．1化合物层、Al基固溶体的存在；钎缝中的Al－Cu的共晶组织增强了Ni层的扩散，并缩短了钎焊时间。MBrochu等人［13］研究了使用Cu－Ti/Ni/Al中间层局部过渡液相扩散连接Si3N4陶瓷和FA－129铁铝合金。预加压应力为300kPa，首先以10℃/min的加热速度加热到950~1100℃，并保温30min，之后以5℃/min的速度加热到1100~1200℃，并保温1．5～6h完成均匀化过程，最后以55℃/min的速度降温到300℃。其中Cu－Ti以粉末状夹在Si3N4/Ni之间，而Al以箔状夹在Ni/FA－129之间，最终接头的弯曲强度约为80MPa。李京龙等人［14］以Ti/Ni/Ti为中间层，利用局部过渡液相扩散方法对多孔C/SiC材料进行了连接。中间层中的活性元素Ti对C/SiC润湿性能良好，因而形成了能够沿连接界面孔隙渗入C/SiC基体内。接头冷却后可形成“扎钉结构”，从而提高接头的连接强度。

5结语

无机非金属材料与金属材料分别具有其独特的力学、电学性能，两者的连接被广泛应用于工业生产及科研工作中。无机非金属材料与金属材料的连接难点主要是物理化学性不相容及连接的热应力问题。（1）玻璃－金属封接工艺对金属（如Kovar合金）表面预氧化以达到与玻璃的润湿连接，Kovar合金则具有与玻璃相近的热膨胀系数，从而减小连接热应力。（2）陶瓷－金属封接工艺对陶瓷表面涂膏、烧结、电镀后，形成与陶瓷致密连接的金属化层，从而可以直接与金属材料钎焊得到符合要求的接头。（3）陶瓷－金属活性钎焊利用活性元素（如Ti等）直接与陶瓷相反应连接，可很大程度上减少工艺复杂性。（4）陶瓷－金属过渡液相扩散焊工艺加入中间层设计，可大幅减小接头的钎焊应力，提高接头的力学性能，提升接头的高温高应力环境适应性。总之，不同的连接工艺均有其侧重点与优劣势，在工业生产及科研活动中，需要根据实际要求及经济性等方面选择合适的非金属材料－金属材料连接方法［15］。

金属材料论文范文第3篇

1．1无机非金属材料工程工艺实践

工艺实践是结合专业课程而制定的与现场实习类似的一类实践教学，通过自己动手，能够对无机非金属材料工程专业工厂的主要生产环节产生更为实际的感性认识，能对其生产过程有一个完整的了解，进而熟练掌握水泥、玻璃、陶瓷等工艺的操作流程，了解常用和现代无机非金属材料设备的性能和用途，能借鉴材料工艺应用的成功经验，通过工艺实践的开展，为毕业设计和今后从事的专业工作打下基础。

1．2专业实习

无机非金属材料工程专业实习包括教学实习和生产实习两个环节，实习均安排在企业进行。教学实习以现场参观、集中讲解和简单操作的形式完成，通过实习使学生获得对无机非金属材料工程工厂生产的感性认识，加深理解所学的理论知识，逐步提升学生分析问题、解决问题和动手实践的能力，并让学生对生产过程有全面的了解，生产实习安排在专业课程教学之后，采用集中学习、分散跟岗的模式，为避免学生在进入实习基地对专业课与实习内容产生脱节感，在学生进行实习之前，将安排学生自主查阅相关教材和资料，使学生在实习之前对所实习的工厂基地有一个全面的了解，这样有利于学生认真对待实习、重视实习。通过系统的专业实习后，学生能够熟悉无机非金属材料工程的各个生产环节，从原料准备到生产、运输与管理的全过程，了解先进的生产技术与装备，为今后的学习、工作及科研打下坚定的实践基础。学院要选择一个好的实习基地，要求实习基地配备经验丰富的指导老师，为学生提供实践、教学、科研场所以及设备，并且给学生可以参加实践的机会，力争通过生产一线的工程训练，提高学生的工程实践能力。另外，对于学生的考核不应该一味追求实习结束后撰写实习报告，可以采取灵活的手段进行考核，比如以现场提问，答辩的形式，结合实习报告的形式来完成。

1．3毕业设计(论文)

毕业设计目的在于训练学生运用所学基础理论和工艺知识独立地解决有关无机非金属材料工程工厂设计中的工程技术问题。通过毕业设计把所学的理论知识和实际技能有机地结合起来，并应用于工程设计，进一步提高分析问题和解决问题的能力及运算和绘图能力，同时，要学会利用文献资料、查阅图表、手册等方法，初步掌握无机非金属材料工程工艺设计的基本原理、方法、步骤和编制设计文件的基本能力。毕业设计(论文)是学生在校学习期间一个重要的实践性教学环节，利用无机非金属材料专业加入“卓越计划”的契机，选派相关教师到合作企业中锻炼，加强教师的工程素养。建立一支“双师型”指导队伍，联合指导学生的毕业设计(论文)。学生在选题时，一方面结合学院对卓越计划的培养目标，另一方面结合学生在现场实习时所遇到的问题，共同为学生制定毕业设计(论文)题目，让学生能够“真刀真枪”完成毕业设计(论文)，提高学生研发和工程设计的能力。

2加强实践教学基地建设

校外实习基地是高校开展实践教学的重要场所，学院积极与相关企业联系，开展实习基地建设，根据企业规模和学生就业意图，经过广泛调研，无机非金属材料工程专业分别在淮南、淮北、蚌埠、南京，湖南等地二十多个单位建立了长期的实践教学基地，可以满足学生开展创新实践教学的需要。实践对于学生来说是非常重要的一个环节，学生在第7学期开始熟悉所在企业的工艺流程，做到所学理论知识与实践的相结合，到第8学期实行企业同老师双师型指导教学，可以聘请企业技术人员进行现场讲解，座谈，加深学生对实际生产与所学理论知识的融合，齐全的实践教学基地和产学研基地为无机非金属材料工程专业人才培养质量提供了支持和保障。

3加强教师队伍建设

无机非金属工程专业现有教师大部分是博士，硕士，参加工作就直接从事教学，现场经验不足，工程实践能力欠缺，为了使卓越计划的成功实施，需要加强无机非金属材料工程专业教师队伍的建设:一是加强对现有教师工程能力的培养，鼓励部分教师到企业工程岗位工作学习1～2年，丰富青年教师的工程实践背景;二是直接从企业聘请具有丰富工程实践经验的工程技术人员担任兼职教师，为学生在企业学习提供全面指导，让其承担专业课程教学，指导毕业设计等任务或担任本科生、研究生的联合导师。着力建设一支具有一定工程经历的高水平专、兼职教师队伍，强化师资队伍的教育素质和技能培训，提高教师的工程实践能力，加强和完善教学团队的教师队伍力量，使工程型教师达到专任教师总数的90%以上，形成专业水平高、实践能力强的教学团队。

4鼓励学生积极参与教师科研项目

将教师的科研课题与实践教学相结合，鼓励学生参与到教师的研究课题里，目的是提高学生的动手能力和对本专业的兴趣，学院鼓励学生以卓越计划为依托，尽早与导师联系，尽早走入实验室，自主进行研究。在学生进入实验室时，摒弃以往教师是实验的设计者，学生是实施者的角色，让学生积极查找文献、制定技术方案、研究探讨、方案实施、优化方案和撰写总结报告，这样就使学生在实验过程中把握学习主动性，加深对知识的理解，扩大学生的知识面，提高学生的科研创新能力和实践动手能力。

5加强实践教学管理

制定实践教学计划和实践教学标准，同时加大监督、管理、检查力度，合理制定各层次的管理规章制度，并建立和完善各层次的管理目标责任制，加强实训教学的考核管理，制定合理的实训教学考核办法，如教学制度的执行情况，实验教学内容的安排及完成情况。将实验设备的维护管理都融入到教学管理体制中，将教师实践教学的积极性充分调动起来，形成一个良好的实践教学机制，让实践教学真正落到实处。学生校内的实践课程考核主要由作业、出勤、考试、实验等几部分组成，根据课程的性质不同，还可以加入项目设计及测验等形式;对于企业实践环节的考核，将由学院和实习基地共同完成，但主要评定由实习基地的导师根据学生参加工程训练的情况给出。具体考核方法:单独对每个培训环节进行考核，在现场由每个实训导师按照实习基地的标准对学生进行考核，考核方式可采取提问答辩、现场操作等，学生的实习成绩由学生在该实习基地的实际表现给出。

6结语

实践是检验真理的唯一标准，也是培养学生动手能力，实现卓越工程师培养计划最有效的方法，通过企业与学校共同努力，会达到学生、企业、学校的共赢，从而培养出更多符合社会需要的无机非金属材料工程专业卓越的工程应用型人才。

金属材料论文范文第4篇

在这幅作品中，铅质的澡盆起了象征作用，使画面除了在气氛上的沉重和晦暗之外，更加具有了隐喻的精神面貌。神话一直作为基弗作品中的重要题材表现，1982年的《维兰德之歌》又是一幅以综合材料来变现神话的绘画作品。画面中上方是一个铅质的翅膀，与如烧焦的广阔麦地背景形成了对比。这里的铅质翅膀除了在画面中是一个视觉效果之外，它更是一个视觉符号。翅膀的来自于希腊神话中的伊卡洛斯的故事。讲述了伊卡洛斯及儿子被困在克里特王国的岛上，当他们用羽毛和蜡制成的翅膀逃离时，飞的离太阳太近，而使蜡融化，伊卡洛斯坠入到海中的悲剧故事。而基弗运用铅来表现翅膀，所表现出来的沉重和艰涩的质感，使其画面和翅膀这个符号更增加了悲剧的色彩。

《黑色王冠》是基弗2005年创作的作品。文字也是他画面中艺术语言的一部分，而这幅作品中的文字就是取自德国诗人保罗•策兰的《九月的王冠》这首诗。而在增加文字的同时，金属材料铅还是再次的出现在了画面的最前方。在荒芜的雪地上，铅质的椅子上固定着棕色的枯枝，并且与空中如雪花般的文字相结合，形成了鲜明的对比。而文字本身的意义也与画中的元素和氛围相结合，使作品充满的了深刻的意义。绘画在空间上作为一种二维平面的艺术形式，而基弗在绘画中频繁的运用到了各种物质材料或者金属材料，使绘画拥有了强烈的物质感。

这些金属材料或与主题相结合，或作为画面的符号，都使绘画呈现出了不同以往的视觉样貌。基弗以同样的题材还创作了很多装置作品。这些装置作品也与他的绘画作品所表现的主题和所要表达的思想有着某种的内在联系。而金属材料也始终贯穿在他的装置作品中。从1987年开始，基弗开始运用金属铅制作书籍装置。尺寸由小到大，铅质的书页也经过了氧化和腐蚀的处理，呈现出了斑痕和不同的灰暗的色彩层次。1989年完成的大型装置《两河流域——女祭司》，就是由200本铅质的书籍组成。它们如废墟一般被堆放在钢质的书架上。书架中间由玻璃板隔开，铅质的书籍中还夹了许多铜丝。整个装置作品由于金属的腐蚀效果而显现出了十分久远的历史感。作为铅质书的延伸，又与他早期的翅膀符号相结合，在1992年开始，他又创作了《带翅膀的书》这一装置作品。作品依然是由铅质书组成，又加入了金属锡和钢。铅质书的两边生出了巨大的两个铅质翅膀，同样的斑驳的质感，而翅膀又显得十分沉重，却只被一根细的金属棍支起。铅质的翅膀此时已成为基弗作品中一个重要的象征符号。

基弗的作品，破败的自然和支离破碎的场景，使人们可以感受到一种人类文明的悲剧命运。但基弗想要表现的并不只是是衰败，正如他自己所说的：“我没有表现绝望。我对精神的净化总是充满了希冀，我的作品是精神的、理性的。我想在一个完整的环境中表现出心灵与环境的契合。”在他的绘画和装置作品中反复用到了铅金属及其他的金属材料。也许正是金属材料本身的属性具有沉重、受到环境影响而伤痕累累、颜色灰暗和细微敏感的变化这些特质正与他所想表达的艺术思想的内在有着深深的契合和相互联系的关系。金属材料在他的作品中有着强烈的物质性，并具有丰富的象征意义。他的作品正是人类深层心灵活动的体现。他将平凡粗陋的金属材料置于他深邃、忧郁又悲壮的作品中，赋予了他们庄重的意义和无限神秘的想象，是在艺术作品中将材料转换到思想领域的成功体现。

作者：徐萌李俊峰单位：齐齐哈尔大学美术与艺术设计学院

金属材料论文范文第5篇

实验材料为FeS2矿物标本上的立方单晶与五角十二面体单晶，通过超声清洗样品表面污染。所用仪器为扫描电镜SEM（LEO-1450型及ZEISSULTRA-55型），EBSD系统为OxfordInstru-ments公司的HKLCHANNEL-5系统。EBSD数据采集步骤为：将样品安放在扫描电镜样品台上，记录下位置；将样品台推进扫描电镜样品室，对样品室进行抽真空；将样品台倾转70°并进行聚焦和倾转图像校正，将EBSD探头送入样品室；将入射电子束打在样品表面，选择合适视场进行菊池花样的扣背底同时在电脑上进行图像的优化；照下形貌相，选好视场，设置EBSD测定参数，启动自动程序进行菊池花样的自动标定；抽出EBSD探头，样品回转至水平位置，关闭电镜和计算机。进行数据处理，根据需要输出各种类型的含有晶体学信息的图。查FeS2的晶体学数据知其可以有3种不同的晶体结构，最常见的是简单立方结构，空间群符号为Pa3，Herman-Mauguin国际符号为2/m3，点阵常数a=0.5417nm，配位数Z=4；另一种为三斜晶系，空间群符号为P1，Pearson符号为aP12；第3种为正交晶系，空间群符号为Pnnm，Laue群为mmm，点阵常数为a=4.45魡，b=5.43魡，c=3.39魡。

二、实验结果分析

（一）立方FeS2单晶表面条纹形貌观察与分析立方FeS2都是正方形颗粒，与石英伴生。用扫描电镜中配置的能谱仪验证是FeS2，特征谱见图1a，定量结果为Fe33at%，S66at%。图1b为FeS2单晶表面形貌相，可见明显生长台阶，这与材料科学基础课程界面一章介绍的Kossel-Stranski模型[2-5]，也称Terrace–ledge–kink(TLK)mode（坪台-台阶-扭折模型）对应，表明FeS2晶体缓慢生长时表面不是完全晶体学面光滑的，而是要通过热激活形成台阶，再由台阶的侧向生长完成垂直于表面的生长。台阶线近似成45°或90°。

（二）五角十二面体FeS2单晶表面条纹形貌观察与分析黄铁矿晶体形态、表面微形貌研究表明，负晶体是指黄铁矿晶体{210}面上的条纹垂直于{210}和{100}面的交棱方向，并认为这种条纹只出现在那些简单五角十二面体的黄铁矿晶体上。图2所示为五角十二面体（210）面上的正条纹和负条纹形貌。图3为五角十二面体黄铁矿记为A晶体和B晶体的表面形貌条纹。图4为A、B两个黄铁矿的能谱分析结果。对比图2和图3可知以看出，试验时的A、B两个黄铁矿晶粒表面形貌都为正条纹不是负晶体，为普通正条纹黄铁矿。从图4a可知，A晶粒中去除C元素的影响，计算结果为Fe31.47at%，S68.39at%，可知S原子数量是Fe原子数量的2.17倍，接近理论值。同时，检测到A晶粒中含有微量的Si和Ni元素含量大约在0.14at%。从图4b可知，B晶粒中去除O元素的影响，计算得Fe29.35at%，S69.18at%，可知S原子数量是Fe原子数量的2.35倍，接近理论值。同时，检测到B晶粒中含有微量的Si和Ti和Al元素含量大约在1.5at%。综上可知，五角十二面体的黄铁矿一般含有微量元素，即说明形成时溶液的过饱和度相对较大。同时，A晶粒和B晶粒的杂质元素的含量不同，说明成矿时杂质元素的种类不影响黄铁矿晶体的形态。

（三）立方FeS2单晶取向确定图5a、图5b为一颗立方FeS2的立方体颗粒及采用扫描电镜EBSD系统测出的取向的{100}极图，其取向的欧拉角为（147.8，6.1,125.0），转化为密勒指数为（001）[010]，与立方体形貌完全对应，可知立方硫化铁的每个表面都是（100）面。立方结构材料只有在非常缓慢的条件下或<100>方向的生长速度比其它方向慢的多的条件下才长成立方体。

三、讨论

通过查找文献、动手实验、结果分析的系统研究过程，提高了学生科学研究素质与综合实验能力，为以后的研究生科研工作奠定了良好基础，并深化了对材料科学基础中晶体学相关概念与定律的理解。通过对两种FeS2晶体类型与表面形态的对比研究，理解了晶体结构类型与单晶表面形貌的关系；晶体的微观对称性与宏观对称性的关系，晶体表面小面化或刻面的现象与宏观表面的关系；认识了硫化铁单晶在不同内因或外因作用下结晶成不同形貌的现象；掌握了材料分析方法中介绍的主要测试仪器扫描电镜、能谱仪、电子背散射衍射仪，分别可获取材料微观形貌、微区成分、微区晶体结构及取向这3个最基本的材料信息；提高了寻找硫化铁标本、文献检索、样品制备、地质知识及最终的文章撰写能力；体现了材料科学基础课程研究型教学培养理念。

四、结语

通过实验可知五角十二面体黄铁矿生长在温度梯度小且溶液过饱和度高的较理想的环境下，相对于立方黄铁矿更难形成。五角十二面体FeS2含有相对大量的杂质元素，且不同晶粒含有的杂质不同，因此，可以推测五角十二面体FeS2生长不受杂质元素种类的影响。立方FeS2的表面为（001）面，对应其形成时的低能状态；五角十二面体FeS2的表面为（210）面，对应其形成时的低能状态。在完成晶体学测定及分析的基础上，对相关概念及理论的经典文献进行了查阅分析，从而更深刻地理解了材料科学基础课程中的晶体学知识，培养了综合分析能力。在这次课后兴趣试验的帮助下，实现了从材科基课本理论到实践的跨越，达到了研究型教学的目的，提高科学实验素质与综合能力。

金属材料论文范文第6篇

1）由于化学成分不达标或是焊接过程中元素烧损造成焊缝金属化学成分发生变化，或是造成焊缝组织不符合要求。会造成焊缝的力学能力下降，进一步影响接头的耐蚀性；2）焊接时常常出现氢气孔，是由于坡口清洁不到位，有余留的水分和油污或是焊接速度过快电弧过程等原因产生的；3）由于焊条角度不恰当或是电流过大等导致的焊缝边缘的凹坑，有时候未能及时填满填充金属也能造成咬边。咬边降低了金属材料的使用面积，同时减少了结构的承受抗压力，还会造成反作用力集中，形成裂缝。

2金属材料焊接中的防治措施

金属材料焊接过程中容易出现各种缺陷，由此导致金属材料质量难以保证，因此，针对金属材料焊接中的缺陷采取相应对策具有重要意义。

2.1防止裂纹的措施严格遵守焊接的相关规定，选择科学合理的焊接程序，做好对焊条的选择工作，酸碱性要分辨清楚，可将焊条放入保温箱中，防止受潮，随焊随取。还要对接口进行认真彻底的清洁，确保没有水分、油污或是锈迹残留。在焊接过程中，多采用小电流，按多层、多焊道执行，有效避免焊缝交界处产生裂纹。同时对焊缝形状系数适当提升，减小焊接的应力。

2.2防止未焊透、未熔合的措施在焊接前，正确选取坡口尺寸和角度，对于焊条直径按照规范标准进行选择。还要恰当的选择电流的大小和焊接的速度。焊接中，适当摆动运条，并且在融合过程中，集中注意力，密切注意两侧情况变化。确保一切过程按照正确的焊接技术，严格按照施工规范执行。

2.3防止夹渣的措施首先要注意焊条，如果选择酸性焊条，就要适当加大电流；如果用的是碱性焊条，就要控制电弧的长度，不能太长，因为电弧过长容易出现夹渣。还要规范确定坡口角度以及使焊接速度保持在可控范围内，不可过快。

2.4加强焊工的技能加强对焊工基本技能的培训，包括在选取所用材料以及施工环境，或是施工过程中所采取的姿势、控制等专业知识，确保在无外力作用下，焊接工作的有序进行，也能进一步减少焊接过程的缺陷。同时加强焊工的自检自控，对于不专业不合格的焊工进行培训，严格把控焊工的素质和技能达标。

2.5其他综合措施还有很多其他的综合措施，例如，密切注意施工环境，气温低于零度时，对于材质采取必要的余热措施、现场建立合理的施工清洁区、定期对于装备进行检查和修补、正确处理钨丝灯的打磨角度以及焊接停留时间、严禁管内有风穿过，将顶端进行堵塞，同时要保障施工环境时常通风，使空气湿度低于90%、以及保持氩气浓度不小于99.99%等措施。

3结论

随着经济的不断发展，工业依然处于重要的市场领域，金属被广泛应用在各行各业，成为日常生产生活中不可缺少的材料。随着金属材料的广泛使用，焊接技术也在不断进步，但是，金属焊接过程中难免会出现各种各样的缺陷，这些缺陷不仅对焊接结构带来灾难性后果，也有可能威胁人们的生命安全。所以为避免焊接出现缺陷，还需做好防范措施，要求焊接工作者严格遵守焊接的相关规定，选择科学合理的焊接程序，进一步开发新的焊接方法，从而提高焊接质量。

金属材料论文范文第7篇

40多年以前，科学家们就认识到实际材料中的无序结构是不容忽视的。许多新发现的物理效应，诸如某些相转变、量子尺寸效应和有关的传输现象等，只出现在含有缺陷的有序固体中。事实上，如果多晶体中晶体区的特征尺度（晶粒或晶畴直径或薄膜厚度）达到某种特征长度时（如电子波长、平均自由程、共格长度、相关长度等），材料的性能将不仅依赖于晶格原子的交互作用，也受其维数、尺度的减小和高密度缺陷控制。有鉴于此，HGleitCr认为，如果能够合成出晶粒尺寸在纳米量级的多晶体，即主要由非共格界面构成的材料[例如，由50％（invol．）的非共植晶界和50％（invol．）的晶体构成］，其结构将与普通多晶体（晶粒大于lmm）或玻璃（有序度小于2nm）明显不同，称之为"纳米晶体材料"（nanocrystallinematerials）。后来，人们又将晶体区域或其它特征长度在纳米量级范围（小于100nn）的材料广义定义为"纳米材料"或"纳米结构材料"（nanostructuredmaterials）。由于其独特的微结构和奇异性能，纳米材料引起了科学界的极大关注，成为世界范围内的研究热点，其领域涉及物理、化学、生物、微电子等诸多学科。目前，广义的纳米材料的主要包括：

l）清洁或涂层表面的金属、半导体或聚合物薄膜；2）人造超晶格和量子讲结构；功半结晶聚合物和聚合物混和物；4）纳米晶体和纳米玻璃材料；5）金属键、共价键或分子组元构成的纳米复合材料。

经过最近十多年的研究与探索，现已在纳米材料制备方法、结构表征、物理和化学性能、实用化等方面取得显著进展，研究成果日新月异，研究范围不断拓宽。本文主要从材料科学与工程的角度，介绍与评述纳米金属材料的某些研究进展。

2纳米材料的制备与合成

材料的纳米结构化可以通过多种制备途径来实现。这些方法可大致归类为"两步过程"和"一步过程"。"两步过程"是将预先制备的孤立纳米颗粒因结成块体材料。制备纳米颗粒的方法包括物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）、微波等离子体、低压火焰燃烧、电化学沉积、溶胶一凝胶过程、溶液的热分解和沉淀等，其中，PVD法以"惰性气体冷凝法"最具代表性。"一步过程"则是将外部能量引入或作用于母体材料，使其产生相或结构转变，直接制备出块体纳米材料。诸如，非晶材料晶化、快速凝固、高能机械球磨、严重塑性形变、滑动磨损、高能粒子辐照和火花蚀刻等。目前，关于制备科学的研究主要集中于两个方面：l）纳米粉末制备技术、理论机制和模型。目的是改进纳米材料的品质和产量；2）纳米粉末的固结技术。以获得密度和微结构可控的块体材料或表面覆层。

3纳米材料的奇异性能

1）原子的扩散行为

原子扩散行为影响材料的许多性能，诸如蠕变、超塑性、电性能和烧结性等。纳米晶Co的自扩散系数比Cu的体扩散系数大14～16个量级，比Cu的晶界自扩散系数大3个量级。Wurshum等最近的工作表明：Fe在纳米晶N中的扩散系数远低于早期报道的结果。纳米晶Pd的界面扩散数据类似于普通的晶界扩散，这很可能是由于纳米粒子固结成的块状试样中的残留疏松的影响。他们还报道了Fe在非晶FeSiBNbCu（Finemete）晶化形成的复相纳米合金（由Fe3Si纳米金属间化合物和晶间的非晶相构成）中的扩散要比在非晶合金中快10～14倍，这是由于存在过剩的热平衡空位。Fe在Fe-Si纳米晶中的扩散由空位调节控制。

2）力学性能

目前，关于纳米材料的力学性能研究，包括硬度、断裂韧性、压缩和拉伸的应力一应变行为、应变速率敏感性、疲劳和蠕变等已经相当广泛。所研究的材料涉及不同方法制备的纯金属、合金、金属间化合物、复合材料和陶瓷。研究纳米材料本征力学性能的关键是获得内部没有（或很少）孔隙、杂质或裂纹的块状试样。由于试样内有各种缺陷，早期的许多研究结果已被最近取得的结果所否定。样品制备技术的日臻成熟与发展，使人们对纳米材料本征力学性能的认识不断深入。许多纳米纯金属的室温硬度比相应的粗晶高2～7倍。随着晶粒的减小，硬度增加的现象几乎是不同方法制备的样品的一致表现。早期的研究认为，纳米金属的弹性模量明显低于相应的粗晶材料。例如，纳米晶Pd的杨氏和剪切模量大约是相应全密度粗晶的70％。然而，最近的研究发现，这完全是样品中的缺陷造成的，纳米晶Pd和Cu的弹性常数与相应粗晶大致相同，屈服强度是退火粗晶的10～15倍。晶粒小子50nm的Cu韧性很低，总延伸率仅1％～4％，晶粒尺寸为110nm的Cu延伸率大于8％。从粗晶到15urn，Cu的硬度测量值满足HallPetch关系；小于15nm后，硬度随晶粒尺寸的变化趋于平缓，虽然硬度值很高，但仍比由粗晶数据技HallPetch关系外推或由硬度值转换的估计值低很多。不过，纳米晶Cu的压缩屈服强度与由粗晶数据的HallPetCh关系外推值和测量硬度的值（Hv／3）非常吻合，高密度纳米晶Cu牙DPd的压缩屈服强度可达到1GPa量级。

尽管按照常规力学性能与晶粒尺寸关系外推，纳米材料应该既具有高强度，又有较高韧性。但迄今为止，得到的纳米金属材料的韧性都很低。晶粒小于25nm时，其断裂应变仅为＜5％，远低于相应粗晶材料。主要原因是纳米晶体材料中存在各类缺陷、微观应力及界面状态等。用适当工艺制备的无缺陷、无微观应力的纳米晶体Cu，其拉伸应变量可高达30％，说明纳米金属材料的韧性可以大幅度提高。纳米材料的塑性变形机理研究有待深入。

纳米晶金属间化合物的硬度测试值表明，随着晶粒的减小，在初始阶段（类似于纯金属盼情况）发生硬化，进一步减小晶粒，硬化的斜率减缓或者发生软化。由硬化转变为软化的行为是相当复杂的，但这些现象与样品的制备方法无关。材料的热处理和晶粒尺寸的变化可能导致微观结构和成份的变化，如晶界、致密性、相变、应力等，都可能影响晶粒尺寸与硬度的关系。

研究纳米晶金属间化合物的主要动机是探索改进金属间化合物的室温韧性的可能性。Bohn等首先提出纳米晶金属化合物几种潜在的优越性。其中包括提高强度和韧性。Haubold及合作者研究了IGC法制备的NiAl的力学性能，但仅限于单一样品在不同温度退火后的硬度测量。Smith通过球磨NiAl得到晶粒尺寸从微米级至纳米级的样品，进行了"微型盘弯曲试验"，观察到含碳量低的材料略表现出韧性，而含碳多的材料没有韧性。最近Choudry等用"双向盘弯曲试验"研究了纳米晶NiAl，发现晶粒小于10nm时，屈服强度高干粗晶NiAl，且在室温下有韧性，对形变的贡献主要源于由扩散控制的晶界滑移。室温压缩实验显示由球磨粉末固结成的纳米晶Fe-28Al-2Cr具有良好的塑性（真应变大于1．4），且屈服强度高（是粗晶的1O倍）。测量TiAl（平均晶粒尺寸约10nm）的压缩蠕变（高温下测量硬度随着恒载荷加载时间的变化）表明，在起始的快速蠕变之后，第二阶段蠕变非常缓慢，这意味着发生了扩散控制的形变过程。低温时（低于扩散蠕变开始温度），纳米晶的硬度变化很小。观察到的硬度随着温度升高而下降，原因之一是压头载荷使样品进一步致密化，而主要是因为材料流变加快。Mishra等报道，在750～950°C，10-5～10-3s-1的应变速率范围，纳米晶Ti-47．5Al-3Cr（g-TiAl）合金的形变应力指数约为6，说明其形变机制为攀移位错控制。

值得注意的是，最近报道了用分子动力学计算机模拟研究纳米材料的致密化过程和形变。纳米Cu丝的模拟结果表明，高密度晶界对力学行为和塑性变形过程中的晶界迁移有显著影响。纳米晶（3～5nm）Ni在低温高载荷塑性变形的模拟结果显示，其塑性变形机制主是界面的粘滞流动、晶界运动和晶界旋转，不发生开裂和位错发散，这与粗晶材料是截然不同的。

3）纳米晶金属的磁性

早期的研究发现。纳米晶Fe的饱和磁化强度试比普通块材a-Fe约低40％。Wagner等用小角中子散射（SANS）实验证实纳米晶Fe由铁磁性的晶粒和非铁磁性（或弱铁磁性）的界面区域构成，界面区域体积约占一半。纳米晶Fe的磁交互作用不仅限于单个晶粒，而且可以扩展越过界面，使数百个晶粒磁化排列。Daroezi等证实球磨形成的纳米晶Fe和Ni的饱和磁化强度与晶粒尺寸（50mm～7nm）无关，但纳米晶的饱和磁化曲线形状不同于微米晶材料。随着晶粒减小，矫顽力显著增加。Schaefer等报道，纳米晶Ni中界面原子的磁拒降低至0.34mB／原子（块状Ni为0．6mB／原子），界面组份的居里温度（545K）比块状晶体Ni的（630K）低。最近的研究还发现，制备时残留在纳米晶Ni中的内应力对磁性的影响很大，纳米晶Ni的饱和磁化强度与粗晶Ni基本相同。

Yoshizawa等报道了快淬的FeCuNbSiB非晶在初生晶化后，软磁性能良好，可与被莫合金和最好的Co基调合金相媲美，且饱和磁化强度很高（Bs约为1．3T）。其典型成份为Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9称为"Finemet"。性能最佳的结构为a-Fe（Si）相（12～20nm）镶嵌在剩余的非晶格基体上。软磁性能好的原因之一被认为是铁磁交互作用。单个晶粒的局部磁晶体各向异性被有效地降低。其二是晶化处理后，形成富Si的a-Fe相，他和磁致伸缩系数ls下降到2′10-6。继Finemet之后，90年代初又发展了新一族纳米晶软磁合金Fe-Zr-（Cu）-B-(Si)系列（称为''''Nanoperm"）。退火后，这类合金形成的bcc相晶粒尺寸为10～20nm，饱和磁化强度可达1．5～1．7T，磁导率达到48000（lkHz）。铁芯损耗低，例如，Fe86Zr7B6Cu1合金的铁芯损耗为66mW·g-1（在1T，50Hz条件下），比目前做变压器铁芯的Fe78Si9B13非晶合金和bccFe-3．5％Si合金小45％和95％，实用前景非常诱人。

4）催化及贮氢性能

在催化剂材料中，反应的活性位置可以是表面上的团簇原子，或是表面上吸附的另一种物质。这些位置与表面结构、晶格缺陷和晶体的边角密切相关。由于纳米晶材料可以提供大量催化活性位置，因此很适宜作催化材料。事实上，早在术语"纳米材料"出现前几十年，已经出现许多纳米结构的催化材料，典型的如Rh／Al2O3、Pt／C之类金属纳米颗粒弥散在情性物质上的催化剂。已在石油化工、精细化工合成、汽车排气许多场合应用。

Sakas等报道了纳米晶5％（inmass）Li-MgO（平均直径5．2nm，比表面面积750m2·g-1）的催化活性。它对甲烷向高级烃转化的催化效果很好，催化激活温度比普通Li浸渗的MgO至少低200°C，尽管略有烧结发生，纳米材料的平均活性也比普通材料高3．3倍。

Ying及合作者利用惰性气氛冷凝法制成高度非化学当量的CeO2-x纳米晶体，作为CO还原SO2、CO氧化和CH4氧化的反应催化剂表现出很高的活性。活化温度低于超细的化学当量CeO2基材料。例如，选择性还原SO2为S的反应，可在500°C实现100％转换，而由化学沉淀得到的超细CeO2粉末，活化温度高达600°C。掺杂Cu的Cu-CeO2-x纳米复合材料可以使SO2的反应温度降低到420°C。另外，CeO2-x纳米晶在SO2还原反应中没有活性滞后，且具有超常的抗CO2毒化能力。还能使CO完全转化为CO2的氧化反应在低于100°C时进行，这对冷起动的汽车排气控制非常有利。值得注意的是这样的催化剂仅由较便宜的金属构成，毋须添加资金属元素。

FeTi和Mg2Ni是贮氢材料的重要候选合金。其缺点是吸氢很慢，必须进行活化处理，即多次地进行吸氢----脱氢过程。Zaluski等最近报道，用球磨Mg和Ni粉末可直接形成化学当量的Mg2Ni，晶粒平均尺寸为20～30nm，吸氢性能比普通多晶材料好得多。普通多晶Mg2Ni的吸氢只能在高温下进行（如果氢压力小于20Pa，温度必须高于250°C），低温吸氢则需要长时间和高的氢压力，例如200°C、120bar(lbar＝0．1Mpa)，2天。纳米晶Mg2Ni在200°C以下，即可吸氢，毋须活化处理。300°C第一次氢化循环后，含氢可达～3.4％（inmass）。在以后的循环过程中，吸氢比普通多晶材料快4倍。纳米晶FeTi的吸氢活化性能明显优于普通多晶材料。普通多晶FeTi的活化过程是：在真空中加热到400～450℃，随后在约7Pa的H2中退火、冷却至室温再暴露于压力较高（35～65Pa）的氢中，激活过程需重复几次。而球磨形成的纳米晶FeTi只需在400℃真空中退火0.5h，便足以完成全部的氢吸收循环。纳米晶FeTi合金由纳米晶粒和高度无序的晶界区域（约占材料的20％～30％）构成。4纳米材料应用示例

目前纳米材料主要用于下列方面：

l）高硬度、耐磨WC-Co纳米复合材料

纳米结构的WC-Co已经用作保护涂层和切削工具。这是因为纳米结构的WC-Co在硬度、耐磨性和韧性等方面明显优于普通的粗晶材料。其中，力学性能提高约一个量级，还可能进一步提高。高能球磨或者化学合成WC-Co纳米合金已经工业化。化学合成包括三个主要步骤：起始溶液的制备与混和；喷雾干燥形成化学性均匀的原粉末；再经流床热化学转化成为纳米晶WC-Co粉末。喷雾干燥和流床转化已经用来批量生产金属碳化物粉末。WC-Co粉末可在真空或氢气氛下液相烧结成块体材料。VC或Cr3C2等碳化物相的掺杂，可以抑制烧结过程中的晶粒长大。

2)纳米结构软磁材料

Finemet族合金已经由日本的HitachiSpecialMetals，德国的VacuumschmelzeGmbH和法国的Imply等公司推向市场，已制造销售许多用途特殊的小型铁芯产品。日本的AlpsElectricCo．一直在开发Nanoperm族合金，该公司与用户合作，不断扩展纳米晶Fe-Zr-B合金的应用领域。

3)电沉积纳米晶Ni

电沉积薄膜具有典型的柱状晶结构，但可以用脉冲电流将其破碎。精心地控制温度、pH值和镀池的成份，电沉积的Ni晶粒尺寸可达10nm。但它在350K时就发生反常的晶粒长大，添加溶质并使其偏析在晶界上，以使之产生溶质拖拽和Zener粒子打轧效应，可实现结构的稳定。例如，添加千分之几的磷、流或金属元素足以使纳米结构稳定至600K。电沉积涂层脉良好的控制晶粒尺寸分布，表现为Hall－Petch强化行为、纯Ni的耐蚀性好。这些性能以及可直接涂履的工艺特点，使管材的内涂覆，尤其是修复核蒸汽发电机非常方便。这种技术已经作为EectrosleeveTM工艺商业化。在这项应用中，微合金化的涂层晶粒尺寸约为100nm，材料的拉伸强度约为锻造Ni的两倍，延伸率为15％。晶间开裂抗力大为改善。

4）Al基纳米复合材料

Al基纳米复合材料以其超高强度（可达到1.6GPa）为人们所关注。其结构特点是在非晶基体上弥散分布着纳米尺度的a-Al粒子，合金元素包括稀土（如Y、Ce）和过渡族金属（如Fe、Ni）。通常必须用快速凝固技术（直接淬火或由初始非晶态通火）获得纳米复合结构。但这只能得到条带或雾化粉末。纳米复合材料的力学行为与晶化后的非晶合金相类似，即室温下超常的高屈服应力和加工软化（导致拉神状态下的塑性不稳定性）。这类纳米材料（或非晶）可以固结成块材。例如，在略低于非晶合金的晶化温度下温挤。加工过程中也可以完全转变为晶体，晶粒尺寸明显大干部份非晶的纳米复合材料。典型的Al基体的晶粒尺寸为100～200nm，镶嵌在基体上的金属间化合物粒子直径约50nm。强度为0.8～1GPa，拉伸韧性得到改善。另外，这种材料具有很好的强度与模量的结合以及疲劳强度。温挤Al基纳米复合材料已经商业化，注册为GigasTM。雾化的粉末可以固结成棒材，并加工成小尺寸高强度部件。类似的固结材料在高温下表现出很好的超塑：在1s-1的高应变速率下，延伸率大于500％。

5结语

金属材料论文范文第8篇

40多年以前，科学家们就认识到实际材料中的无序结构是不容忽视的。许多新发现的物理效应，诸如某些相转变、量子尺寸效应和有关的传输现象等，只出现在含有缺陷的有序固体中。事实上，如果多晶体中晶体区的特征尺度（晶粒或晶畴直径或薄膜厚度）达到某种特征长度时（如电子波长、平均自由程、共格长度、相关长度等），材料的性能将不仅依赖于晶格原子的交互作用，也受其维数、尺度的减小和高密度缺陷控制。有鉴于此，HGleitCr认为，如果能够合成出晶粒尺寸在纳米量级的多晶体，即主要由非共格界面构成的材料[例如，由50％（invol．）的非共植晶界和50％（invol．）的晶体构成］，其结构将与普通多晶体（晶粒大于lmm）或玻璃（有序度小于2nm）明显不同，称之为"纳米晶体材料"（nanocrystallinematerials）。后来，人们又将晶体区域或其它特征长度在纳米量级范围（小于100nn）的材料广义定义为"纳米材料"或"纳米结构材料"（nanostructuredmaterials）。由于其独特的微结构和奇异性能，纳米材料引起了科学界的极大关注，成为世界范围内的研究热点，其领域涉及物理、化学、生物、微电子等诸多学科。目前，广义的纳米材料的主要包括：

l）清洁或涂层表面的金属、半导体或聚合物薄膜；2）人造超晶格和量子讲结构；功半结晶聚合物和聚合物混和物；4）纳米晶体和纳米玻璃材料；5）金属键、共价键或分子组元构成的纳米复合材料。

经过最近十多年的研究与探索，现已在纳米材料制备方法、结构表征、物理和化学性能、实用化等方面取得显著进展，研究成果日新月异，研究范围不断拓宽。本文主要从材料科学与工程的角度，介绍与评述纳米金属材料的某些研究进展。

2纳米材料的制备与合成

材料的纳米结构化可以通过多种制备途径来实现。这些方法可大致归类为"两步过程"和"一步过程"。"两步过程"是将预先制备的孤立纳米颗粒因结成块体材料。制备纳米颗粒的方法包括物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）、微波等离子体、低压火焰燃烧、电化学沉积、溶胶一凝胶过程、溶液的热分解和沉淀等，其中，PVD法以"惰性气体冷凝法"最具代表性。"一步过程"则是将外部能量引入或作用于母体材料，使其产生相或结构转变，直接制备出块体纳米材料。诸如，非晶材料晶化、快速凝固、高能机械球磨、严重塑性形变、滑动磨损、高能粒子辐照和火花蚀刻等。目前，关于制备科学的研究主要集中于两个方面：l）纳米粉末制备技术、理论机制和模型。目的是改进纳米材料的品质和产量；2）纳米粉末的固结技术。以获得密度和微结构可控的块体材料或表面覆层。

3纳米材料的奇异性能

1）原子的扩散行为

原子扩散行为影响材料的许多性能，诸如蠕变、超塑性、电性能和烧结性等。纳米晶Co的自扩散系数比Cu的体扩散系数大14～16个量级，比Cu的晶界自扩散系数大3个量级。Wurshum等最近的工作表明：Fe在纳米晶N中的扩散系数远低于早期报道的结果。纳米晶Pd的界面扩散数据类似于普通的晶界扩散，这很可能是由于纳米粒子固结成的块状试样中的残留疏松的影响。他们还报道了Fe在非晶FeSiBNbCu（Finemete）晶化形成的复相纳米合金（由Fe3Si纳米金属间化合物和晶间的非晶相构成）中的扩散要比在非晶合金中快10～14倍，这是由于存在过剩的热平衡空位。Fe在Fe-Si纳米晶中的扩散由空位调节控制。

2）力学性能

目前，关于纳米材料的力学性能研究，包括硬度、断裂韧性、压缩和拉伸的应力一应变行为、应变速率敏感性、疲劳和蠕变等已经相当广泛。所研究的材料涉及不同方法制备的纯金属、合金、金属间化合物、复合材料和陶瓷。研究纳米材料本征力学性能的关键是获得内部没有（或很少）孔隙、杂质或裂纹的块状试样。由于试样内有各种缺陷，早期的许多研究结果已被最近取得的结果所否定。样品制备技术的日臻成熟与发展，使人们对纳米材料本征力学性能的认识不断深入。

许多纳米纯金属的室温硬度比相应的粗晶高2～7倍。随着晶粒的减小，硬度增加的现象几乎是不同方法制备的样品的一致表现。早期的研究认为，纳米金属的弹性模量明显低于相应的粗晶材料。例如，纳米晶Pd的杨氏和剪切模量大约是相应全密度粗晶的70％。然而，最近的研究发现，这完全是样品中的缺陷造成的，纳米晶Pd和Cu的弹性常数与相应粗晶大致相同，屈服强度是退火粗晶的10～15倍。晶粒小子50nm的Cu韧性很低，总延伸率仅1％～4％，晶粒尺寸为110nm的Cu延伸率大于8％。从粗晶到15urn，Cu的硬度测量值满足HallPetch关系；小于15nm后，硬度随晶粒尺寸的变化趋于平缓，虽然硬度值很高，但仍比由粗晶数据技HallPetch关系外推或由硬度值转换的估计值低很多。不过，纳米晶Cu的压缩屈服强度与由粗晶数据的HallPetCh关系外推值和测量硬度的值（Hv／3）非常吻合，高密度纳米晶Cu牙DPd的压缩屈服强度可达到1GPa量级。

尽管按照常规力学性能与晶粒尺寸关系外推，纳米材料应该既具有高强度，又有较高韧性。但迄今为止，得到的纳米金属材料的韧性都很低。晶粒小于25nm时，其断裂应变仅为＜5％，远低于相应粗晶材料。主要原因是纳米晶体材料中存在各类缺陷、微观应力及界面状态等。用适当工艺制备的无缺陷、无微观应力的纳米晶体Cu，其拉伸应变量可高达30％，说明纳米金属材料的韧性可以大幅度提高。纳米材料的塑性变形机理研究有待深入。

纳米晶金属间化合物的硬度测试值表明，随着晶粒的减小，在初始阶段（类似于纯金属盼情况）发生硬化，进一步减小晶粒，硬化的斜率减缓或者发生软化。由硬化转变为软化的行为是相当复杂的，但这些现象与样品的制备方法无关。材料的热处理和晶粒尺寸的变化可能导致微观结构和成份的变化，如晶界、致密性、相变、应力等，都可能影响晶粒尺寸与硬度的关系。

研究纳米晶金属间化合物的主要动机是探索改进金属间化合物的室温韧性的可能性。Bohn等首先提出纳米晶金属化合物几种潜在的优越性。其中包括提高强度和韧性。Haubold及合作者研究了IGC法制备的NiAl的力学性能，但仅限于单一样品在不同温度退火后的硬度测量。Smith通过球磨NiAl得到晶粒尺寸从微米级至纳米级的样品，进行了"微型盘弯曲试验"，观察到含碳量低的材料略表现出韧性，而含碳多的材料没有韧性。最近Choudry等用"双向盘弯曲试验"研究了纳米晶NiAl，发现晶粒小于10nm时，屈服强度高干粗晶NiAl，且在室温下有韧性，对形变的贡献主要源于由扩散控制的晶界滑移。室温压缩实验显示由球磨粉末固结成的纳米晶Fe-28Al-2Cr具有良好的塑性（真应变大于1．4），且屈服强度高（是粗晶的1O倍）。测量TiAl（平均晶粒尺寸约10nm）的压缩蠕变（高温下测量硬度随着恒载荷加载时间的变化）表明，在起始的快速蠕变之后，第二阶段蠕变非常缓慢，这意味着发生了扩散控制的形变过程。低温时（低于扩散蠕变开始温度），纳米晶的硬度变化很小。观察到的硬度随着温度升高而下降，原因之一是压头载荷使样品进一步致密化，而主要是因为材料流变加快。Mishra等报道，在750～950°C，10-5～10-3s-1的应变速率范围，纳米晶Ti-47．5Al-3Cr（g-TiAl）合金的形变应力指数约为6，说明其形变机制为攀移位错控制。

值得注意的是，最近报道了用分子动力学计算机模拟研究纳米材料的致密化过程和形变。纳米Cu丝的模拟结果表明，高密度晶界对力学行为和塑性变形过程中的晶界迁移有显著影响。纳米晶（3～5nm）Ni在低温高载荷塑性变形的模拟结果显示，其塑性变形机制主是界面的粘滞流动、晶界运动和晶界旋转，不发生开裂和位错发散，这与粗晶材料是截然不同的。

3）纳米晶金属的磁性

早期的研究发现。纳米晶Fe的饱和磁化强度试比普通块材a-Fe约低40％。Wagner等用小角中子散射（SANS）实验证实纳米晶Fe由铁磁性的晶粒和非铁磁性（或弱铁磁性）的界面区域构成，界面区域体积约占一半。纳米晶Fe的磁交互作用不仅限于单个晶粒，而且可以扩展越过界面，使数百个晶粒磁化排列。

Daroezi等证实球磨形成的纳米晶Fe和Ni的饱和磁化强度与晶粒尺寸（50mm～7nm）无关，但纳米晶的饱和磁化曲线形状不同于微米晶材料。随着晶粒减小，矫顽力显著增加。Schaefer等报道，纳米晶Ni中界面原子的磁拒降低至0.34mB／原子（块状Ni为0．6mB／原子），界面组份的居里温度（545K）比块状晶体Ni的（630K）低。最近的研究还发现，制备时残留在纳米晶Ni中的内应力对磁性的影响很大，纳米晶Ni的饱和磁化强度与粗晶Ni基本相同。

Yoshizawa等报道了快淬的FeCuNbSiB非晶在初生晶化后，软磁性能良好，可与被莫合金和最好的Co基调合金相媲美，且饱和磁化强度很高（Bs约为1．3T）。其典型成份为Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9称为"Finemet"。性能最佳的结构为a-Fe（Si）相（12～20nm）镶嵌在剩余的非晶格基体上。软磁性能好的原因之一被认为是铁磁交互作用。单个晶粒的局部磁晶体各向异性被有效地降低。其二是晶化处理后，形成富Si的a-Fe相，他和磁致伸缩系数ls下降到2′10-6。继Finemet之后，90年代初又发展了新一族纳米晶软磁合金Fe-Zr-（Cu）-B-(Si)系列（称为''''Nanoperm"）。退火后，这类合金形成的bcc相晶粒尺寸为10～20nm，饱和磁化强度可达1．5～1．7T，磁导率达到48000（lkHz）。铁芯损耗低，例如，Fe86Zr7B6Cu1合金的铁芯损耗为66mW·g-1（在1T，50Hz条件下），比目前做变压器铁芯的Fe78Si9B13非晶合金和bccFe-3．5％Si合金小45％和95％，实用前景非常诱人。

4）催化及贮氢性能

在催化剂材料中，反应的活性位置可以是表面上的团簇原子，或是表面上吸附的另一种物质。这些位置与表面结构、晶格缺陷和晶体的边角密切相关。由于纳米晶材料可以提供大量催化活性位置，因此很适宜作催化材料。事实上，早在术语"纳米材料"出现前几十年，已经出现许多纳米结构的催化材料，典型的如Rh／Al2O3、Pt／C之类金属纳米颗粒弥散在情性物质上的催化剂。已在石油化工、精细化工合成、汽车排气许多场合应用。

Sakas等报道了纳米晶5％（inmass）Li-MgO（平均直径5．2nm，比表面面积750m2·g-1）的催化活性。它对甲烷向高级烃转化的催化效果很好，催化激活温度比普通Li浸渗的MgO至少低200°C，尽管略有烧结发生，纳米材料的平均活性也比普通材料高3．3倍。

Ying及合作者利用惰性气氛冷凝法制成高度非化学当量的CeO2-x纳米晶体，作为CO还原SO2、CO氧化和CH4氧化的反应催化剂表现出很高的活性。活化温度低于超细的化学当量CeO2基材料。例如，选择性还原SO2为S的反应，可在500°C实现100％转换，而由化学沉淀得到的超细CeO2粉末，活化温度高达600°C。掺杂Cu的Cu-CeO2-x纳米复合材料可以使SO2的反应温度降低到420°C。另外，CeO2-x纳米晶在SO2还原反应中没有活性滞后，且具有超常的抗CO2毒化能力。还能使CO完全转化为CO2的氧化反应在低于100°C时进行，这对冷起动的汽车排气控制非常有利。值得注意的是这样的催化剂仅由较便宜的金属构成，毋须添加资金属元素。

FeTi和Mg2Ni是贮氢材料的重要候选合金。其缺点是吸氢很慢，必须进行活化处理，即多次地进行吸氢----脱氢过程。Zaluski等最近报道，用球磨Mg和Ni粉末可直接形成化学当量的Mg2Ni，晶粒平均尺寸为20～30nm，吸氢性能比普通多晶材料好得多。普通多晶Mg2Ni的吸氢只能在高温下进行（如果氢压力小于20Pa，温度必须高于250°C），低温吸氢则需要长时间和高的氢压力，例如200°C、120bar(lbar＝0．1Mpa)，2天。纳米晶Mg2Ni在200°C以下，即可吸氢，毋须活化处理。300°C第一次氢化循环后，含氢可达～3.4％（inmass）。在以后的循环过程中，吸氢比普通多晶材料快4倍。纳米晶FeTi的吸氢活化性能明显优于普通多晶材料。普通多晶FeTi的活化过程是：在真空中加热到400～450℃，随后在约7Pa的H2中退火、冷却至室温再暴露于压力较高（35～65Pa）的氢中，激活过程需重复几次。而球磨形成的纳米晶FeTi只需在400℃真空中退火0.5h，便足以完成全部的氢吸收循环。纳米晶FeTi合金由纳米晶粒和高度无序的晶界区域（约占材料的20％～30％）构成。

4纳米材料应用示例

目前纳米材料主要用于下列方面：

l）高硬度、耐磨WC-Co纳米复合材料

纳米结构的WC-Co已经用作保护涂层和切削工具。这是因为纳米结构的WC-Co在硬度、耐磨性和韧性等方面明显优于普通的粗晶材料。其中，力学性能提高约一个量级，还可能进一步提高。高能球磨或者化学合成WC-Co纳米合金已经工业化。化学合成包括三个主要步骤：起始溶液的制备与混和；喷雾干燥形成化学性均匀的原粉末；再经流床热化学转化成为纳米晶WC-Co粉末。喷雾干燥和流床转化已经用来批量生产金属碳化物粉末。WC-Co粉末可在真空或氢气氛下液相烧结成块体材料。VC或Cr3C2等碳化物相的掺杂，可以抑制烧结过程中的晶粒长大。

2)纳米结构软磁材料

Finemet族合金已经由日本的HitachiSpecialMetals，德国的VacuumschmelzeGmbH和法国的Imply等公司推向市场，已制造销售许多用途特殊的小型铁芯产品。日本的AlpsElectricCo．一直在开发Nanoperm族合金，该公司与用户合作，不断扩展纳米晶Fe-Zr-B合金的应用领域。

3)电沉积纳米晶Ni

电沉积薄膜具有典型的柱状晶结构，但可以用脉冲电流将其破碎。精心地控制温度、pH值和镀池的成份，电沉积的Ni晶粒尺寸可达10nm。但它在350K时就发生反常的晶粒长大，添加溶质并使其偏析在晶界上，以使之产生溶质拖拽和Zener粒子打轧效应，可实现结构的稳定。例如，添加千分之几的磷、流或金属元素足以使纳米结构稳定至600K。电沉积涂层脉良好的控制晶粒尺寸分布，表现为Hall－Petch强化行为、纯Ni的耐蚀性好。这些性能以及可直接涂履的工艺特点，使管材的内涂覆，尤其是修复核蒸汽发电机非常方便。这种技术已经作为EectrosleeveTM工艺商业化。在这项应用中，微合金化的涂层晶粒尺寸约为100nm，材料的拉伸强度约为锻造Ni的两倍，延伸率为15％。晶间开裂抗力大为改善。

4）Al基纳米复合材料

Al基纳米复合材料以其超高强度（可达到1.6GPa）为人们所关注。其结构特点是在非晶基体上弥散分布着纳米尺度的a-Al粒子，合金元素包括稀土（如Y、Ce）和过渡族金属（如Fe、Ni）。通常必须用快速凝固技术（直接淬火或由初始非晶态通火）获得纳米复合结构。但这只能得到条带或雾化粉末。纳米复合材料的力学行为与晶化后的非晶合金相类似，即室温下超常的高屈服应力和加工软化（导致拉神状态下的塑性不稳定性）。这类纳米材料（或非晶）可以固结成块材。例如，在略低于非晶合金的晶化温度下温挤。加工过程中也可以完全转变为晶体，晶粒尺寸明显大干部份非晶的纳米复合材料。典型的Al基体的晶粒尺寸为100～200nm，镶嵌在基体上的金属间化合物粒子直径约50nm。强度为0.8～1GPa，拉伸韧性得到改善。另外，这种材料具有很好的强度与模量的结合以及疲劳强度。温挤Al基纳米复合材料已经商业化，注册为GigasTM。雾化的粉末可以固结成棒材，并加工成小尺寸高强度部件。类似的固结材料在高温下表现出很好的超塑：在1s-1的高应变速率下，延伸率大于500％。

5结语

在过去十多年里，尽管纳米材料的研究已经取得了显著进展，但许多重要问题仍有待探索和解决。诸如，如何获得清洁、无孔隙、大尺寸的块体纳米材料，以真实地反映纳米材料的本征结构与性能？如何开发新的制备技术与工艺，实现高品质、低成本、多品种的纳米材料产业化？纳米材料的奇异性能是如何依赖于微观结构（晶粒尺寸与形貌、晶界等缺陷的性质、合金化等）的？反之，如何利用微观结构的设计与控制，发展具有新颖性能的纳米材料，以拓宽纳米材料的应用领域？某些传统材料的局域纳米化能否为其注入新的生命力？如何实现纳米材料的功能与结构一体化？如何使纳米材料在必要的后续处理或使用过程中保持结构与性能的稳定性？等等。这些基本问题是进一步深入研究纳米材料及其实用化的关键，也是纳米材料研究被称为"高风险与高回报并存"的原因。

我国系统开展纳米材料的科学研究始于80年代末，经过近十年的努力，已经做出了一批高水平、有国际影响的工作。整体水平和实力紧步美、日、德等主要西方国家之后，受到国际学术界的高度重视。然而，在激烈的国际竞争形势下，急需以现有工作为基础，以若干学科为突破目标，集中人力、物力、财力的投入，使我国在这一领域的研究水平上一个新台阶。

金属材料论文范文第9篇

具体而言，邀请国内外在金属材料领域具有很深造诣的理论与实践工作者来我校讲学、联合指导毕业设计、合作开展科学研究、联合申报科研项目等；学校利用职称评聘等政策杠杆，积极开展“工程实践”，鼓励专业教师到企业进行工程锻炼；借助“百名教授进百企”、“百名博士进百企”等活动，让广大高层次教师接触工程、了解工程、熟悉工程的同时，开展技术创新和社会服务。其次，可以根据每位专业教师的科研情况，安排数量不等的学生参与到专业教师的科研项目中，学生在协助教师开展试验、整理数据的过程中，获得来自专业教师在理论与实践上的指导，并将获得的科研数据申报专利、软件著作权、科研奖项等，或申报科研项目（如各级大学生创新项目）、参加科技竞赛等；实践证明，这种科研活动充分锻炼了学生的独立科研能力、专业知识应用能力和协调沟通能力。第三，加强产学研用结合，形成优势互补的产学研联合体，实现学校教育与企业需求的自然过渡。具体而言，针对企业在生产中遇到的技术问题可以以横向项目的形式开展合作，给学生提供接触并解决与本专业有关的实际问题的机会，在项目实施过程中指导教师可通过让学生完成各项具体任务、参与关键问题的攻关等方式，实现理论教学与社会实践的互动。

2毕业设计选题

毕业设计是本科教学过程的最后一个环节，旨在训练学生综合应用所学的各种理论知识和技能，分析问题和解决问题的能力。虽然毕业设计环节众多，但选题环节是毕业设计成败的关键。根据我校金属材料工程专业的行业背景，毕业设计选题应遵循专业性、可行性、实用性、新颖性、自主性和科学性[3]。（1）专业性：选题必须符合金属材料工程专业的培养要求，训练学生解决实际问题的能力；（2）可行性：仪器设备等相关条件能够满足毕业设计要求，工作量适中，确保学生按时完成毕业设计；（3）实用性：以工程实践和博士、教授进企业等活动为载体，通过与企业联合选题的方式，提升学生的工程实践、工程设计和工程创新能力；（4）新颖性：避免选题的重复性或过于陈旧；（5）自主性：学生可以根据自己择业意向或主观意愿在教师指导下自拟题目，也可通过参与教师的科研项目或大学生创新计划等自主选题；（6）科学性：选题有一定的研究价值，教师可根据自己的科研项目拟定题目。

3导师制度建设

导师制度是适应教育管理的新形势、新变化、新要求情况下应运而生的，作为一种教育模式，主要通过一名导师负责几名学生，来加强学生与导师间的联系，使导师在思想、学习上、生活、心理、就业等方面全方位引导学生，同时也密切了师生之间教学与科研的交流合作。特别是在学习上，凭借自身多年的教育教学经验，导师可根据每个学生的兴趣或择业意向指导学生量身定制修业方案。此外，学生修业过程中，导师通过面谈、网络聊天、同事间交流等方式了解学生的学习情况，并及时进行引导。鼓励学生参与课内外科技活动和知识竞赛，同时对毕业设计选题、报考研究生、就业等进行指导。有意识地培养学生的自学能力、实践能力和创新精神，促进学生知识、能力、组织的全面提升。为此，在入学伊始就为金属材料工程专业的每位学生配备了导师。

4创新训练计划

增强大学生的创新能力，已经成为21世纪实现伟大中国梦的时代要求，顺势而生的大学生创新训练计划为广大青年学生提供了平台。在部级大学生创新训练计划的引领下，已经形成国家、省和高校三级大学生创新训练计划实施体系。为了充分发挥大学生创新训练计划的宗旨，首先是要加大宣传力度、拓展宣传渠道，通过海报、横幅、校广播、班会等形式在校园内广泛宣传，让广大师生了解大学生创新训练计划的具体内容、实施方式等基本情况；其次是积极鼓励同学与自己感兴趣的研究方向的指导教师联系，在老师的指导下查阅资料、分析构思具体研究内容，形成项目申报书；然后进入项目的具体实施阶段，学生参与项目初期的“三分钟热度”基本已经消耗殆尽，遇到困难时会心浮气躁甚至产生放弃的想法，此时指导教师应在精神上给予学生支持和鼓励，并因势利导培养学生坚强的毅力和百折不饶的决心。此外，大多数学生在学习上习惯了被动接受，在项目实施过程中，缺少自己的观点和对新知识、新领进行探索的能力，不能主动的发现问题、研究问题、解决问题，而是被动的听从老师的安排，在这种情况下，指导老师要身体力行的引导学生如何发现问题、解决问题，逐渐挖掘大学生潜在的创新能力，进而点燃大学生的创新热情。

金属材料论文范文第10篇

1教学体系的的创新

我国的经济发展为目前的无机非金属材料工程专业的改革提供了方向，做好基础性、根本性、原则性的工作任务是目前应该完成的要求，教学体系的改革首当其冲。当前专业的培养目标是：培养政治上合格的，在无机非金属材料学科领域内有广阔而扎实的理论基础、适应能力强、具有创新精神和技术开发能力的高级专门人才。无机非金属材料工程专业的课程体系改革应该从以下三个方面着手：首先加强科学基础以及计算机基础技术的学习，随着科技的发展，科学技术无疑成为了影响社会生产的第一要素，强化学生的自然科学基础能力同时结合计算机技术的适用，在加强其对自然科学本质理解的情况下，显著提高其运用科学技术解决基本问题的能力和速度；其次是重视对工程基础的学习，在无机非金属材料工程专业中，基础知识的学习能提高学生的工作适应能力，掌握了工程技术的共同理论、共同技术，即使就业工程中专业知识有所偏差，也能利用基础知识弥补，强化学生适应人才市场缺口的问题；最后，建立完善的学科专业知识实践教学平台，为了培养更全面的应用型人才，针对地方经济发展以及人才缺口方向，加大对实践教学环节的重视有利于让学生走入工作岗位就能迅速为企业创造产业价值，理应成为本次教学课程改革的重点，因此强化无机材料科学基础、热工基础以及水泥等研究方法和实验等实践环节至关重要。具体到应用步骤，应加大对每一个环节的检查力度，教师做出相应的实践要求，一环扣一环，分步完成。保证学生的实践环节无论是设计或是草图绘制等阶段都有配套的记录，以便于对实践教学质量的控制。同时，让学生运用所学知识进行实验，从事实验操作并对实验结果进行数据处理、误差分析，有助于观察问题、解决问题能力的提高。

2建构应用型人才培养体系

首先，建立一支教学水平高、技术能力硬、思想素质好的师资队伍，形成应用型学科的专兼职教学建设。“兵熊熊一个，将熊熊一窝”，一位高水平的教师给学生带来的好处是其他方面无法比拟的。教师不但要具有渊博的理论知识，更应该在实践教学上给学生正确的指导，从一开始就避免学生走入操作的误区。同时，学校可以与相关大型企业建立起互动关系，建立教学激励机制，鼓励教师与一线工作者多多交流，培养教师的创新能力；聘用基层工作经验丰富的技术骨干在学校担任客座讲师，让企业的技术人员向其讲解各个生产线的优缺点，保证本专业学生能够迅速掌握一线工作中的先进技术和经验，以帮助其迅速掌握学习中的要领，从而适应工作的需要。其次，积极开展与当地的企业相互合作，建立一批质量较高、相对稳定的校外技术实训基地；将校外实训基地建立在当地的相关企业内部，充分利用生产技术骨干和先进的生产设备；同时利用学校的实验室，“材料制备技术”、“工程测试技术”、“材料表征技术”三大课程实验及“专业综合实验”为建设重点，充分利用校内外的教学资源，把实验室打造成技术培训和理论知识结合的基地以满足应用型人才的培养工作。最后，要革新学生考核体系，开展校内证书认证制度过去的一卷考核体系已经不适应当前学习的需要，考生在考试前简单突击一下就能随意应付过去，为了让学生从深入理论研究，可以开展论文考察等形式，高屋建瓴的从应用的角度掌握理论的知识。目前，专业证书代表了各专业的等级水平，也得到了社会的承认。学校可顺应潮流构建校内证书认证制度，建立奖励机制，将职业资格证书引入人才培养机制，以鼓励学生多多考取专业资格证书，强化基础专业的理解，拓展相关知识的学习。

二结语

21世纪，科技的进步也推动了基础产业的发展，无机非金属材料工程专业在我国的经济基础中的作用也不可同日而语。不断总结经验，推动我国无机非金属材料工程专业的不断改革创新任重而道远，需要一代又一代的不懈努力。