非金屬材料范文
時(shí)間:2023-03-19 18:31:54
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篇1
摘 要: 所有的零件都是由材料組成的,有的是金屬材料,有的是非金屬材料,還有一些特殊材料,在飛機(jī)制造中也是一樣,在整個(gè)飛機(jī)上需要很多金屬材料和非金屬材料,飛機(jī)材料中非金屬材料的分類(lèi)、特點(diǎn)尤為重要,要通過(guò)他們的特點(diǎn)和材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行飛機(jī)零部件的設(shè)計(jì),保證合理利用它們,同時(shí)在飛機(jī)制造中還應(yīng)用了復(fù)合材料,通過(guò)應(yīng)用不同的材料,使飛機(jī)的性能達(dá)到更優(yōu)越。
關(guān)鍵詞: 非金屬材料分類(lèi)、特點(diǎn)、材料結(jié)構(gòu)、復(fù)合材料
1.非金屬材料分類(lèi)、特點(diǎn)
在工程材料中,對(duì)材料的分類(lèi)是金屬材料、非金屬材料、復(fù)合材料(如圖1.1),而對(duì)于非金屬材料又可以分為有機(jī)聚合物和無(wú)機(jī)材料,而纖維、橡膠、塑料構(gòu)成了有機(jī)聚合物,無(wú)機(jī)材料包含水泥、玻璃、陶瓷,以上這些材料都是非金屬材料。
而在飛機(jī)的制造中,對(duì)于非金屬材料是不單獨(dú)使用的,它是通過(guò)合成復(fù)合材料之后,加工成飛機(jī)零件,是復(fù)合材料基體或者改性材料之一,對(duì)于非金屬材料的性能特點(diǎn)就是硬度比較低,但是韌性和彈性較大,同時(shí)它的絕緣性能優(yōu)秀,導(dǎo)熱性低,耐熱性不好,容易融化。
在飛機(jī)機(jī)艙內(nèi)最常見(jiàn)的非金屬材料就是塑料,例如行李架、座椅的把手、一些箱柜,它們都是通過(guò)塑料制成的,塑料的組成為樹(shù)脂、填料、固化劑、增塑劑、阻燃劑、穩(wěn)定劑,如果塑料按照樹(shù)脂分子結(jié)構(gòu)分類(lèi),可以分為熱塑性塑料和熱固性塑料,熱塑性塑料在w機(jī)內(nèi)的有機(jī)玻璃就是它的成分。
2材料結(jié)構(gòu)
非金屬材料的結(jié)構(gòu)一般是研究高分子材料的結(jié)構(gòu),高分子材料的結(jié)構(gòu)是大分子鏈結(jié)構(gòu),而大分子結(jié)構(gòu)鏈的形態(tài)有線型、支化型、網(wǎng)狀型,如圖2.1.
一般的結(jié)構(gòu)都是線型的,它可以伸展成直線,所以它的力學(xué)性能好,在外力作用下分子可以流動(dòng);支鏈這種結(jié)構(gòu)的非金屬材料在熔點(diǎn)升高時(shí)候,黏度會(huì)隨之增加;而第三種機(jī)構(gòu)的材料硬度好,但脆性較大。
3.復(fù)合材料
復(fù)合材料的性能如表3.1.
隨著航空航天事業(yè)的發(fā)展,復(fù)合材料的性能的要求也不斷的越來(lái)越高,而要是性能高就必須使樹(shù)脂的性能提高,5250-2與5208樹(shù)脂的比較如圖3.1,這兩個(gè)樹(shù)脂型號(hào)都是作為戰(zhàn)斗機(jī)用復(fù)合材料的基體,5250-2碳纖維復(fù)合材料就有高的壓縮強(qiáng)度,同時(shí)5250-2樹(shù)脂的彈性也比較高,在美國(guó)YF-22戰(zhàn)斗機(jī)上使用。
在國(guó)內(nèi),通過(guò)北京航空工藝研究所得研制,T-300/4211體系,它的性能具有耐熱性好,交聯(lián)密度大,已經(jīng)用機(jī)進(jìn)氣道外側(cè)壁版上。
結(jié)束語(yǔ)
在飛機(jī)的制造中還添加了特殊的材料,對(duì)于它們的應(yīng)用,使飛機(jī)在設(shè)計(jì)上更上一個(gè)層次,同時(shí)非金屬材料對(duì)機(jī)內(nèi)部零件是非常重要的,要根據(jù)材料本身的分子結(jié)構(gòu)和性能去應(yīng)用,航空航天復(fù)合材料是現(xiàn)今四大材料之一,它也是衡量一個(gè)國(guó)家制造水平和科技水平的一個(gè)指標(biāo),同時(shí)它不僅應(yīng)用在航空航天領(lǐng)域,在電子,運(yùn)動(dòng)器材等領(lǐng)域應(yīng)用也非常廣泛。
參考文獻(xiàn)
1.應(yīng)榮華主編,材料成型原理與工藝,哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2005。
篇2
關(guān)鍵詞:傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料;水泥;玻璃;陶瓷
無(wú)機(jī)非金屬材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、鹵素化合物、硼化物以及硅酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽等物質(zhì)組成的材料。是除有機(jī)高分子材料和金屬材料以外的所有材料的統(tǒng)稱(chēng)。
傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)非金屬材料是工業(yè)和基本建設(shè)所必需的基礎(chǔ)材料。如水泥是一種重要的建筑材料;各種規(guī)格的平板玻璃、儀器玻璃和普通的光學(xué)玻璃以及日用陶瓷、衛(wèi)生陶瓷、建筑陶瓷、化工陶瓷和電瓷等與人們的生產(chǎn)、生活休戚相關(guān)。
1 水泥
水泥作為三大建筑材料之一,是最大宗的無(wú)機(jī)非金屬材料。日前,傳統(tǒng)水泥的生產(chǎn)工藝日趨完善,水泥材料的發(fā)展主要表現(xiàn)在高性能水泥基材料、節(jié)能型水泥等方面。
1. 1高性能水泥基材料
對(duì)水泥材料高性能的要求首先是基于高強(qiáng)。通過(guò)降低孔隙率、改善孔結(jié)構(gòu)及孔徑分布可開(kāi)發(fā)出高致密、高強(qiáng)度的水泥基材料,為此,一般可采用以下兒種方法:改變成型方法;摻加超細(xì)活性硅質(zhì)材料,摻加高分了材料;摻加纖維材料,取得了很好的增強(qiáng)和增韌效果,從理論上講,理想的纖維材料是硅酸鈣纖維,它與水泥材料的化學(xué)兼容性好,還可起品種作用促進(jìn)水化;發(fā)展新型水泥材料,傳統(tǒng)的硅酸鹽水泥及其衍生品種的強(qiáng)度和耐久性均不夠理想,
1.1.1浸漬水泥基材料
采用高分子聚合物對(duì)水泥漿體浸漬,使整個(gè)材料非常密實(shí),所得材料的抗壓強(qiáng)度可達(dá)240MPa。
1.1.2壓實(shí)水泥
根據(jù)巖石的成礦機(jī)理采用類(lèi)似于制造陶瓷的熱壓工藝,在100MPa-345M P。的壓力和150°C - 250°C的溫度下獲得了抗壓強(qiáng)度達(dá)350MPa- 500MP的水泥材料,使其幾乎與金屬材料媲美。
1.1.3MDF水泥
又稱(chēng)宏觀無(wú)缺陷水泥是指一種綜合性能優(yōu)異的抗壓強(qiáng)度高達(dá)300MPa,抗折強(qiáng)度更高達(dá)的200MPa,在電學(xué)、磁學(xué)、聲學(xué)和低溫使用性能方面也有某些性能的新型水泥制品。 MDF水泥抗折強(qiáng)度高韌性好,可用于制造各種管 道尤其是用其他材料不易制作的大直徑管道,及對(duì)抗折強(qiáng)度有較高要求的支撐材料。 MDF水泥絕緣性好,體積電阻率和擊穿電壓高,可代替陶瓷、塑料用作力學(xué)性能好的經(jīng)久耐用電絕緣材料; 經(jīng)微細(xì)化處理的MDF水泥,可用作唱片、音箱材料以及制作水泥彈簧等; MDF水泥還有望成為一些金屬材料、木材和陶瓷材料的廉價(jià)代用品。
1.2節(jié)能型水泥
節(jié)能型水泥的生產(chǎn)可通過(guò)改變熟料礦物組成、生產(chǎn)少熟料水泥等途徑達(dá)到。
1.2.1改變熟料礦物組成:在保證質(zhì)量的條件下以含鈣量低,形成溫底低的低能耗熟料礦物代替?zhèn)鹘y(tǒng)硅酸鹽水泥中的C3S,C3A等高能耗礦物。
1.2.2生產(chǎn)少熟料水泥: 利用堿―礦渣水泥的生產(chǎn)原理,提高混合材摻量,減少水泥用量可大幅度降低水泥生產(chǎn)能耗及成本,同時(shí)還可充分利用工業(yè)廢渣,如鋼渣、磷渣、鐵合金渣、鉛渣、鎳渣、鋁渣等,還可利用沸石、火山灰等天然或人工火山灰質(zhì)材料。提高混合村摻量通常對(duì)水泥長(zhǎng)期強(qiáng)度沒(méi)影響,但使凝結(jié)變慢、早強(qiáng)下降,采用堿性激發(fā)劑充分激發(fā)混合材的活性或采用早強(qiáng)劑可彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)。
2玻璃
玻璃是另一類(lèi)傳統(tǒng)的、歷史悠久的無(wú)機(jī)非金屬材料。傳統(tǒng)的玻璃材料及器皿等工藝技術(shù)己基本成熟,玻璃新材料包括醫(yī)用玻璃和生物工程玻璃、非線性光學(xué)玻璃、光通訊用玻璃、平面集成微光學(xué)玻璃、電致變色和光致變色玻璃等。
2.1醫(yī)用玻璃和生物工程玻璃
自發(fā)明生物玻璃以來(lái),人們發(fā)現(xiàn)許多玻璃和微品玻璃能與生物骨形成鍵合,其中一些己應(yīng)用于臨床,用作牙周種植、人造中耳骨等。日前已經(jīng)利用玻璃、微品玻璃制備高韌性生物活性金屬,生物活性聚合物等。微品玻璃尤其是多孔微品玻璃可用作生物工程中的載體,用在固定床反應(yīng)器、固定床循環(huán)反應(yīng)器和流化床反應(yīng)器上。
2. 2非線性光學(xué)玻璃
近年來(lái),非線性光學(xué)玻璃,特別是未來(lái)全光學(xué)裝置所要求的具有高二階極化率X,快的響應(yīng)時(shí)間T和低的光吸收特性的材料研究引人注日。制備方法包括傳統(tǒng)微品玻璃制備法分離了交換法、溶膠―凝膠法和離了注入法。
2. 3光通訊用玻璃
目前利用摻稀土的氟化物光纖制作具有從可見(jiàn)光到中紅外光操作波長(zhǎng)帶的纖維激發(fā)器和放大器,以滿足超高容量和適應(yīng)性強(qiáng)的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的需要。
3陶瓷
陶瓷是具有悠久歷史的材料,通常作為陶瓷器、磚瓦、衛(wèi)生陶器等民用產(chǎn)品用于人們的日常生活,作為工業(yè)產(chǎn)品,廣泛用著耐火材料、電絕緣子、磨削砂輪等。
精細(xì)陶瓷是相對(duì)于傳統(tǒng)陶瓷而言的。它是采用高度精選的原料,具有能精確控制的化學(xué)組成,按照便于控制的制造技術(shù)制造、加工的,便于進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的,具有優(yōu)異特性的陶瓷。精細(xì)陶瓷可分為:電了陶瓷、高溫陶瓷、生物陶瓷、結(jié)構(gòu)陶瓷等。
3. 1電陶瓷
電陶瓷可分為導(dǎo)電陶瓷、光電陶瓷、電介質(zhì)陶瓷等。
導(dǎo)電陶瓷:導(dǎo)電陶瓷有碳和SiC系陶瓷、BaTi03系半導(dǎo)體陶瓷等??捎米麟娮杵鳌⒏邷赜秒姛犭娮?、熱敏電阻器、濕敏電阻器、具有開(kāi)關(guān)和存儲(chǔ)功能的非線性電阻器等。光電陶瓷:光電陶瓷制成光敏元件、光電導(dǎo)模元件、光生伏打模元件。燒結(jié)CaS多品可作成x射線到紫外線范圍的光檢測(cè)器。電介質(zhì)陶瓷:電介質(zhì)陶瓷可分為絕緣陶瓷、壓電陶瓷和鐵電陶瓷。
3.2高溫陶瓷
高溫陶瓷與金屬相比,能耐更高的溫度。高溫陶瓷有氧化物系陶瓷和非氧化物系陶瓷。碳化物、硼化物、氮化物等顯示出不同于以往氧化物系陶瓷的性能,成為超高溫度技術(shù)領(lǐng)域中的重要材料。
3. 3生物陶瓷
生物陶瓷是用于人體器官替換、修補(bǔ)和外科矯形的陶瓷材料,它己用于人體,近年來(lái)發(fā)展相當(dāng)迅速。這類(lèi)材料卞要包括氧化鋁、烴基磷灰石、生物活性玻璃及生物活性玻璃陶瓷、涂層及可被吸收降解的磷酸鈣陶瓷。
3.4結(jié)構(gòu)陶瓷
結(jié)構(gòu)陶瓷以耐高溫、高強(qiáng)度、耐磨損、抗腐蝕等機(jī)械力學(xué)性能為主要特征,在冶金、宇航、能源、機(jī)械、光學(xué)待領(lǐng)域有重要應(yīng)用。在這些領(lǐng)域中用非金屬代替部分金屬是總的發(fā)展趨勢(shì)。
結(jié)語(yǔ)
未來(lái)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,對(duì)各種無(wú)機(jī)非金屬材料,尤其是對(duì)特種新型材料提出更多更高的要求。由于對(duì)材料科學(xué)基礎(chǔ)研究的日益深入,各種精密測(cè)試分析技術(shù)的發(fā)展,將有助于按預(yù)定性能設(shè)計(jì)材料的原子或分子組成及結(jié)構(gòu)形態(tài)的早日實(shí)現(xiàn)。(鄭州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院;河南;鄭州;450001)
參考文獻(xiàn):
篇3
(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(chēng)元素符號(hào)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(wú)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(wèn)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(xiě)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(shuō)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(lèi)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(wú)毒無(wú)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(chēng)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(shí)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
篇4
關(guān)鍵詞:非金屬材料;球壓試驗(yàn);測(cè)量不確定度評(píng)定
引言
非金屬材料各種性能對(duì)溫度承受的能力都有一定界限。如在強(qiáng)高溫下,非金屬材料的電氣性能、機(jī)械強(qiáng)度及硬度等性能極容易被影響,從而失去其原有的特性。尤其當(dāng)非金屬材料所處溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)正??刂品秶鷷r(shí),有些產(chǎn)品的絕緣特性有可能逐漸被瓦解,甚至可能完全喪失殆盡,最終被高溫軟化或完全融化成液態(tài)糊狀。往往日常生活中的一系列火災(zāi)、觸電等安全事故都是因非金屬材料因所處溫度太高,導(dǎo)致其自身固有的機(jī)械強(qiáng)度、硬度以及電器性能等逐漸喪失而引發(fā)的。目前,我國(guó)衡量非金屬材料耐熱性能最主要的方法之一就是進(jìn)行球壓試驗(yàn)。為此,文章力圖對(duì)非金屬材料進(jìn)行球壓試驗(yàn),以及測(cè)量不確定度評(píng)定來(lái)論證非金屬材料的生產(chǎn)是否合乎國(guó)家安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn),從而保障好人們的日常安全。
1 實(shí)驗(yàn)依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)和試驗(yàn)過(guò)程
此次球壓試驗(yàn)的依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)有GB/T5169.21-2006《電工電子產(chǎn)品著火危險(xiǎn)試驗(yàn)第21部分:非正常熱球壓試驗(yàn)》中對(duì)非金屬材料耐熱性球壓試驗(yàn)的規(guī)定。試驗(yàn)過(guò)程:(1)試驗(yàn)前將被試樣片在溫度20~35℃之間,相對(duì)濕度50~75%之間的恒溫恒濕裝置內(nèi)至少放置24h。(2)球壓置于烘箱中,烘箱溫度設(shè)為80±2℃,在此狀態(tài)下穩(wěn)定24h或達(dá)到熱平衡,取二者間小者。(3)從恒溫恒濕箱內(nèi)取出樣片,置于球壓裝置中,保持表面水平,并向被試樣片表面施加20N的壓力,烘箱溫度保持80±2℃,時(shí)間60±2min。(4)把球壓裝置從烘箱移開(kāi),取出被試樣片,浸入到水溫為20±5℃的水中2~5s,冷卻6±2mim后從烘箱取出,在2~3min內(nèi)測(cè)量由球面引起的壓痕直徑,并如實(shí)做好記錄。
2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析
2.1 評(píng)定條件和方法
據(jù)研究,影響壓痕直徑評(píng)定的因素主要有:測(cè)量?jī)x器、測(cè)量人員、材料的材質(zhì)、溫度、材料厚度等。本次測(cè)量人員是由專(zhuān)業(yè)知識(shí)扎實(shí),儀器設(shè)備使用熟練、科學(xué),以及測(cè)量經(jīng)驗(yàn)豐富、高效的試驗(yàn)人員進(jìn)行測(cè)定。本次采用的測(cè)試樣品是無(wú)色條狀的聚碳酸酯樣片,標(biāo)稱(chēng)尺寸讀取為80×40mm的長(zhǎng)度,厚度則為3.0mm且可切割。本次球壓轉(zhuǎn)置所使用的鋼珠球直徑為5mm,將模擬一定條件下的強(qiáng)高溫環(huán)境,并對(duì)試驗(yàn)樣品施加一個(gè)垂直其水平表面的20N的壓力,1小時(shí)后使用測(cè)量?jī)x器觀察鋼珠壓力球在無(wú)色透明聚碳酸酯樣片表面的壓痕直徑大小,同時(shí)計(jì)算出其測(cè)量不確定度值,最終評(píng)定出非金屬材料聚碳酸酯樣片在強(qiáng)高溫性能的變化。
2.2 測(cè)量?jī)x器引入的不確定度
測(cè)量?jī)x器是由制造商標(biāo)注為PEAK,型號(hào)規(guī)格2034-20的測(cè)量顯微鏡。該款顯微鏡刻度放大倍數(shù)為20倍,能清晰確定壓痕尺距;根據(jù)廠商提供的校準(zhǔn)證書(shū)不確定度標(biāo)明為U=0.01mm,k=2的包含因子以及95%置信水平,適用測(cè)量不確定度B類(lèi)方法進(jìn)行評(píng)定。
根據(jù)擴(kuò)展不確定度U=0.01mm,包含因子k=2,計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)不確定度:
UE1=0.01/2=0.005mm
2.3 測(cè)量人員測(cè)量引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度
在滿足重復(fù)性條件下,按照以往的球壓試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn),對(duì)人員測(cè)量的不確定度評(píng)定采用A類(lèi)不確定度方法分量。人員測(cè)量不確定度誤差主要是因測(cè)量時(shí)多次調(diào)焦以及頻繁十字線卡邊界時(shí)導(dǎo)致,因此要求在同等條件下多次測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)評(píng)定。本次試驗(yàn)選擇同一材料,按照標(biāo)準(zhǔn)要求切割為10個(gè)樣品,讀取數(shù)據(jù)測(cè)量,得到如下數(shù)值:0.882,0.857,0.872,0.843,0.860,0.872,0.855,0.857,0.864,0.862(單位mm)。
10次獨(dú)立測(cè)量數(shù)據(jù)平均值計(jì)算為:X=0.862
由貝塞爾公式可得:s==0.011mm
實(shí)際工作中,要求每個(gè)樣品各測(cè)量3次取平均值,由以上條件得出人員測(cè)量引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:
UE2=S/3=0.004mm
3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)的討論
由于測(cè)量顯微鏡儀器與測(cè)量人員不確定度等兩個(gè)不確定度分量不存在相關(guān)性,故兩者測(cè)量讀取數(shù)據(jù)的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算為:
Uc=(UE12+UE22)1/2=0.00640mm
合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可估計(jì)為正態(tài)分布,取包含因子k=2,對(duì)應(yīng)于包含概率約為95%的壓痕直徑測(cè)量的擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)不確定度計(jì)算為:
U(d)=Uc×k=0.013mm
本次非金屬材料聚碳酸酯樣片球壓試驗(yàn)結(jié)果通過(guò)壓痕直徑d的顯微鏡測(cè)量結(jié)果來(lái)進(jìn)行評(píng)定,本次壓痕直徑的測(cè)量結(jié)果由10次不同方向測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算平均值給出:
d=1.76
通過(guò)以上球壓試驗(yàn)壓痕直徑測(cè)量結(jié)果不確定度的分析、計(jì)算表明,影響非金屬材料球壓試驗(yàn)結(jié)果的兩個(gè)主要因素是測(cè)量人員和測(cè)量?jī)x器。然而,經(jīng)過(guò)最終分析,影響測(cè)量結(jié)果不確定度的因素主要是測(cè)量人員對(duì)樣片的重復(fù)性讀取誤差以及顯微鏡刻度誤差所導(dǎo)致。因此,注重規(guī)范對(duì)球壓試驗(yàn)儀器的操作和人員的操作,對(duì)于球壓試驗(yàn)有科學(xué)性指導(dǎo)意義。必要時(shí)可加強(qiáng)對(duì)試驗(yàn)人員試驗(yàn)操作培訓(xùn)和相應(yīng)的練習(xí),以減小球壓直徑測(cè)量結(jié)果的不確定度,從而提高非金屬材料耐熱性能評(píng)定的精確度。
4 結(jié)束語(yǔ)
對(duì)非金屬材料進(jìn)行球壓試驗(yàn),如測(cè)量數(shù)值經(jīng)評(píng)定后在科學(xué)合理范圍內(nèi),則說(shuō)明此非金屬材料合乎國(guó)家安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn),其在異常高溫下不會(huì)因電壓?jiǎn)栴}導(dǎo)致性能改變,以及引起火災(zāi)等危險(xiǎn)事故。雖然球壓試驗(yàn)看上去形式簡(jiǎn)單,環(huán)節(jié)不多,然而要得出一個(gè)科學(xué)、有效的試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果必須要做到嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),謹(jǐn)遵實(shí)驗(yàn)步驟,徹
底避免試驗(yàn)過(guò)程的任何失誤,以確保試驗(yàn)完滿成功。
參考文獻(xiàn)
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篇5
關(guān)鍵詞:復(fù)合材料;無(wú)機(jī)非金屬材料;教學(xué)改革
中圖分類(lèi)號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2016)44-0130-02
材料是社會(huì)文明的一個(gè)重要標(biāo)志,也是當(dāng)今社會(huì)各個(gè)國(guó)家與地區(qū)發(fā)展基礎(chǔ)工業(yè)和開(kāi)發(fā)新技術(shù)、新行業(yè)的源泉和動(dòng)力。新材料的開(kāi)發(fā)和使用,不僅需要材料研究的創(chuàng)新性思維,而且需要材料科學(xué)與技術(shù)人才的創(chuàng)新精神。當(dāng)前,隨著材料學(xué)的快速發(fā)展,將對(duì)材料人才提出了更多更高的要求,由原先的單一技術(shù)型人才逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂卸鄬哟?、多學(xué)科交叉的復(fù)合型人才[1,2]。復(fù)合材料學(xué)科近年的發(fā)展也反映了社會(huì)對(duì)材料的要求,人們對(duì)多功能材料的需求和要求也在不斷提高,這加重了對(duì)學(xué)習(xí)材料人的要求,對(duì)于各類(lèi)材料的結(jié)構(gòu)原理及其制備技術(shù)需要更多的了解。無(wú)機(jī)非金屬材料不僅是復(fù)合材料專(zhuān)業(yè)的必選課程,而且也是一門(mén)材料學(xué)科的綜合性課程。該課程主要講解無(wú)機(jī)非金屬材料的定義、分類(lèi),以及無(wú)機(jī)非金屬材料的共性與個(gè)性;無(wú)機(jī)非金屬材料中原料的制備、配合料的計(jì)算、成型、干燥和燒成等生產(chǎn)工藝以及介紹無(wú)機(jī)非金屬材料現(xiàn)在的發(fā)展?fàn)顩r與研究方向。復(fù)合材料專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)無(wú)機(jī)非金屬材料課程的目的是讓學(xué)生能夠了解無(wú)機(jī)非金屬材料的基本知識(shí),在學(xué)習(xí)復(fù)合材料專(zhuān)業(yè)的同時(shí),拓展自己的學(xué)科知識(shí),深化自己的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域,這對(duì)于增強(qiáng)學(xué)生就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力具有重要意義。
一、復(fù)合材料專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)無(wú)機(jī)非金屬材料的必要性
無(wú)機(jī)非金屬材料是一門(mén)歷史悠久的學(xué)科,在人類(lèi)發(fā)展的歷史上扮演著重要角色。在當(dāng)今社會(huì),無(wú)機(jī)非金屬材料在建筑、航空航天、交通、電子科技以及能源等方面有著不可替代的作用,是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)。復(fù)合材料作為一門(mén)新型學(xué)科,需要與其他專(zhuān)業(yè)進(jìn)行交流融合,無(wú)機(jī)非金屬材料與有機(jī)高分子材料、金屬材料并稱(chēng)為材料界三大材料。通過(guò)對(duì)無(wú)機(jī)非金屬材料課程的學(xué)習(xí),不僅能夠掌握無(wú)機(jī)非金屬材料的組織結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、制備工藝和性能特點(diǎn),而且可以將其和復(fù)合材料進(jìn)行對(duì)比聯(lián)系,從而更加快速地學(xué)習(xí)復(fù)合材料。單一的材料已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在社會(huì)的要求,人們更加需要復(fù)合型材料,而無(wú)機(jī)非金屬?gòu)?fù)合材料的出現(xiàn)適應(yīng)了社會(huì)的要求。例如在石灰漿中摻入麻繩或其他纖維用作涂墻的材料,用鋼筋、水泥、砂、石塊制成鋼筋混凝土,等等,這些都是生活中常見(jiàn)的無(wú)機(jī)非金屬?gòu)?fù)合材料,所以在復(fù)合材料專(zhuān)業(yè)中開(kāi)設(shè)無(wú)機(jī)非金屬材料,不僅有利于學(xué)生學(xué)習(xí)復(fù)合材料,在以后的社會(huì)工作競(jìng)爭(zhēng)中也有很大的作用。
二、復(fù)合材料專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)無(wú)機(jī)非金屬材料課程的教學(xué)現(xiàn)狀
無(wú)機(jī)非金屬材料課程作為復(fù)合材料專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)必選課,由于它涵蓋了陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料等內(nèi)容,因此它比復(fù)合材料專(zhuān)業(yè)中開(kāi)設(shè)的其他課程更加復(fù)雜。無(wú)機(jī)非金屬材料多是離子鍵、共價(jià)鍵或離子―共價(jià)混合鍵,導(dǎo)致材料的性能及結(jié)構(gòu)特征各有特點(diǎn),并且制備過(guò)程中原料的比例或制備工藝也會(huì)對(duì)材料產(chǎn)生巨大的改變,學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中容易將其混淆,使得教學(xué)達(dá)不到預(yù)料的結(jié)果。教學(xué)中大多數(shù)注重理論教學(xué),不注重實(shí)踐教學(xué),讓學(xué)生對(duì)無(wú)機(jī)非金屬材料的了解只停留在理論知識(shí)。此外,作為一門(mén)選修課,學(xué)生對(duì)其重視程度也沒(méi)有復(fù)合材料必修課高,在學(xué)習(xí)過(guò)程中態(tài)度也會(huì)有所下降,學(xué)習(xí)效率也會(huì)降低,那么開(kāi)設(shè)無(wú)機(jī)非金屬材料課程的初衷也沒(méi)有達(dá)到。
三、復(fù)合材料專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)無(wú)機(jī)非金屬材料課程教學(xué)方法的探索
(一)教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化
由于無(wú)機(jī)非金屬材料課程包含的內(nèi)容較多,有陶瓷、水泥、玻璃以及耐火材料等內(nèi)容,如果每一種材料都詳細(xì)講解,課時(shí)量必然不夠,因此需要以某一種材料為主線,根據(jù)無(wú)機(jī)非金屬材料的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)進(jìn)行穿插講解。此外,在教學(xué)過(guò)程中由于教學(xué)內(nèi)容較多,往往采用“填鴨式”教學(xué),將所有的知識(shí)一股腦的塞進(jìn)學(xué)生的腦中,這樣導(dǎo)致學(xué)生不僅沒(méi)有了解無(wú)機(jī)非金屬材料,還對(duì)教學(xué)內(nèi)容產(chǎn)生厭倦,所以在教學(xué)過(guò)程中還要注重知識(shí)點(diǎn)的連貫性和層次性,準(zhǔn)確把握重難點(diǎn)。在教學(xué)過(guò)程中可以借助于生活中的事物來(lái)幫助記憶,比如可以根據(jù)樹(shù)的模型,將樹(shù)干比作無(wú)機(jī)非金屬材料的組成、結(jié)構(gòu)和性能。學(xué)生通過(guò)了解不同的組成,推斷出將會(huì)產(chǎn)生怎樣的結(jié)構(gòu),從而導(dǎo)致相應(yīng)的性能,這樣可以讓學(xué)生抓住材料的本質(zhì),學(xué)習(xí)起來(lái)也就得心應(yīng)手。然后,再由樹(shù)干發(fā)散到枝干,逐一講解無(wú)機(jī)非金屬材料課程中水泥、陶瓷、玻璃以及耐火材料的原料和制備工藝等,將內(nèi)容逐漸具體化,使學(xué)生更加輕松地學(xué)習(xí)無(wú)機(jī)非金屬材料課程,讓學(xué)生由淺入深,逐步了解無(wú)機(jī)非金屬材料,從而達(dá)到掌握無(wú)機(jī)非金屬材料課程的知識(shí)。
(二)教學(xué)方法的創(chuàng)新
無(wú)機(jī)非金屬材料是一門(mén)具有較強(qiáng)理論性的課程,因此在課堂教學(xué)時(shí),首先要調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,讓學(xué)生能夠跟著教師的步伐在上課開(kāi)始提一些簡(jiǎn)單的問(wèn)題,不僅能讓學(xué)生快速進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài),也可以檢驗(yàn)學(xué)生課下的復(fù)習(xí)情況。其次,記筆記對(duì)于學(xué)習(xí)無(wú)機(jī)非金屬材料是非常重要的,它不僅可以讓學(xué)生建立自己的學(xué)習(xí)方法,也方便課下的復(fù)習(xí)。另外,實(shí)踐教學(xué)是必需的,無(wú)機(jī)非金屬材料是一門(mén)理論與實(shí)踐相結(jié)合的課程,實(shí)踐教學(xué)不僅能夠讓學(xué)生掌握課本知識(shí),還可以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)無(wú)機(jī)非金屬材料的理解[3]。實(shí)驗(yàn)是實(shí)踐教學(xué)的主要途徑,實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。托爾斯泰曾經(jīng)說(shuō)過(guò):“成功的教學(xué),所需的不是強(qiáng)制,而是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣”。此外,課堂多媒體教學(xué)的作用也很大,觀看材料的微觀組織結(jié)構(gòu)視頻可以讓學(xué)生更加清晰的了解無(wú)機(jī)非金屬材料的制備過(guò)程。
(三)考核方式的改革
學(xué)習(xí)無(wú)機(jī)非金屬材料的目的是要讓學(xué)生掌握無(wú)機(jī)非金屬材料的種類(lèi)、組成、共性和個(gè)性,掌握原料的制備過(guò)程和原料選擇對(duì)無(wú)機(jī)非金屬材料性能的影響,掌握陶瓷、玻璃和水泥的生產(chǎn)工藝流程等內(nèi)容。在考核學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果時(shí)往往采用考試的方法,這樣的方法會(huì)導(dǎo)致學(xué)生死記硬背課本內(nèi)容,給學(xué)生造成巨大的思想負(fù)擔(dān),不利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性,所以考試不是一種好的考核方法。采用論文考核也不是一種好的方法,現(xiàn)如今網(wǎng)絡(luò)的發(fā)達(dá)造成了利用網(wǎng)絡(luò)資源抄襲的現(xiàn)象,這樣的考核也不能達(dá)到開(kāi)設(shè)無(wú)機(jī)非金屬材料課程的初衷。學(xué)習(xí)無(wú)機(jī)非金屬材料一方面是為了讓學(xué)生了解更多的材料學(xué)內(nèi)容,拓展自己的視野;另一方面,通過(guò)對(duì)無(wú)機(jī)非金屬材料課程的學(xué)習(xí)可以更好地學(xué)習(xí)復(fù)合材料,因此,可以將兩者結(jié)合起來(lái)進(jìn)行考核。將學(xué)生分成若干組,每一組負(fù)責(zé)完成一種無(wú)機(jī)非金屬材料設(shè)計(jì),最后對(duì)每組成果進(jìn)行評(píng)價(jià)。這樣既可以檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)無(wú)機(jī)非金屬知識(shí)的了解,也能開(kāi)發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力,從而真正體現(xiàn)這門(mén)課程的教學(xué)成果。
四、結(jié)語(yǔ)
無(wú)機(jī)非金屬材料課程一方面能夠讓學(xué)生了解無(wú)機(jī)非金屬材料的基礎(chǔ)知識(shí),另一方面能夠從無(wú)機(jī)非金屬材料學(xué)習(xí)中更好地學(xué)習(xí)復(fù)合材料。本文針對(duì)當(dāng)前無(wú)機(jī)非金屬材料課程在復(fù)合材料專(zhuān)業(yè)教學(xué)中所面臨的問(wèn)題,結(jié)合復(fù)合材料專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)無(wú)機(jī)非金屬材料的必要性和教學(xué)現(xiàn)狀,對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式等方面提出了一些建議,期望以此推進(jìn)復(fù)合材料專(zhuān)業(yè)的發(fā)展,為國(guó)家培養(yǎng)更多優(yōu)秀的人才。
參考文獻(xiàn):
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篇6
【關(guān)鍵詞】金屬材料;能源狀況;相關(guān)技術(shù)
0 引言
人類(lèi)的發(fā)展歷史證明,在人類(lèi)生存和發(fā)展中,主要的物質(zhì)基礎(chǔ)就是材料,現(xiàn)代文明基礎(chǔ)的重要支柱就是材料工業(yè)和能源。材料工業(yè)的發(fā)展在人類(lèi)社會(huì)發(fā)展中占據(jù)著比較重要的位置,人們常常將主要的材料體系分為四個(gè):一是金屬材料;二是有機(jī)高分子材料;三是無(wú)機(jī)非金屬材料;四是復(fù)合材料等。無(wú)機(jī)非金屬材料是由比較傳統(tǒng)的硅酸鹽材料形成的,對(duì)于現(xiàn)代來(lái)說(shuō),無(wú)機(jī)非金屬材料得到了較大規(guī)模的擴(kuò)展,涉及從最早的硅酸鹽領(lǐng)域到現(xiàn)在的碳化物、鹵化物以及磷酸鹽等等多個(gè)方面的領(lǐng)域。
1 無(wú)機(jī)非金屬材料的結(jié)構(gòu)以及特性
無(wú)機(jī)非金屬材料的相關(guān)元素結(jié)合力主要分為三種,一是離子鍵;二是共價(jià)鍵;三是離子共價(jià)鍵的結(jié)合。這種化學(xué)鍵具有的高鍵較強(qiáng)的特點(diǎn),就會(huì)給材料帶來(lái)一些主要的特性,一是熔點(diǎn)高;二是具有較高硬度;三是較強(qiáng)的耐磨損性能;四是很高的強(qiáng)度;五是較好的抗氧化性能,六是良好的導(dǎo)電性能;七是較好的透光性;八是鐵電性能;九是鐵磁性能;十是具有一定的壓電性能。
2 無(wú)機(jī)非金屬材料的發(fā)展
無(wú)機(jī)非金屬材料主要分為兩大類(lèi),一是比較傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)非金屬材料;二是新型無(wú)機(jī)非金屬材料。傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)非金屬材料主要有四類(lèi):一是水泥和一些相關(guān)的制品;二是玻璃和一些相關(guān)的制品;三是日常能夠遇到的陶瓷;四是電瓷和磨料等等,它們不僅和人們的生活有密切的聯(lián)系,同時(shí)還和生產(chǎn)有著聯(lián)系,也是工業(yè)以及基礎(chǔ)建設(shè)過(guò)程中不能缺少的材料之一。新型無(wú)機(jī)非金屬材料不僅具有一些比較特殊的功能,同時(shí)也是具有一定用途的材料,它是現(xiàn)代新技術(shù)和產(chǎn)業(yè)、生物工程中都不能缺少的物質(zhì)基礎(chǔ),主要有非晶體材料、人工晶體等等。無(wú)機(jī)非金屬材料都是在高溫的情況下才能夠制成的,產(chǎn)生高溫的主要來(lái)源就是能源,由此可以看出,無(wú)機(jī)非金屬材料在一定程度上和能源相關(guān)的工業(yè)具有一定的聯(lián)系。
3 相關(guān)行業(yè)技術(shù)狀況的分析
隨著人類(lèi)文明以及科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展,無(wú)機(jī)金屬材料工業(yè)也在不斷的發(fā)展起來(lái),我們主要介紹一下無(wú)機(jī)非金屬材料在相關(guān)能源行業(yè)技術(shù)狀況。
3.1 陶瓷工業(yè)
隨著經(jīng)濟(jì)不斷的發(fā)展,先進(jìn)技術(shù)得到了比較廣泛的使用,發(fā)展了具有現(xiàn)代技術(shù)的窯車(chē)式隧道窯,不僅產(chǎn)品的質(zhì)量得到了比較大的提高,還降低了能源損耗,同時(shí)也減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,對(duì)生活的環(huán)境起到了一定的改善作用,并在窯車(chē)的基礎(chǔ)上進(jìn)行不斷的改造,最后推出了像步進(jìn)窯以及氣墊窯等等。輥道窯的使用,促進(jìn)了燒成的速度,輥道窯在進(jìn)行燒成的過(guò)程中,要求也是比較嚴(yán)格的,使其實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)控制的相關(guān)操作,在一定程度上對(duì)人力資源起到了節(jié)省的作用。使用高質(zhì)量的燃料對(duì)其進(jìn)行燒成,并會(huì)燒制成高質(zhì)量的產(chǎn)品,大多數(shù)的廠家都會(huì)拋棄傳統(tǒng)的燃料,轉(zhuǎn)而使用比較潔凈低污染的燃料,減少了對(duì)環(huán)境的污染。
3.2 水泥工業(yè)
隨著對(duì)水泥生產(chǎn)的工藝進(jìn)行不斷的改善和發(fā)展,產(chǎn)生了充分利用現(xiàn)代技術(shù)的科學(xué)管理方法,同時(shí)制造出新型的干法回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng),水泥的生產(chǎn)開(kāi)始朝向高質(zhì)量、低料消耗和低熱消耗以及低電消耗等方面發(fā)展。隨著水泥窯單機(jī)生產(chǎn)的規(guī)模不斷擴(kuò)大,產(chǎn)生了一種新的干型法水泥回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)的相關(guān)系統(tǒng),它在水泥生產(chǎn)的整個(gè)過(guò)程中占有著比較重要的位置,可以進(jìn)一步對(duì)生產(chǎn)的能耗進(jìn)行降低,促進(jìn)了生產(chǎn)效率的提高,符合低消耗生產(chǎn)的發(fā)展規(guī)律。由此可以看出,傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)非金屬材料已經(jīng)朝向低污染、高增長(zhǎng)的方向發(fā)展。
3.3 新型無(wú)機(jī)非金屬材料
針對(duì)新型無(wú)機(jī)非金屬材料來(lái)說(shuō),雖然在用量上不是很大,但它所具有的特殊性能會(huì)在一定程度上滿足各種比較特殊的需求,隨著經(jīng)濟(jì)和科技不斷的發(fā)展,人們對(duì)其進(jìn)行了比較深刻的研究,在一定程度上擴(kuò)寬了其發(fā)展的領(lǐng)域。現(xiàn)在的使用范圍主要分為:一是納米材料上的應(yīng)用;二是梯度材料上的應(yīng)用;三是超導(dǎo)陶瓷材料上的應(yīng)用;四是電壓陶瓷材料上的應(yīng)用;五是生物陶瓷材料上的應(yīng)用以及仿生材料上應(yīng)用;六是復(fù)合新技術(shù)材料生的應(yīng)用等等。
3.4 無(wú)機(jī)非金屬能源材料
從無(wú)機(jī)非金屬能源材料和與其相關(guān)比較密切的能源工業(yè)方面來(lái)看,無(wú)機(jī)非金屬材料在工業(yè)上用的主要就是燃料以及電能,燃料主要是在工業(yè)的生產(chǎn)上進(jìn)行應(yīng)用,電能主要在新型的無(wú)機(jī)非金屬材料生產(chǎn)的過(guò)程中進(jìn)行有效的應(yīng)用。相對(duì)來(lái)說(shuō)燃料是一次性能源,而無(wú)機(jī)非金屬行業(yè)經(jīng)常用到的燃料主要是煤、天然氣、以及城市煤氣等等。煤的燃燒會(huì)給環(huán)境帶來(lái)一定的污染,而天然氣對(duì)環(huán)境污染的程度相對(duì)來(lái)說(shuō)是比較小的。
4 總結(jié)
大多數(shù)的無(wú)機(jī)非金屬工業(yè)在生產(chǎn)的過(guò)程中,使用的都是非清潔的燃料,在生產(chǎn)消耗上有較大的浪費(fèi),熱效率相對(duì)來(lái)說(shuō)也是比較低的,由此可以看出,能源是不能夠進(jìn)行持續(xù)發(fā)展的,在一定程度上也會(huì)給環(huán)境帶來(lái)污染。同時(shí)生產(chǎn)過(guò)程中使用的也是一些不可再生的資源,這樣就會(huì)導(dǎo)致資源枯竭的可能,所以要找到一種新的能源進(jìn)行替補(bǔ),才能保護(hù)我們賴(lài)以生存的環(huán)境,促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展。
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篇7
關(guān)鍵詞 卓越工程師;無(wú)機(jī)非金屬材料工程;實(shí)踐教學(xué)
中圖分類(lèi)號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B
文章編號(hào):1671-489X(2014)08-0072-03
目前,工程技術(shù)人才培養(yǎng)已提升到國(guó)家戰(zhàn)略高度?!秶?guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010―2020年)》明確提出實(shí)施“卓越計(jì)劃”,探索建立工程技術(shù)人才校企聯(lián)合培養(yǎng)的新機(jī)制,創(chuàng)新工程師培養(yǎng)模式,完善卓越工程師培養(yǎng)體系,以期培養(yǎng)適應(yīng)我國(guó)社會(huì)發(fā)展需要的工程技術(shù)人才 [1]。
洛陽(yáng)理工學(xué)院是一所具有鮮明建材特色的本科院校。無(wú)機(jī)非金屬材料工程專(zhuān)業(yè)作為河南省特色專(zhuān)業(yè),在長(zhǎng)期的辦學(xué)過(guò)程中,一直以為建材行業(yè)和地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)培養(yǎng)優(yōu)秀人才為己任,工程實(shí)踐教學(xué)中高校、科研院所與企業(yè)廣泛參與,全程監(jiān)督,重視技術(shù)能力的訓(xùn)練,重視工程素養(yǎng)的發(fā)展,培養(yǎng)了一大批“下得去、用得上、留得住”的工程技術(shù)人才。本文以無(wú)機(jī)非金屬材料工程專(zhuān)業(yè)為例,根據(jù)教育部卓越工程師計(jì)劃的培養(yǎng)目標(biāo)及學(xué)校辦學(xué)特色和專(zhuān)業(yè)建設(shè)經(jīng)驗(yàn),對(duì)卓越工程師人才培養(yǎng)體系的構(gòu)建進(jìn)行研究與探索。
1 卓越工程師的培養(yǎng)模式
國(guó)外卓越工程師培養(yǎng)模式 國(guó)外卓越工程師培養(yǎng)具有代表性的是以美國(guó)為代表的《華盛頓協(xié)議》成員模式和以德、法為代表的歐洲大陸國(guó)家模式。美國(guó)工程教育經(jīng)歷了最初的以實(shí)用主義為目的的工程技術(shù)教育(20世紀(jì)30年代以前)、重基礎(chǔ)科學(xué)研究(20世紀(jì)40―50年代)、通識(shí)教育與基礎(chǔ)科學(xué)教育并重(20世紀(jì)60―80年代)和回歸工程教育(20世紀(jì)90年代以后)等過(guò)程,即美國(guó)在經(jīng)歷了“技術(shù)模式”“科學(xué)模式”后,正實(shí)踐著當(dāng)前的“工程模式”[2]。美國(guó)大學(xué)生在校期間完成基礎(chǔ)科學(xué)、人文與社會(huì)科學(xué)和工程科學(xué)的學(xué)習(xí),畢業(yè)后通過(guò)職業(yè)教育考試獲取職業(yè)資格認(rèn)證后成為工程師。而歐洲大陸國(guó)家工程教育呈現(xiàn)“分合辯證統(tǒng)一”的特點(diǎn),如德國(guó)工程教育采用了由理工科大學(xué)(TU/TH)培養(yǎng)研究型工程師和應(yīng)用技術(shù)大學(xué)(FH)培養(yǎng)應(yīng)用型工程師的辦學(xué)模式,法國(guó)則采用“雙軌制”高教體制,通識(shí)教育與精英教育在職業(yè)教育中互為補(bǔ)充[3]。德法國(guó)家大學(xué)生在校期間完成工程師的基本訓(xùn)練,畢業(yè)時(shí)獲得工程師學(xué)位以及職業(yè)資格。國(guó)外卓越工程師的培養(yǎng),都要求注重實(shí)踐教學(xué),企業(yè)的參與和支持非常普遍。
我國(guó)卓越工程師的培養(yǎng)模式 對(duì)應(yīng)于目前我國(guó)高等教育的人才培養(yǎng)模式,卓越工程師的培養(yǎng)采用三段式人才培養(yǎng)模式:應(yīng)用型工程師培養(yǎng)階段(四年制本科)、設(shè)計(jì)型工程師培養(yǎng)階段(2年全日制碩士)和研究型工程師培養(yǎng)階段(3~5年工程博士)。各個(gè)培養(yǎng)階段安排相應(yīng)的企業(yè)實(shí)習(xí)時(shí)間,強(qiáng)化工程能力的培養(yǎng)。不同類(lèi)型的高校對(duì)工程人才的培養(yǎng)目標(biāo)定位不同,洛陽(yáng)理工學(xué)院作為新建應(yīng)用型本科院校,在辦學(xué)定位、服務(wù)面向、人才培養(yǎng)目標(biāo)以及教學(xué)模式與途徑等方面有別于辦學(xué)實(shí)力雄厚的傳統(tǒng)大學(xué),應(yīng)結(jié)合自身發(fā)展特點(diǎn),在應(yīng)用型卓越工程師人才培養(yǎng)上找到突破點(diǎn),創(chuàng)新工程技術(shù)人才培養(yǎng)模式,提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。
2 卓越工程師培養(yǎng)方案的設(shè)計(jì)
培養(yǎng)方案應(yīng)充分體現(xiàn)培養(yǎng)工程技術(shù)人才的工程知識(shí)、工程素質(zhì)和工程能力的特征[4]。洛陽(yáng)理工學(xué)院無(wú)機(jī)非金屬材料工程專(zhuān)業(yè)在實(shí)施卓越工程師計(jì)劃試點(diǎn)時(shí),以為企業(yè)培養(yǎng)所需的工程師儲(chǔ)備人才為目標(biāo),加大實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)比例,培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實(shí)、素質(zhì)全面、工程實(shí)踐能力強(qiáng)且具有一定創(chuàng)新能力的應(yīng)用型技術(shù)人才和工程管理人才。
人才培養(yǎng)模式的構(gòu)建 根據(jù)學(xué)校辦學(xué)特色與辦學(xué)規(guī)格,“卓越工程師”人才培養(yǎng)模式采用“3+1”培養(yǎng)模式,即累計(jì)有3年時(shí)間在校學(xué)習(xí),1年時(shí)間在企業(yè)學(xué)習(xí)。企業(yè)學(xué)習(xí)階段主要包括兩方面的訓(xùn)練內(nèi)容,即企業(yè)培訓(xùn)內(nèi)容和專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)內(nèi)容。企業(yè)培訓(xùn)內(nèi)容包括企業(yè)課程、企業(yè)文化與規(guī)章制度教育、行業(yè)法規(guī)與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)、生產(chǎn)技能培訓(xùn)、生產(chǎn)過(guò)程控制與生產(chǎn)實(shí)習(xí)等,這部分內(nèi)容主要由企業(yè)的人力資源部門(mén)和企業(yè)兼職教師負(fù)責(zé)實(shí)施。專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)是針對(duì)承擔(dān)具體企業(yè)業(yè)務(wù)所需要的相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí),并通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)(畢業(yè)論文)培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力,為其后續(xù)的發(fā)展打好基礎(chǔ)。專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)可以在學(xué)校教師和企業(yè)兼職教師的共同指導(dǎo)下在學(xué)校相關(guān)平臺(tái)或企業(yè)工作平成。
專(zhuān)業(yè)方向的定位 洛陽(yáng)理工學(xué)院無(wú)機(jī)非金屬材料工程專(zhuān)業(yè)以服務(wù)建材行業(yè)為主,對(duì)國(guó)內(nèi)建材企業(yè)進(jìn)行充分調(diào)研,了解當(dāng)前與未來(lái)的市場(chǎng)和企業(yè)對(duì)人才的需求,分析、比較國(guó)內(nèi)設(shè)置同專(zhuān)業(yè)高校的培養(yǎng)目標(biāo)與學(xué)生工作定位。根據(jù)學(xué)校建材方向上的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì),確定水泥工藝方向?yàn)椤白吭焦こ處煛庇?jì)劃的主要實(shí)施點(diǎn)。學(xué)校選擇洛陽(yáng)水泥工程設(shè)計(jì)研究院、河南天瑞集團(tuán)水泥有限公司、中國(guó)聯(lián)合水泥集團(tuán)公司等企業(yè)作為合作伙伴,與其建立產(chǎn)學(xué)研戰(zhàn)略聯(lián)盟,協(xié)助完成本專(zhuān)業(yè)“卓越工程師”企業(yè)學(xué)習(xí)階段的培養(yǎng)。企業(yè)的參與是實(shí)施“卓越計(jì)劃”人才培養(yǎng)的關(guān)鍵,因此,學(xué)校與河南省內(nèi)具有較強(qiáng)實(shí)力和良好合作基礎(chǔ)的多家企業(yè)共同承擔(dān)培養(yǎng)無(wú)機(jī)非金屬材料工程專(zhuān)業(yè)卓越工程師的任務(wù),培養(yǎng)的后備人才可以直接進(jìn)入對(duì)口的企業(yè)就業(yè),既解決了學(xué)生的就業(yè)問(wèn)題,也為企業(yè)培養(yǎng)了“下得去、用得上、留得住”的合格人才,企業(yè)參與積極性很高。
課程體系的設(shè)置 在課程體系的設(shè)置上,按“通識(shí)教育、專(zhuān)業(yè)教育及綜合教育”的方式實(shí)施無(wú)機(jī)非金屬材料工程專(zhuān)業(yè)卓越工程師人才培養(yǎng)。通識(shí)教育與專(zhuān)業(yè)教育以第一課堂(校內(nèi))為主要形式實(shí)施,教學(xué)任務(wù)的實(shí)施由學(xué)校和合作企業(yè)共同完成?!巴ㄗR(shí)教育”課程主要包括公共基礎(chǔ)課與人文社會(huì)科學(xué)等課程,通過(guò)這些課程對(duì)學(xué)生的價(jià)值觀、個(gè)人品德、職業(yè)道德、邏輯思維及語(yǔ)言表達(dá)等基本能力和素質(zhì)進(jìn)行培養(yǎng)?!皩?zhuān)業(yè)教育”課程包括專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程和專(zhuān)業(yè)課程。專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課主要包括無(wú)機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、分析化學(xué)、工程圖學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)、材料工藝CAD基礎(chǔ)、熱工檢測(cè)與自動(dòng)控制、電工與電子技術(shù)、材料科學(xué)基礎(chǔ)、材料工程基礎(chǔ)和材料研究與測(cè)試方法等。在這些課程的教學(xué)中,明確要求教師在授課時(shí)要引入相應(yīng)工程案例,讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中了解專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)在實(shí)際生產(chǎn)中的實(shí)用性,激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。專(zhuān)業(yè)課程主要包括水泥工藝學(xué)、新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)與設(shè)備、水泥廠工藝設(shè)計(jì)概論、水泥性能檢測(cè)、混凝土工藝學(xué)和低溫余熱發(fā)電技術(shù)等。綜合教育在人才培養(yǎng)中起到開(kāi)拓視野、強(qiáng)化能力、提高素質(zhì)、增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作和交流等作用,通過(guò)課外科技創(chuàng)新、學(xué)術(shù)講座活動(dòng)、基礎(chǔ)技能競(jìng)賽等形式,對(duì)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力進(jìn)行培養(yǎng)[5]。
3 卓越工程師的培養(yǎng)方式與途徑
校企共建,聯(lián)合培養(yǎng) 洛陽(yáng)理工學(xué)院先后與中國(guó)建材國(guó)際工程有限公司、河南天瑞集團(tuán)公司、中國(guó)聯(lián)合水泥有限責(zé)任公司、河南省同力水泥集團(tuán)、洛陽(yáng)水泥工程設(shè)計(jì)研究院等建立了產(chǎn)學(xué)研戰(zhàn)略聯(lián)盟,以此為平臺(tái),建立了學(xué)科鏈、專(zhuān)業(yè)鏈對(duì)接產(chǎn)業(yè)鏈的辦學(xué)模式,專(zhuān)業(yè)設(shè)置緊貼產(chǎn)業(yè)需求。采取校企聯(lián)合培養(yǎng)的方式,邀請(qǐng)企業(yè)全過(guò)程參與學(xué)校相關(guān)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案的制訂、課程教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化、實(shí)踐教學(xué)工作的安排等人才培養(yǎng)環(huán)節(jié),共同實(shí)施培養(yǎng)方案,共同評(píng)價(jià)培養(yǎng)質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)學(xué)校與企業(yè)的零距離對(duì)接,人才培養(yǎng)規(guī)格很好地滿足社會(huì)需求,成為培養(yǎng)具有“勤奮、求是、創(chuàng)新、奉獻(xiàn)”精神的卓越工程師的搖籃。
構(gòu)建校內(nèi)實(shí)踐平臺(tái),培養(yǎng)學(xué)生工程能力 近年來(lái),實(shí)踐教學(xué)受到學(xué)生人數(shù)規(guī)模、工程實(shí)踐條件等限制,實(shí)踐要求與實(shí)踐條件存在巨大反差,其教學(xué)效果明顯下降。為了有效保障實(shí)踐教學(xué)效果,進(jìn)一步深化專(zhuān)業(yè)教學(xué)改革和滿足高等工程教育培養(yǎng)應(yīng)用型人才的需要,不斷加強(qiáng)具有建材特色的校內(nèi)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)建[6]。目前,學(xué)校與建材專(zhuān)業(yè)相關(guān)的省級(jí)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)有水泥工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心和建材機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心,此外,還有粉體工程實(shí)訓(xùn)中心、材料測(cè)試中心、河南省固廢開(kāi)發(fā)利用工程實(shí)驗(yàn)室和洛陽(yáng)市硅酸鹽材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等。借助校內(nèi)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái),有效開(kāi)展教學(xué)與科研工作,學(xué)生熟練掌握工程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)操作、材料設(shè)計(jì)與檢測(cè)等基本技能,培養(yǎng)學(xué)生工程觀念與工程實(shí)踐能力。同時(shí),這些平臺(tái)也是企業(yè)的技術(shù)人員培訓(xùn)基地,如中國(guó)建筑材料工業(yè)協(xié)會(huì)、中國(guó)機(jī)冶建材工會(huì)全國(guó)委員會(huì)的洛陽(yáng)培訓(xùn)基地就是以此為依托建立的。校內(nèi)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)建,包含有一項(xiàng)重要的內(nèi)容就是具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)工程教學(xué)軟件系統(tǒng)的研究開(kāi)發(fā),通過(guò)產(chǎn)、學(xué)、研的緊密結(jié)合,既鍛煉教師隊(duì)伍,又培養(yǎng)了大批工程技術(shù)人才,取得良好的成績(jī)。如水泥工程的仿真教學(xué)系統(tǒng)獲得河南省教學(xué)成果一等獎(jiǎng),學(xué)生在參加全國(guó)首屆水泥中控操作技能大賽中獲得團(tuán)體一等獎(jiǎng)。
構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研實(shí)踐基地,服務(wù)建材行業(yè) 產(chǎn)、學(xué)、研的緊密結(jié)合,有利提升科研水平,加快科技轉(zhuǎn)化,解決企業(yè)生產(chǎn)難題,是企業(yè)與高校專(zhuān)業(yè)服務(wù)對(duì)接、互動(dòng)的橋梁與紐帶。自洛陽(yáng)理工學(xué)院升本以來(lái),該專(zhuān)業(yè)與國(guó)內(nèi)20多家建材企業(yè)簽訂了實(shí)習(xí)基地協(xié)議,開(kāi)展產(chǎn)、學(xué)、研的互動(dòng)活動(dòng)。一方面,企業(yè)生產(chǎn)上的難題可以提出、討論,通過(guò)校企之間的合作解決生產(chǎn)問(wèn)題,企業(yè)獲得技術(shù)支持,學(xué)生得到實(shí)踐鍛煉;另一方面,學(xué)校也可為企業(yè)提供優(yōu)秀人才和優(yōu)質(zhì)的職工技術(shù)培訓(xùn)服務(wù)。
4 “卓越計(jì)劃”的組織與管理
為了加強(qiáng)對(duì)無(wú)機(jī)非金屬材料工程專(zhuān)業(yè)實(shí)用型“卓越工程師”教育培養(yǎng)工作的領(lǐng)導(dǎo)與指導(dǎo),材料系成立了一個(gè)由系領(lǐng)導(dǎo)、專(zhuān)業(yè)教師和企業(yè)專(zhuān)家組成的“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”項(xiàng)目工作小組,負(fù)責(zé)制定“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”的培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)方案等,并聘請(qǐng)專(zhuān)家對(duì)“卓越計(jì)劃”實(shí)施內(nèi)容進(jìn)行論證。
無(wú)機(jī)非金屬材料工程專(zhuān)業(yè)“卓越工程師”培養(yǎng)計(jì)劃試點(diǎn)班的生源采取“學(xué)生自愿報(bào)名,學(xué)院擇優(yōu)錄取”的雙向選擇原則,建立了“因材施教、分流培養(yǎng)、能進(jìn)能出”的“卓越工程師計(jì)劃”試點(diǎn)班動(dòng)態(tài)管理機(jī)制,旨在培養(yǎng)實(shí)踐能力突出、富有創(chuàng)新精神且有志于從事水泥工程設(shè)計(jì)、技術(shù)開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)技術(shù)管理的工程技術(shù)人才。
5 結(jié)語(yǔ)
卓越工程師培養(yǎng)是一項(xiàng)長(zhǎng)期的、復(fù)雜的人才培育工程。地方高校在構(gòu)建應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系時(shí),應(yīng)突出自身的專(zhuān)業(yè)特色,找準(zhǔn)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)的定位,在實(shí)際操作中積極探索,在發(fā)展中不斷完善,將應(yīng)用型人才培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)越辦越出色。
參考文獻(xiàn)
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篇8
關(guān)鍵詞:非金屬;活化劑;硬化速度;耐高溫;堵劑
中圖分類(lèi)號(hào):C35文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
無(wú)機(jī)非金屬高溫調(diào)堵材料是專(zhuān)門(mén)為稠油熱采的高溫調(diào)堵作業(yè)而研制的新材料。此類(lèi)非金屬材料主要采用具有特定性能的特殊礦物,并將礦物成分進(jìn)行科學(xué)配比后采用均化濕法生產(chǎn)加工而成的一種氣-水兩硬性無(wú)機(jī)膠凝材料。五金非金屬高溫調(diào)堵材料具有其他常規(guī)調(diào)堵材料無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì),其在常溫條件下很難硬化,而且經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間水化其強(qiáng)度也很弱,基本不具有使用價(jià)值。40℃以上的溫度是其被激活的必要條件之一,同時(shí)特殊的無(wú)機(jī)/有機(jī)復(fù)合活化劑是另一個(gè)必要條件。由于有稠化時(shí)間和凝固時(shí)間可控范圍寬的特點(diǎn),使其在稠油熱采及注汽井的調(diào)堵封竄、油水井防沙固沙領(lǐng)域,更有其它材料所不可比擬的獨(dú)特優(yōu)勢(shì),現(xiàn)進(jìn)行室內(nèi)實(shí)驗(yàn)來(lái)研制一種配方的無(wú)機(jī)非金屬高溫調(diào)堵材料。
1.無(wú)機(jī)非金屬高溫調(diào)堵材料燒制
1.1試劑
佳木斯黏土礦黏土,佳木斯楊莊鐵選場(chǎng)尾礦沙,伊春西林選礦廠尾礦沙,佳木斯大理石礦白云石,佳木斯粉煤灰。
1.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備
0.4m×1m土立窯,4―72型離心風(fēng)機(jī),250×100mm2烘干標(biāo)準(zhǔn)磨,200×80mm2康必丹磨,萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī),恒溫水浴,電子天平,電熱恒溫干燥箱。
1.3實(shí)驗(yàn)方法
試驗(yàn)所用原料化學(xué)分析結(jié)果、生料的原料配比及生料化學(xué)成分分別見(jiàn)表1、表2和表3。
表1原料的化學(xué)成分
礦物名稱(chēng) Loss/% Sio2/% Al2O3/% Fe2O3/% CaO/% MgO/%
低鈣白云石 33.53 14.71 4.33 1.52 40.12 3.74
佳木斯鐵選尾礦 - 68.35 10.19 17.30 1.00 2.23
伊春鐵選尾礦 - 72.16 4.55 14.72 3.39 2.19
佳木斯黏土 10.13 69.67 4.18 9.82 1.70 2.30
表2生料的原料質(zhì)量配比(%)
方案編號(hào) 低鈣白云石 佳木斯尾礦 伊春尾礦 佳木斯黏土
1 20.0 70.0 0.0 10.0
2 20.0 0.0 70.0 10.0
3 20.0 35.0 35.0 10.0
4 20.0 0.0 0.0 80.0
為得到高度緩凝的水硬性無(wú)機(jī)非金屬高溫調(diào)堵材料,設(shè)計(jì)方案時(shí)采用低飽和比配料方案,設(shè)定生料的石灰飽和系數(shù)為0.6左右,并按單位熱耗3 500KJ/kg熟料配煤,在標(biāo)準(zhǔn)磨中粉磨成生料,每次10kg,粉磨45min。把配制好的生料在簡(jiǎn)易成球盤(pán)上成球,加水10%,球徑控制在10mm左右,在土窯中鍛燒成熟料,將熟料和佳木斯粉煤灰以70:30的比例在康必丹磨中粉磨成無(wú)機(jī)非金屬高溫調(diào)堵材料,粉磨時(shí)間1h,比表面積控制在500m2/kg,對(duì)磨制好的無(wú)機(jī)非金屬高溫調(diào)堵材料進(jìn)行化學(xué)分析和物理檢驗(yàn),詳見(jiàn)表3。
表3熟料質(zhì)量對(duì)比情況
項(xiàng)目 方案編號(hào) 比表面積(m2`kg-1) 標(biāo)準(zhǔn)稠度 抗壓強(qiáng)度/MPa 凝結(jié)時(shí)間/h
3d 7d 28d 初凝 終凝
熟料 1 530 28 1.6 2.3 3.8 5:25 7:00
2 530 28 1.4 1.8 4.0 4:28 5:45
3 530 28 1.5 2.1 3.8 4:55 5:45
4 530 28 5.5 11.1 44.0 0:52 1:41
由于1號(hào)方案,即以佳木斯鐵選尾礦沙為主要原料燒成的無(wú)機(jī)非金屬熟料的初凝時(shí)間明顯長(zhǎng)于其它方案。因此,初步確定以佳木斯尾礦為主料,進(jìn)一步進(jìn)行熟料燒制試驗(yàn),生料的設(shè)計(jì)比例和燒成熟料的物理指標(biāo)見(jiàn)表4和表5。
表4佳木斯尾礦為主料的生料原料配比(%)
方案編號(hào) 低鈣白云石 佳木斯尾礦 佳木斯黏土
5 20.0 50.0 30.0
6 20.0 60.0 20.0
7 20.0 70.0 10.0
8 20.0 80.0 0.0
表5 佳木斯尾礦為主料的熟料物理指標(biāo)
項(xiàng)目 方案編號(hào) 比表面積(m2`kg-1) 標(biāo)準(zhǔn)稠度 抗壓強(qiáng)度/MPa 凝結(jié)時(shí)間/h
3d 7d 28d 初凝 終凝
熟料 5 530 28 1.5 1.8 3.7 5:20 6:35
6 540 28 1.5 1.8 3.5 5:40 7:05
7 540 28 1.7 2.2 4.1 5:00 6:25
8 550 28 1.9 2.6 4.2 4:50 5:50
從上表中可以看出,隨著佳木斯尾礦作為主料比例的增加,燒成熟料的凝結(jié)時(shí)間逐漸增大,結(jié)合表4,我們可以看出,一旦佳木斯尾礦主料配比超過(guò)70%,其凝結(jié)時(shí)間反而減小,在編號(hào)6中,也就是按60%標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行配比時(shí),其凝結(jié)時(shí)間達(dá)到巔峰。因此,生料配方采用低鈣白云石:佳木斯尾礦:佳木斯黏土=20%:60%:10%。
2.無(wú)機(jī)非金屬高溫調(diào)堵性能評(píng)測(cè)
取復(fù)合添加劑(是一種自制高分子共聚物,主要功能是抑制無(wú)機(jī)非金屬材料的水化反應(yīng))3g,加水100mL,加熱至(80~85)℃活化呈半透明狀,得母液。在母液中分別加入過(guò)325目標(biāo)準(zhǔn)篩的無(wú)機(jī)非金屬膠凝材料20g,攪拌均勻。將樣品分別置于室溫、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃恒溫水浴中,觀察樣杯中泥漿液稠化時(shí)間和固化后無(wú)機(jī)非金屬膠凝材料固結(jié)體的強(qiáng)度,另取相同樣品在不添加復(fù)合添加劑在同條件下進(jìn)行稠化實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6
表6溫度對(duì)稠化時(shí)間和無(wú)機(jī)非金屬膠凝材料固結(jié)體強(qiáng)度的影響
t/攝氏度 20(室溫) 40 50 60 70 80
稠化時(shí)間/h 40d不凝 63 51 34 12 4
抗壓強(qiáng)度/MPa ... 0.2 2.4 3.3 3.7 4.6
試驗(yàn)結(jié)果表明:
①在室溫下(約20℃),泥漿液至少40d不稠化;
②隨著溫度的逐漸升高,泥漿液失去流動(dòng)性的時(shí)間在明顯縮短,而無(wú)機(jī)非金屬膠凝材料固結(jié)體的抗壓強(qiáng)度則顯著增高。
③沒(méi)有添加復(fù)合添加劑的樣品超過(guò)40d沒(méi)有稠化。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明溫度是影響泥漿液和無(wú)機(jī)非金屬膠凝材料固結(jié)體性能的最重要因素之一,它的膠凝活性需要有特殊的活化劑存在和一定的溫度兩個(gè)條件同時(shí)得到滿足才能夠出現(xiàn)。
結(jié)論
(1)當(dāng)材料中無(wú)活化劑,并且處于常溫條件時(shí),無(wú)機(jī)非金屬材料具有不凝膠和固話的良好性能。此外,此類(lèi)非金屬新材料在長(zhǎng)時(shí)間的水浸下也不會(huì)凝膠和固話。
(2)無(wú)機(jī)非金屬材料水化活性是可以激發(fā)和稠化、硬化強(qiáng)度、硬化速度的,其手段主要通過(guò)溫度控制和活化劑控制。
(3)無(wú)機(jī)非金屬膠凝材料具有良好的時(shí)間調(diào)節(jié)性能。在工程應(yīng)用當(dāng)中,此類(lèi)新材料的稠化時(shí)間可以有效調(diào)節(jié),其調(diào)節(jié)范圍一般在幾十分鐘至幾天內(nèi)不等,更好的適應(yīng)各種規(guī)模作業(yè)的油田調(diào)堵作業(yè)。
參考文獻(xiàn):
[1]楊釗,李瑞,吳憲龍.耐高溫?zé)o機(jī)非金屬膠凝材料堵劑[J].油田化學(xué),2009,03:265-268.
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篇9
關(guān)鍵詞 鈦合金;鉆削;銑削
中圖分類(lèi)號(hào):V262 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1671-7597(2013)13-0072-01
當(dāng)前我國(guó)復(fù)合材料疊層制孔的主要方式是手工加工,加工質(zhì)量滿足不了生產(chǎn)設(shè)計(jì)的需求,且工作強(qiáng)度大,效率低,對(duì)于大直徑、大厚度的鈦合金材料疊層結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)更是如此。本文聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)踐,為改進(jìn)和提升鈦合金材料構(gòu)件制孔效率以及質(zhì)量,從鉆削制孔缺陷的形成機(jī)理,探尋用銑削取代鉆削制孔的新
工藝。
1 螺旋銑孔加工工藝
1.1 鉆孔加工方式的缺陷
采用傳統(tǒng)的鉆削工藝進(jìn)行鈦合金疊層結(jié)構(gòu)制孔有幾個(gè)特點(diǎn):一是在鉆孔過(guò)程中,切屑從鉆頭螺旋槽中排出,極易和以加工孔表面相觸,劃損已經(jīng)加工過(guò)的孔壁,造成孔的表面的損傷。二是在鉆削的時(shí)候,鉆頭橫刃處的轉(zhuǎn)速是零,切削條件較差,橫刃處的材料全部依靠鉆頭擠壓成切屑排出,因而制孔的軸向力很大。當(dāng)鉆孔的軸向力大于鈦合金層間結(jié)合力將會(huì)造成分層。三是鈦合金是一種導(dǎo)熱性差、加工硬化嚴(yán)重的材料,當(dāng)鉆頭開(kāi)始鉆削時(shí),切削的溫度會(huì)急劇升高,刀具磨損失效加重,通常會(huì)因?yàn)榈谰哌M(jìn)行不了有效的切削失去效用??偠灾?,傳統(tǒng)的鉆孔加工需仰賴(lài)其他的工序來(lái)確??椎谋砻尜|(zhì)量,且滿足不了飛機(jī)制造業(yè)的精度需求,加工成本不但提高了,工作效率也跟著降低。
雖然有很多專(zhuān)家在提高加工效率、改善刀具形式等方面都做了許多研發(fā)工作,但是這些刀具盡管提升了鉆孔質(zhì)量和刀具壽命,刀具本身對(duì)機(jī)床設(shè)備卻有很高的要求,而且價(jià)格昂貴,并不能全部用于裝配線環(huán)節(jié)。在飛機(jī)制造業(yè)的全部環(huán)節(jié)上,尤其是加工比較大的裝配孔,都已不再適合使用傳統(tǒng)的鉆孔工藝,不管是從經(jīng)濟(jì)角度上還是技術(shù)可行性上。
1.2 螺旋銑孔加工
螺旋銑孔采取的加工方式與傳統(tǒng)的鉆削加工是完全不同的。在螺旋銑孔加工工藝中,其軸向力是沿銑刀軸線方向的分力,消耗掉的功率較少;但作用在銑刀圓周切線方向上的分力是其主切削力,銑刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是銑削的主運(yùn)動(dòng),因而消耗較多的功率;而對(duì)鉆削來(lái)說(shuō)技術(shù)來(lái)說(shuō),極易出現(xiàn)鈦合金翻邊現(xiàn)象,因?yàn)橄蛳碌那邢骷庸な撬闹鬟\(yùn)動(dòng),消耗掉的功率非常大,因而具有非常大軸向力。螺旋銑孔工藝中不會(huì)產(chǎn)生分層缺陷、鉆入缺陷、鉆出缺陷、毛刺等毛病是因?yàn)槠渲瓶讜r(shí)的軸向切削力被減弱了,加工孔的質(zhì)量因此得以提升:①偏心加工的方法使切屑有充足的空間從空槽排出,排屑方法不會(huì)再成為影響孔質(zhì)量與刀具磨損的主要原因。②螺旋銑孔經(jīng)過(guò)是斷續(xù)銑削,方便刀具散熱,以此使得碳纖維板樹(shù)脂因?yàn)闇囟鹊睦鄯e而融化的風(fēng)險(xiǎn)降低。③刀具中心的軌跡不是直線而是螺旋線,也就是說(shuō)刀具中心沒(méi)有和所加工孔的中心重疊,屬于偏加工過(guò)程。④不但避開(kāi)了常規(guī)方式制孔的缺點(diǎn),而且還省略了經(jīng)由拆卸消去毛刺的工藝。螺旋銑孔加工技術(shù)超越了傳統(tǒng)中一把刀具加工同一直徑孔的鉆孔技術(shù),加工孔都能夠完成一次成形,完成了單直徑刀具加工一系列直徑孔技術(shù)(經(jīng)由變動(dòng)徑向偏移量完成一把刀具加工一系列直徑的孔)。這不但減少了存刀種類(lèi)與數(shù)量,還大大的提升了加工效率,減少加工成本。
2 試驗(yàn)驗(yàn)證
主要采用硬質(zhì)合銑刀和硬質(zhì)合金麻花鉆對(duì)鈦合金疊層板進(jìn)行制孔,經(jīng)由分析在不一樣的條件下(是不是采用MQL技術(shù),即微量技術(shù))采取不一樣的制孔方法下孔質(zhì)量與軸向力的大小,驗(yàn)證以銑取代鉆的實(shí)用價(jià)值與微量技術(shù)的效果。
2.1 試驗(yàn)條件
1)刀具:Φ4,Φ6硬質(zhì)合銑刀,Φ5,Φ8硬質(zhì)合金麻花鉆,(Φ8的孔用Φ6的銑刀銑,Φ5的孔用Φ4的銑刀銑)。
2)工件材料:10 mm鈦合金材料。
3)機(jī)床。Mikron UCP710五坐標(biāo)高速加工中心,有關(guān)參數(shù):功率:16 kW;行程(X/Y/Z):710 mm/550 mm/500 mm;轉(zhuǎn)速:100 r/min~18000 r/min;最大工作進(jìn)給速度:20 m/min。
4)測(cè)試儀器。選用Kistler5019電荷放大器,與之對(duì)應(yīng)的是Kistler9265B動(dòng)態(tài)測(cè)力儀。Kistler9265B測(cè)力儀使用壓電晶體傳感器,能夠在同一時(shí)間內(nèi)測(cè)量三個(gè)方位的銑削力,它性能指標(biāo)是:Z方向量程-10 kN~30 kN,固有頻率2.5 kHz,靈敏度3.7pC/N;X,Y方向量程-15 kN~15 kN,固有頻率1.5 kHz,靈敏度8pC/N。
2.2 軸向力對(duì)比
銑削與鉆削相同孔徑的軸向力相較,鉆削力比銑削力大。在鉆Φ5的孔時(shí)鉆削力對(duì)于鈦合金是700 N,對(duì)于CFRP大概是190 N;而在銑Φ5的孔時(shí)銑削力對(duì)于鈦合金是320 N,對(duì)于CFRP大概是120 N。在鉆Φ8的孔時(shí)鉆削力對(duì)于鈦合金是1000 N,對(duì)于CFRP大概是300 N;而在銑Φ8的孔時(shí)銑削力對(duì)于鈦合金是400 N,對(duì)于CFRP大概是150 N。
在銑削孔時(shí),不使用MQL技術(shù)與使用MQL技術(shù)時(shí)軸向力的相較:不使用MQL技術(shù)在銑鈦合金材料時(shí)軸向力大概是340 N,使用的時(shí)候軸向力大概是320 N;不使用MQL技術(shù)在銑CFRP材料時(shí)軸向力大概是120 N,而使用的時(shí)候其軸向力大概是110 N。由此可知使用MQL技術(shù)能夠減弱軸向力。
在鉆孔時(shí),不使用MQL技術(shù)鉆孔與使用MQL技術(shù)鉆孔相較:不使用MQL技術(shù)在鉆CFRP材料時(shí)軸向力大概是180 N,使用的時(shí)候大概是200 N;不用MQL技術(shù)在銑鈦合金材料時(shí)軸向力大概是700 N,使用的時(shí)候大概是800 N。由此可知在鉆孔時(shí)使用MQL技術(shù)軸向力會(huì)增大。
3 結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,一定直徑以上的裝配孔,銑削制孔比鉆孔更有優(yōu)勢(shì):一是孔的質(zhì)量要比鉆孔的好很多;二是銑削制孔時(shí)可以采取高轉(zhuǎn)速并可以在一個(gè)工序內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同孔的加工,縮短換刀時(shí)間,提升制孔效率,并省略經(jīng)由拆卸來(lái)消去毛刺的工藝;三是柔性較好,螺旋銑孔工藝能夠用同一直徑的刀具加工不一樣直徑的孔,減少刀具支出;四是可使所需制孔力明顯下降,通常是鉆孔的50%左右;五是MQL技術(shù)的應(yīng)用使制孔力降低,有利于節(jié)約能源。
參考文獻(xiàn)
[1]秦旭達(dá),陳仕茂,劉偉成.螺旋銑孔技術(shù)在航空制造裝配業(yè)中的發(fā)展應(yīng)用[J].航空制造技術(shù),2009(6):58-60.
篇10
【關(guān)鍵詞】材料成型;模具制造;控制工程
模具是工業(yè)生產(chǎn)重要的技術(shù)支持。工業(yè)產(chǎn)品主要特性在于標(biāo)準(zhǔn)化,而模具是實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ)。簡(jiǎn)單來(lái)理解,模具首先可以確定產(chǎn)品形狀,模具保證精準(zhǔn)性;其次,不同工藝手法,需要差異模具類(lèi)型。例如采用壓鑄生產(chǎn),模具必須保證在壓力下不會(huì)變形;最后,模具必須要保證質(zhì)量,不會(huì)在生產(chǎn)時(shí)發(fā)生變形或損毀。由此來(lái)看,提升工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量,前提要保證模具質(zhì)量。而模具是否能夠符合工業(yè)生產(chǎn)的需求標(biāo)準(zhǔn),則依托于生產(chǎn)中的材料成型技術(shù)和控制工程。因此,本文以此為出發(fā)點(diǎn),探討技術(shù)形式對(duì)模具影響,進(jìn)而找到增強(qiáng)模具質(zhì)量的有效方案。
1材料經(jīng)過(guò)加工直接成型技術(shù)
直接成型技術(shù)一直以來(lái)被認(rèn)為模具制造的首選。原因在于:一是一次性成型技術(shù),可以減少材料之間的銜接,以加強(qiáng)模具生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量;二是材料穩(wěn)定性更高。例如采用壓鑄法所使用的模具,材料分子結(jié)構(gòu),會(huì)因?yàn)閴毫Χ臃€(wěn)定。眾所周知,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性可以增強(qiáng)器件的整體性能,例如物理抗壓、耐熱、耐寒等??梢岳斫鉃椋捎弥苯映尚图夹g(shù)所生產(chǎn)的器件,在器件性能上,要整體超過(guò)非直接成型技術(shù);三是該生產(chǎn)方式,具有良好可塑性,即不用再考慮材料原始形狀和外觀,以直接成型技術(shù),能夠塑造出任何所需要形態(tài)。由此可以發(fā)現(xiàn),直接成型技術(shù)在模具制造上,存在著一定的優(yōu)勢(shì)。不過(guò),采取直接成型也需要一定的前提條件。目前我國(guó)所能夠達(dá)成的技術(shù),仍舊需要在材料配比并混合完成后,才能夠采取直接成型。說(shuō)明,相對(duì)分散的材料,將難以達(dá)成理想狀態(tài)。
2加工材料技術(shù)成型的前景
現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展,讓越來(lái)越多企業(yè)重視技術(shù)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的作用。然而,在發(fā)展中,很多企業(yè)都沒(méi)有認(rèn)識(shí)到技術(shù)正確發(fā)展方向。從技術(shù)層面上來(lái)看,并不是所有技術(shù)發(fā)展,對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)都是有益的。例如某些特定技術(shù)需求的提升,所造成技術(shù)難度急劇提高。由于企業(yè)難以有效的配置此類(lèi)技術(shù),高新技術(shù)或?qū)⒊蔀槠髽I(yè)發(fā)展的阻力,甚至是扼殺企業(yè)罪魁禍?zhǔn)住9识?,企業(yè)必須要正確認(rèn)識(shí)技術(shù)的發(fā)展方向。近年來(lái),各類(lèi)生產(chǎn)加工領(lǐng)域,開(kāi)始廣泛的討論技術(shù)成型發(fā)展前景。所謂的技術(shù)成型,是指可以“自由化調(diào)節(jié)”,以技術(shù)為根本的技術(shù)生產(chǎn)優(yōu)化模式。簡(jiǎn)單理解為,為了更好的提升技術(shù)生產(chǎn)速度,企業(yè)應(yīng)采取相對(duì)規(guī)劃化的工藝生產(chǎn)方式。但是,考慮到企業(yè)對(duì)于生產(chǎn)技術(shù)靈活性的需求,在技術(shù)成型的同時(shí),應(yīng)為其設(shè)置一定的可操控空間。即可以自由的調(diào)節(jié)部分參數(shù),以高效率的完成工業(yè)生產(chǎn)工作。與此同時(shí),從加工材料技術(shù)成型的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看,企業(yè)還需要準(zhǔn)確的把握時(shí)代性。嚴(yán)格意義上來(lái)講,雖然技術(shù)革命可以推動(dòng)時(shí)展。但是,時(shí)代的需求,也是技術(shù)革命主要?jiǎng)右蛑?。企業(yè)先天使命在于獲取收益,市場(chǎng)是獲得收益唯一源泉,而市場(chǎng)則受到時(shí)代主導(dǎo)和控制。因此,歸根結(jié)底,企業(yè)必須在考慮時(shí)代性基礎(chǔ)上,才能夠達(dá)成理想收益。
3非金屬材料的初步制作和控制工程模具再次加工工藝
近年來(lái)在模具的制作上,開(kāi)始大量使用非金屬材料。原因在于:第一,非金屬材料雖然坑熱和抗壓性較低,但是材料的成本遠(yuǎn)低于金屬;第二,非金屬材料制作成本較低,并不需要采取過(guò)于復(fù)雜的制作工藝實(shí)現(xiàn);第三,非金屬材料能夠避免導(dǎo)電的發(fā)生,故而適合一些特殊生產(chǎn)環(huán)境。然而,非金屬材料雖然有時(shí)明顯,仍舊存在著一些問(wèn)題,以下具體來(lái)看:首先,非金屬材料制作較為復(fù)雜。較比于金屬材料來(lái)看,非金屬材料需要復(fù)雜的元素構(gòu)成。因此,除了多項(xiàng)工藝的銜接外,還需要完整的處理系統(tǒng),以保證元件能夠得到正常使用。舉例來(lái)看,注射成型技術(shù)是目前廣泛使用的手段,具備良好的液態(tài)材料處理能力,并使材料整體發(fā)生良好的轉(zhuǎn)變。而該技術(shù)的處理方式便十分復(fù)雜,首先必須配比結(jié)構(gòu)穩(wěn)定液態(tài)材料,再采取加熱技術(shù),將材料控制在穩(wěn)定溫度區(qū)間上,再以注射形式,改變現(xiàn)有材料的結(jié)構(gòu)。之后需要添加一些制劑,根據(jù)材料的特性,可以選擇放入加速凝結(jié)或延緩凝結(jié)的制劑。待材料完全冷卻后,獲取所要使用的元件。事實(shí)上,該方式與非金屬材料模具的制作工藝相同。由此也可證明非金屬材料處理的復(fù)雜性。其次,物理擠壓處理方法。一些原材料由于熔點(diǎn)過(guò)高,或多材料熔點(diǎn)差異等問(wèn)題,難以采用熱熔方法處理。故而,對(duì)于一些特殊材料,會(huì)選擇物理擠壓的方式。但是,并不是每種材料韌性,都能夠承受物理擠壓。故此,物理形式雖然可以作為輔助手段,但局限性頗大。最后,基于上述兩種形式實(shí)現(xiàn)材料操作。液體和擠壓的方式,都存在著局限性。因此,可以采用兩種方式結(jié)合,例如對(duì)液體實(shí)現(xiàn)加壓冷卻,如此便無(wú)需考慮材料的韌性問(wèn)題。
4結(jié)束語(yǔ)
科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,將有效促進(jìn)材料成型領(lǐng)域和控制工程模具進(jìn)步。但是,由于相關(guān)領(lǐng)域的不完善,或會(huì)影響到上述領(lǐng)域,在工業(yè)生產(chǎn)所發(fā)揮的作用。因此,本文進(jìn)行技術(shù)層面分析,希望能夠?yàn)槠浒l(fā)展略盡綿薄之力。
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