金属材料论文范文

导语：如何才能写好一篇金属材料论文，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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1.1一维的研究历程作为机械系统的基本构件的一维纳米结构,其理论和实验研究受到世界范围内的广泛关注.在过去，由于纳米丝的力学实验受到实验环境的制约,在普通的实验室无法进行,然而计算机模拟可以通过原子运动的演化过程展示纳米结构的变形情况及其内在机理,有效弥补了这一缺陷.

1.1.1中国科学技术大学教授倪向贵等众多科学家对纳米铜丝、纳米镍丝、等进行了拉伸过程的模拟实验,重点放在纳米结构与能量应力变化的模拟研究上面,以及表面效应如何影响单晶纳米材料的整体力学和原子运动的各种行为,根据反复的实践和精确的计算，终于研究出了纳米材料的破坏失效原理.这一实验同时也表明通过建立模拟模型和有效的计算方法能非常有效地模拟纳米金属材料在微观方面的变化过程.

1.1.2梁海弋等一批科学家利用EAM原子势函数的相关原理模拟研究了纳米铜丝的拉伸性能.结果表明，截面的变化对直接影响纳米丝拉伸性能.这是由于表面原子松散,纳米丝的表面张应力等综合因素造成的.而且拉伸强度会随着纳米丝截面减小而提高，同时会推迟屈服和增加初始拉伸模量的软化程度.

1.2二维的研究历程在纳米薄膜的制备研究过程中,得出了很多薄膜生长现象,人们需要对其从理论计算上进行科学的解释.日本的Huang等一批科学家对Au原子在MgO表面（100）点缺陷处的团簇生长进行了模拟实验,同时也进行了Au原子扩散聚集对成膜的模拟研究;通过研究得出，原子的几何形状会随着扩散力的不同以及能量的不同而发生变化.我国知名科学家张庆瑜在分子动力学研究的基础上建立了气相沉积原子动力学模型,同时采用MonteCarlo方法对Au外延薄膜的初期生长过程也进行了模拟研究,指出了薄膜外延生长会随基体温度的变化而发生怎样的变化.刘祖黎等一批科学家采用MonteCarlo模型探索出了Pt/Pt（Ⅲ）薄膜生长初始阶段岛的形貌与基底温度之间的具体关系.模型中充分考虑了吸附原子扩散、原子沉积与蒸发等过程,与过去的模型不同的是采用Morse势来计算粒子之间的相互作用,并详细充分考虑了临近和次临近原子所产生的影响.研究结果表明,岛的形貌随基底温度的升高,从一个分形生长到凝聚生长的变化全过程.通过进一步的深入研究表明,岛的形貌和基底形貌两者之间的关系会随着基底温度的升高发生显著的变化,而基底温度低时,岛的形状与基底形貌没有任何关联.

2目前计算机模拟研究需要解决的问题

一般来说，纳米金属材料的计算模拟方法所采用的大多都是原子级模拟技术,它是将纳米金属材料作为数量较多的单个金属原子的集合体,并且将每个金属原子当作彼此独立的研究单元来进行模拟实验,然后通过统计力学和经典力学对其进行规律性的描述,并预测纳米金属材料的微观结构以及功能.但是由于纳米金属材料自身结构非常复杂，以及它对周围环境无法得到迅速的反应,所以目前还无法运用相关的模拟技术来得到理想的答案.本人建议可以从以下方面进行努力：

2.1选定模拟算法在进行纳米金属材料分子动力学的模拟实验中,应当是对包括金属、氧化物、金属氧化物等一系列的多原子体系实验.因为原子间的作用是一个多体效应,在这个效应当中所有的粒子会全部聚集到一起,是无法采用解析的方法进行求解的.这时我们可以选用有限差分方法来进行求解,目前运用的最多的包括：蛙跳法、预测-校正算法和Verlet算法三种类型.值得注意的是，虽然目前的计算机技术发展迅速,但是纯粹依赖提高单个CPU的计算速度根本就不能满足越来越繁琐的计算需要,鉴于此，我们可以考虑进行并行化进行计算，这样会更加有效.

2.2要充分考虑粒子间的相互作用微观粒子的运动本来是需要使用量子力学来进行描述的,但纳米金属材料的结构与性能往往会涉及到大量微观粒子而且还是多体作用,因此用量子力学第一性原理来对粒子间相互作用求解并非易事,而绝大多数模拟认为粒子的运动遵循牛顿力学规律,因此可以考虑采用半经验的原子间相互作用势来对粒子间的作用进行描述.一般来讲，势函数是否可靠决定了一个分子动力学模拟能否成功.原子或者离子间的相互作用势越复杂、拟合性质越多就越与实际的相互作用接近,不过越复杂的相互作用同时也会加大计算量和模拟量,因此在构建或使用原子间相互作用势的过程中,应根据所要研究的问题的具体情况,选择既能反映相互作用的本质,又可以在计算上切实可行的相互作用势.

2.3处理和分析模拟结果找到一种合适的分析模拟结果的方法对于计算机模拟来说是至关重要的.通常情况下，模拟的轨迹文件只包含了各个粒子的位置、速度和力的相关信息,因此一定要对这些信息进行有效的处理以后才能得到想要的物理量.而计算机模拟走向应用的关键之处在于，找到合适的方法处理结果,将宏观现象与微观轨迹进行有机联系.模拟结果的处理无疑会是一个非常复杂的过程,其重点问题是要从MD模拟的轨迹文件中讲可与实验直接比较的统计量提取出来.除此之外,轨迹中的坐标信息对于分析结构体系信息也十分重要,而这却是非常耗时的工作过程.

3结束语

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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

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一般情况下，对于晶界工程进行形变热处理工艺的途径主要有变形、退火，而对于工艺系数的控制需要对多晶体金属材料的变形量、退火时间和退火温度等进行科学合理的控制。为了能够使金属材料的晶粒更加得到细化，可以采用对金属材料进行轧制等变形工艺进行加工，采取这一变形工艺还能够促使在接下来的退火过程殊晶界的产生。如表1所示，就是在晶界工程中采取的形变热处理工艺的总结表格。1．反复再结晶。反复再结晶指的是对金属材料采取20%～30%的形变工艺以及使用再结晶退火工艺，同时对其形变和再结晶退火过程进行反复多次，其中，再结晶退火的时间要控制在20min以内。2．单步再结晶。单步再结晶就是指对金属材料采取50%～70%的中等变形工艺之后再使其处于较高的温度下进行短时退火，一般来说短时退火的时间在1～2min内。3．反复应变退火。反复应变退火指的是对金属材料采取2%～6%的微小变形之后再让其置于较高温度下进行短时退火的工艺，也可以是当金属材料进行微小变形之后使其在比较低的温度下进行长时间的退火工艺。其中，高温下的短时退火时间要求控制在几分钟之内，而低温下的长时间退火则要求有1～20h，并且退火处理的过程要求要进行反复多次。由于反复应变退火产生的变形量比较小，而在退火的过程中却很难再对金属材料的再结晶提供所需的驱动力，这样一来就无法使金属材料出现再结晶的情况，因此可以说，此工艺实际上是属于一个回复、重复、反复的过程。4．单步应变退火。单步应变退火指的是对金属材料进行6%～8%的较小变形或者是充分利用金属材料中所剩余的应变力作为进行退火工艺的一个驱动力，将其置于低温下进行长达数十小时的退火过程。通过采用以上几种工艺都能够使晶界的移动性得到明显的提高，从而有助于特殊晶界的产生，并且最后使金属材料的性能得以明显提高，由此可见，由于受到不同变形量所具有的形变以及之后热处理工艺之间的不同的影响，要想更好地使晶界工程得以实现，最好的途径就是对以上几种工艺进行综合性的复合运用。

二、晶界特征分布的优化工艺

(一)晶界特征分布的优化工艺判断。对于金属材料是否已经完成了晶界特征分布的优化，若是单凭低ΣCSL晶界所具有的比例来判断是不够科学和不具充分性的。这是由于在特殊晶界中，其所具有的较高比例会因为对一般较大角度的晶界网络无法进行阻断的时候，那么金属材料的晶界特征分布优化就无法达到效果，就无法对晶界所具有的开裂、腐蚀等性能进行提高，同时，对于特殊晶界来说，并不是在任何条件下都能够将其的特殊性能进行表现。因此，这就要求对特殊晶界的比例、网络结构和特性等进行综合性的考虑，才能够对晶界特征分布优化工艺的效果进行科学合理全面性的准确判断。

(二)晶界特征分布的优化工艺研究的发展。20世纪60年代以来，材料科学得到了快速的发展，人们对于晶界的结构和行为也都有了更加深入的研究，从中获得了有关于晶界结构和晶界特征的重要数据信息。但是一直以来对于多晶体金属材料性能的应用大都局限于细化晶粒上，直到20世纪80年代中期，才开始有科学研究者提出了晶界特征分布这个概念，同时提出的概念还有“晶界设计”。经过了科学研究人员几十年来的不懈努力和研究，在铝合金、奥氏体不锈钢、镍基合金、铜合金等各种金属材料中所采取的晶界特征分布优化工艺都获得了重大的突破和发展。

三、结语

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明确将无机非金属材料专业的培养目标定位在地方经济建设需要的无机非金属材料工程高级应用型人才,突出“一定基础知识支撑、适当宽度专业口径、突出某一专业方向、强化专业实践能力、博专共存、以专为主、长短兼顾、持续发展”的特点，强调知识、能力和素质的协调发展，强调学生的工程实践能力的培养与培育。通过教学计划、教学内容、教学方法和教学手段的改革，突出工程实践教学，强化实践技能的培训；确保学生工程实践能力的提高。无机非金属材料工程专业的人才培养方案在修订后开设了两个培养方向：

（1）传统无机非金属材料方向（硅酸盐及耐火材料），培养学生利用高新技术提升传统产业（水泥、玻璃、陶瓷、耐火材料等），在节能减排的技术改造中发挥作用。

（2）新型无机非金属材料方向。加强学生对“广泛材料”了解、认识、掌握的培养模式，通过对先进陶瓷材料、复合与功能材料、薄膜与微晶玻璃、材料表面改性等课程学习，在自主择业中能快速适应新材料领域的工作环境。我专业在这两个培养方向上，形成了以国家、企业需求为牵引，将材料基础研究与新材料应用开发相结合的特色发展模式。

2以应用型人才培养目标为中心，优化无机非金属材料工程专业课程体系

根据市场需求和学科发展，即主动适应社会发展，做到“一个专业，两个方向，自主选择”。“自主选择”，即强调学生个性发展，增加选修课和选修覆盖面，使学生有更大的自主选择空间。在此指导思想下，对无机非金属材料专业课程体系进行优化。

1）公共基础平台。按照教育部工科大学生培养要求由学校统一设置，分为必修课和选修课，该平台提供了工科大学生应掌握的基本知识和人文素质。

2）专业基础平台。分为必修课、无机非金属材料工程一级学科基础课程、无机非金属材料工程二级学科基础课程。该平台的设置可使学生掌握材料工程师所需的基础知识和基本理论，为后续课程学习奠定基础，对学生考研也有很好的作用。

3）专业课平台。分为：

（1）专业方向限选课，此为无机非金属材料工程专业的特色，学生在三年级自主选择，分传统无机非金属材料方向和新型无机非金属材料方向进行学习。

（2）专业任选课，专业任选课中的基础课程可以使学生加强材料工程专业知识。无机非金属材料专业学生就业的企业，既有新材料企业，也有水泥、玻璃、陶瓷等传统企业，因此在第六学期开始开设就业针对性强的课程，能有效增强学生就业能力。

4）实践平台。分为：通识实践课、学科实践课、专业特色实践课（分两个专业方向）、毕业设计（论文）。

3总结

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1.实践教学内容不完善

金属材料工程专业的核心专业课是《材料科学基础》、《金属材料学》、《热加工工艺》、《材料力学性能》及《材料分析方法》等。目前实验教学及实习等实践教学内容均与这些理论课程密切相关，而且实验内容以验证型实验为主，例如《铁碳合金平衡组织观察》、《钢的热处理组织观察》等，大多数学生认为，通过这些课程实验，学会了利用显微镜识别金属材料的微观组织的能力，掌握了一些材料性能测试方法等，但是，目前的实验教学内容涉及的综合型及设计型实验内容相对较少，而这些实验内容是综合利用所学理论知识设计实验工艺并进行相关实验研究等，以培养学生的思维创新能力和分析问题、解决问题的能力。此外，金属材料工程专业毕业生的追踪调查表明，大多数毕业生从事与本专业相关的工作，但是还有从事与金属材料相关的冶炼及材料的成型与控制相关的工作。由于目前实验课程教学缺少综合型及交叉学科的相关实验教学内容，影响了学生在相关专业的工作岗位上的实际操作技能。调查研究表明大多数学生认为大学实践教学应该涉及到交叉学科内容，根据目前金属材料工程专业培养方案课程设置，开设了材料成型与控制及钢铁冶金相关的课程，如《轧制原理及工艺导论》、《钢铁冶金概论》等，因此可以开设与钢的冶炼、模拟轧制等相关的实验。这样有利于拓展学生的知识面，从而使得学生毕业后能够扩大就业面，增强社会适应性。如果实践教学的内容不完善，会影响学生在相关专业领域的就业前景，从而降低就业率。

2.实践教学质量不高

实验教学质量不高的原因是多方面的：实践教学系统及内容不完善、实验设备条件及环境因素等。简单的验证性实验教学，由于没有太多的新意，学生在实验过程中缺乏积极性、主动性，被动按照实验程序完成任务，学生的思维能力得不得培养。而实验设备条件也会影响实验教学质量。例如学校的大型精密设备，例如透射电子显微镜、扫描电子显微镜及X射线衍射仪等大型设备，由于需要培训上岗，因此，学生也只能是观摩而不能动手操作，只是观看实验老师的演示性实验，这样实验对所学课程的帮助意义并不是很大，学生到了企业，遇到这种大型设备还是不会马上上岗进行操作。目前金属材料工程专业本科生实习是实践教学的重要环节。主要有认识实习及针对热加工工艺相关课程的生产实习，实习场所主要安排在钢铁冶金相关的企业，但是由于大多数企业基于安全、效益、保密等方面考虑，不允许学生参与实际操作，学生只能看到表面现象，不能了解生产内容的实质性工艺及相关参数。大多数情况下，学生实习完后的感觉就是走马观花。因此，到企业中参加生产实习，学生得不到参与及动手操作的机会，更谈不上分析问题、解决问题及创新思维能力的培养了，因此严重制约了我国工程人才实践能力的培养。

3.实验教学设备不足

目前，大学扩招是普遍存在的现象，而扩招带来了相应的负面影响，给实践教学带来巨大压力，实践教学不同于课堂教学，老师在讲台上讲课，几十及上百学生可以同时在教室里听老师讲课。实践教学是培养学生动手能力的教学环境，是实践与理论相联系的教学环节。需要有一定的场地和设备支持，因此专业人数的增加，对设备及老师提出挑战，设备不足，学生实验就需要分批次进行，如果批次人数太多，达不到实践的预期效果，批次人数减少，老师的工作量大大增加。毕业论文（设计）过程，因为设备不足，学生要排队长时间等待，往往由于时间限制，很多学生随意得到一些结果，不考虑实验结果是否合理，放到毕业论文中凑数以达到毕业的目的。例如，金属材料专业学生毕业论文常常涉及钢铁材料的研发，需要用金相显微镜拍照微观组织，目前实验室就一台可以照相的设备，由于使用该设备人数比较多，不仅金属材料工程专业的学生使用该设备，材料成型与控制专业、冶金专业的学生往往也用到该设备，因此，毕业论文（设计）期间，学生要用到这台设备拍照，往往要等很长时间才能等到，而毕业论文工作时间是有限的，因此有些学生往往随便拍照几张，放到毕业论文中，有时拍出来的照片并不能反映真实的情况，所以就会影响到论文的分析总结等，从而影响毕业论文的总体质量。

二、实践教学改革探索

1.更新实践教学内容，融入交叉学科实践教学内容

完善的实践教学体系及教学内容，有利于全面培养学生的创新性思维能力、分析问题和解决问题的能力。研究表明高等院校课程实验教学内容要包括验证型实验、综合型实验及设计型实验，其中验证型实验基本是学生通过实验验证书本中的某种现象，该实验比较简单，学生实验过程只要得到与教材中相关的结果即可，但是，综合型实验和设计型实验是利用所学的理论知识，自己设计相关的实验条件，进行实验，并利用书上所学的理论知识分析实验结果，这两种实验对培养学生的分析问题及解决问题的能力最为重要，因此，在实际的实验教学中，应该增加与专业相关的综合型及设计型实验内容。金属材料工程专业的学生主要学习金属材料相关的性能与材料的化学成分、生产工艺过程等之间的相关性。因此，化学成分控制的冶炼过程，轧制冷却及随后的热处理过程都会影响最终的性能指标，这些环节涉及到冶金专业、材料成型与控制专业及金属材料工程专业。因此，金属材料工程专业实践教学内容不能仅仅局限在本专业领域，而应该考虑学科交叉，实践教学涉及到一些关于钢的冶炼、轧制等相关的内容，这样能够弥补本专业实践教学内容的不足，从而可以全面培养学生的思维能力、分析问题和解决问题的能力，增大学生就业面。

2.实习基地的建设，增加实践教学形式多样化

针对前面提到的实验教学质量不高，尤其是生产实习由于受到企业的限制影响了教学质量，需要对生产实习的教学形式进行改革。学生一方面去企业参观，另一方面，要建立与大生产相似的工作环境，例如校内实习基地建设，将企业的设备小型化，学生可以根据企业的生产模式，针对某种产品进行工艺设计，然后动手操作制造，在该过程中，学生不仅要利用所学的理论知识制备相关工艺，同时可以学习设备的操作过程，实践过程中，训练学生思考问题及解决问题的能力。校内实习基地建设要明确目标，学生在学完《材料科学基础》、《材料热加工工艺》、《金属材料学》等专业基础课和专业课后需要到冶金厂生产实习，了解冶金产品热处理方法及高倍缺陷、低倍缺陷的分析方法，力学性能测试设备及方法等。根据金属材料专业实验室现有设备，购置一下小型设备及实验耗材，让学生在实验室根据冶金厂实际的分析检测方法对不同类型钢铁材料进行工艺制备、微观组织及缺陷分析等，在实习基地模拟大工业生产实验条件，这样可以弥补校外实习的不足，大大提高了实习教学质量。

3.增加实验设备投入，满足实践教学多样化需求

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[论文摘 要] 本文从三个方面论述了热处理工艺在提高金属零件的制造水平中的作用。

引言

在现代工业生产中，金属零件的制造是一个重要的环节，具有举足轻重的作用，因此提高金属零件的制造水平成为一项不可缺少的工作。而在金属零件的制造过程中，热处理工作又是提高其制造水平的重要措施。在设计工作中，正确制定热处理工艺可以改变某些金属材料的机械性能。而不合理的热处理条件，不仅不会提高材料的机械性能，反而会破坏材料原有的性能。因此，设计人员应根据金属材料成分，准确分析金属材料与热处理工艺的关系，制订合理的热处理的工艺，合理安排工艺流程，才能得到理想的效果，提高金属零件的制造水平。

在现代工业生产中，广泛使用的金属有铁、铝、铜、铅、锌、镍、铬、锰等。但用得更多的是它们的合金。金属和合金的内部结构包含两个方面：其一是金属原子之间的结合方式；其二是原子在空间的排列方式。金属的性能和原子在空间的排列配置情况有密切的关系，原子排列方式不同，金属的性能就出现差异。

为了得到更好的金属性能，满足制造和使用要求，我们将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度在不同的介质中冷却，通过改变金属材料表面或内部的显微组织结构来改变其性能，这就是金属材料热处理过程。

不同的热处理条件会产生不同的材料性能改变效果，下面从3个方面来说明热处理工艺在提高金属零件的制造水平中的作用。

一、提高金属材料的切削性能和加工精度

在各类铸、锻、焊工件的毛坯或半成品金属材料的切削过程中，由于被加工材料、切削刀具和切削条件的不同，金属的变形程度也不同，从而产生不同程度的光洁度。各种材料的最佳切削性能都对应有一定的硬度范围和金相组织。为了得到最佳切削性能，就要求被加工材料具有合适的组织状态，这就要用到预先热处理。

通过预先热处理，可以消除或减少冶金及热加工过程产生的材料缺陷，并为以后切削加工及热处理准备良好的组织状态，从而保证材料的切削性能、加工精度和减少变形。

举例1：齿坯材料在切削加工中，当齿坯硬度偏低时会产生粘刀现象，在前倾面上形成积屑瘤，使被加工零件的表面光洁度降低。而对齿坯材料进行正火＋不完全淬火处理，切屑容易碎裂，形成粘刀的倾向性减少。并随着齿坯硬度的提高，切屑从带状向挤裂状过渡，从而减少了粘刀现象，提高了切削性能。

举例2：铝合金在加工过程中，通常都是先经强化处理（固溶处理＋时效；时效），这样可以得到晶粒细小、均匀的组织，比铸态或压力加工状态的切削性能好，不仅改善了切削性能，而且同时提高了机械加工精度。

二、提高金属材料的断裂韧性

金属材料的断裂韧性指含有裂纹的材料在外力作用下抵抗裂纹扩展的性能。提高金属断裂韧性的关键是要减少金属晶体中位错，使金属材料中的位错密度下降，从而提高金属强度，而减少金属晶体中位错的一种重要方法，就是细晶强化，其原理是通过细化晶粒使晶界所占比例增高而阻碍位错滑移从而提高材料强韧性。而金属组织的细晶强化的过程实际上就是金属热处理。

在金属热处理过程中，当冷变形金属加热到足够高的温度以后，在一定的应力和变形温度的条件下，材料在变形过程中积累到足够高的局部位错密度级别，会在变形最剧烈的区域产生新的等轴晶粒来代替原来的变形晶粒，这个过程称为再结晶。再结晶晶核的形成与长大都需要原子的扩散，因此必须将变形金属加热到一定温度之上，足以激活原子，使其能进行迁移时，再结晶过程才能进行。

那么，对于不同的金属材料，我们就可以通过控制不同的热处理的温度，来提高金属材料的断裂韧性。

举例：在SY钢坯料上线切割适当的小圆柱，机加工后，选择在700℃，800℃，900℃、1000℃和1100℃在Cleeble-1500型热模拟试验机上以5×10-1的变形速率保温30s压缩变形50％，然后在空气中冷至室温，再进行680℃×6hAC(空冷)的退火处理，再将压缩后的试样沿轴向线切割剖开，研磨抛光后用化学物质显示晶粒形貌。实验现象为：在700℃时，扁平的晶粒开始逐渐向等轴晶粒的形状变化。800℃变形的晶粒中等轴晶粒已经有少量出现，但仍然以变形拉长的晶粒为主。在900℃变形开始，晶粒突然变得细小，几乎全部为等轴晶粒，晶粒度达到YBl2级。在900℃以上．晶粒开始长大。因此，对此种钢来说，900℃左右温度进行热处理，可以提高其断裂韧性。

三、减少金属材料的应力腐蚀开裂

金属材料在拉伸应力和特定腐蚀环境共同作用下发生的脆性断裂破坏称为应力腐蚀开裂。大部分引起应力腐蚀开裂的应力是由残余拉应力引起的。残余应力是金属在焊接过程中产生的。金属在加热时，以及加热后冷却处理时，改变了材料内部的组织和性能，同时伴随产生了金属热应力和相变应力。金属材料在加热和冷却过程中，表层和心部的加热及冷却速度(或时间)不一致，由于温差导致材料体积膨胀和收缩不均而产生应力，即热应力。在热应力的作用下，由于冷却时金属表层温度低于心部，收缩表面大于心部而使心部受拉应力：另一方面材料在热处理过程中由于组织的变化即奥氏体向马氏体转变时，因比容的增大会伴随材料体积的膨胀，材料各部位先后相变，造成体积长大不一致而产生组织应力。组织应力变化的最终结果是表层受拉应力，心部受压应力，恰好与拉应力相反。金属热处理的热应力和相变应力叠加的结果就是材料中的残余应力，正是其存在造成了应力腐蚀开裂。

举例：金属热处理中，通过控制淬火冷却速度，可以显着地控制淬火裂纹，为了达到淬火的目的，通常必须加速材料在高温段内的冷却速度，并使之超过材料的临界淬火冷却速度才能得到马氏体组织。就残余应力而论，这样做由于能增加抵消组织应力作用的热应力值，故能减少工件表面上的拉应力而达到抑制纵裂的目的。

3、结论

金属材料的热处理在机械零件制造中占有十分重要的地位，在金属材料加工的整个工艺流程中，如果将切削加工工艺与热处理工艺进行密切配合，将有效地提高金属零件的制造水平。

参 考 文 献

[1] 雷声，齿轮热处理变形的控制.机械工程师.2008年5期.

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1、会议主要内容

1)材料的断裂与循环形变的晶体学

2)断裂与疲劳损伤的微细观方面

3)金属材料的断裂与疲劳行为

4)非金属材料与新型材料(包括工程塑料、生物材料、建筑材料、陶瓷、复合材料、金属间化合物，纳米材料等)的断裂与疲劳行为

5)环境对材料与结构的断裂与疲劳的影响

6)载荷谱和随机载荷下材料与结构的疲劳与断裂

7)材料和结构的疲劳寿命估算、可靠性、延寿及老龄化分析

8)计算断裂力学、实验断裂力学、概率断裂力学及可靠性

9)线弹性弹塑性断裂、界面断裂、动态断裂

10)断裂与疲劳研究的新方法和新理论

11)材料疲劳与断裂研究中的实验及测试技术

12)抗断裂与疲劳的设计技术

13)断裂与疲劳的的失效分析

14)断裂与疲劳理论的典型工程应用

15)断裂与疲劳分析软件及材料数据库

2、会议征文

凡未经正式刊物发表，与材料的疲劳和断裂领域相关的研究成果、学术观点、工程经验、设想及建议等均可以论文形式应征。应征论文必须论点鲜明、论据充分、数据可靠、文字流畅、图表清楚，一般约为5000字以内（3页），计量单位要严格执行《中华人民共和国法定计量单位》中的有关规定，并附word文件类型的软盘、email word文件到会议秘书处或在线投稿。论文经专家审阅后给予书面答复。经评审合格的论文将在《机械强度》杂志（增刊）上正式出版。接到论文录用通知和论文收费通知后汇交会议注册费600元(学生400元)和版面费600元/篇到《机械强度》杂志社，每超过一页加收200元。不交会议注册费和版面费的论文，将不编入论文集（期刊）中。已经录用的稿件将付一定稿酬。没被录用的稿件恕不退回，请自留底稿。

欢迎全国各地从事相关专业的专家学者、科研人员、高校师生踊跃投稿，同时也欢迎暂无论文但对会议感兴趣的社会各界人士参加会议。

3、会议地点

会议地点在厦门市鼓浪屿别墅酒店(厦门市鼓浪屿鼓声路14号，电话：0592-2062418；传真：0592-2060165), 会议不安排接站，请注意到厦门后，一定要到厦门旅游客运码头上船。会议期间食宿自理。

4、重要日期

提交论文摘要截止日期： XX年3月30日

提交论文全文截止日期： XX年5月1日

论文录用通知： XX年6月1日

汇交版面费截止日期： XX年7月15日

会议召开日期： XX年11月10-13日

5、技术展示和产品宣传

欢迎在本次会场内设置与会议内容相关的宣传广告（以材料、图片、样品和软件为主）。

6、特别提示

本次会议将邀请日本和我国知名专家学者就疲劳与断裂的研究现状和发展动态等方面作若干专题报告。

7、应征论文参考格式

“机械强度”的论文格式：题目、作者、工作单位、摘要（250字），关键词（5-8个），中图分类号，英文题目，作者名字的汉语拼音和工作单位的英文译文，以及文章的英文摘要和关键词，引言，正文，参考文献。

由于“机械强度”被美国工程索引和英国的“科学文摘”等收录，为了便于国际著名检索刊物和其它信息机构采用，英文摘要应详细，尽可能反映文稿的主要内容，具有独立性和自含性，即不阅读全文就能获得所论述的主要信息；避免使用第一人称，应包括目的、过程及方法，结论三部分。字数不得少于900个印刷符号。

参考文献格式如下：

编号 作者（姓列名前）. 论文题目.刊名，出版年，卷号（期号）：起-止页码

编号 作者（姓列名前）. 书名.版本，出版地：出版单位，出版年. 起-止页码

文中图表附最具代表性的,并一律安排在正文中.图表题请附中英文对照稿。

稿末写明作者的性别、出生年月、民族、籍贯（包括省、市、县名）、单位、职称、职务、学位、学术简历、研究领域和主要成就；详细通讯处、e-mail、电话及传真号。

8、会议主办：

篇8

关键词：冷脆转变，脆性断裂机理，低温脆断

 

1.前言

钢的低温脆性断裂是钢结构最危险的破坏形式之一，原因是断裂瞬间发生，断裂时无明显的塑性变形，而且构件破坏时其承载能力很低。实际工程中钢结构，如压力容器、船舶、桥梁等，由于低温脆性造成的脆断事故时有发生，造成巨大损失[1]。

2.低温冷脆特点及其影响因素

当温度降低到某一程度时，金属材料的冲击吸收能量明显下降并引起脆性破坏的现象称为冷脆。

金属的低温脆断具有以下特点[2]：

（1）断裂时所承受的工作应力低。

（2）脆性断裂时，裂纹的扩展速度极快，且脆断之前无任何预兆。

（3）材料脆断温度通常接近材料的韧脆转变温度。免费论文，脆性断裂机理。

(4)脆断常起源于构件自身存在缺陷处。

（5）脆性断裂的宏观断口平齐，断面收缩率小，外观上无明显的宏观变形特征。

影响金属冷脆的主要因素有以下几个方面。

（1）晶粒度 当晶粒尺寸大于冷机晶粒尺寸时，结构会产生脆性断裂。因此，晶粒细化有助于提高材料抗低温脆断的能力。

（2）晶粒结构 体心立方晶格金属及其合金或某些密排六方晶格金属及其合金，特别是工程上常用的中、低强度结构钢有明显的冷脆现象，而面心立方金属及其合金一般没有低温脆性现象。免费论文，脆性断裂机理。

（3）形变速率 提高形变速率使材料脆性增大韧脆转变温度升高。一般中、低强度钢的韧脆转变温度对形变速率比较敏感，而高强度钢、超高强度钢则较小。

（4）板厚 板厚的增加，脆性转变温度提高[3]。

（5）钢的化学成分及组织当C<0.25%热轧碳钢冲击脆性转变温度TC的经验方程[4]：

（1）

式中Nf为固溶的自由氮量（%）；P为珠光体的百分比；Si为硅的重量百分比；d为晶粒尺寸（mm）。

3.低温脆性断裂的过程及机理

钢具有强度高、塑性和韧性好等特点，这些特点保证了钢结构具有较好的工作可靠性。但是在低温的条件下，钢的塑性和韧性降低，提高了钢结构发生脆断的可能性。免费论文，脆性断裂机理。

3.1低温脆性断裂的过程

钢的脆性断裂过程大致分为三个阶段[5]：

（1）裂纹产生前的准备阶段——主要为钢晶格内部的初始塑性变形；

（2）裂纹的产生——通常为钢晶格间损伤的宏观集中表现；

（3）裂纹向整个构件界面的横向发展。

3.2材料脆性断裂理论

自二十世纪20年代开始，世界上很多学者致力于脆性破坏领域的研究，形成了很多理论流派。免费论文，脆性断裂机理。

（1）经典力学理论 该理论是建立在塑性剪切和脆性断裂的基础上，能解释几乎所有与脆性断裂现象有关的影响因素；主要通过试验研究金属等多晶体材料在不同应变状态下的破坏。

（2）脆性断裂的位错理论 晶体原无裂纹，在应力作用下，材料发生解理断裂的理论，即位错理论。位错理论解释了脆性裂纹的成核和长大问题。

（3）能量理论 该理论从能量储存和释放的观点来解释脆性破坏。不考虑裂纹的产生，而是在构件含有裂纹的前提下研究其发展，并认为裂纹的发展是由储存在其周围的势能促成的。虽然在金属结构设计中不容许裂纹的存在，但是能量理论及其最活跃的分支——线性破坏力学，能成功地解决脆性破坏的有关问题，并在工程中应用。

4. 低温脆性断裂的实验手段极其评定指标

世界各国对结构材料的低温脆性问题长期以来做了大量的研究工作，提出了不少低温脆性评定指标和试验方法。

4.1低温拉伸试验

低温拉伸试验需要一个低温环境，且在低温下材料的性能发生变化.因此，与常温拉伸试验相比，除需要设计低温箱外，其它仪器、设备及参数也需要重新设计选择[6]。

由于断面收缩率和延伸率对试样温度不敏感，国内外学术界普遍认为光滑试样低温拉伸的延性指标不能用于反映低温韧性 [7]。

4.2低温冲击实验

冲击实验的实验方法有很多，在低温时常使用夏比缺口冲击（Charpy notch impact）试验，特别是系列温度冲击实验来评定材料的低温脆性。

4.3韧脆转变温度

确定材料韧脆转变温度的标准较多，常用的有能量准则法、断口形貌准则法、侧膨胀值法等。免费论文，脆性断裂机理。

(1) 能量准则法（ETT）

以某一固定能量来确定韧脆转变温度，在冲击吸收能量一温度曲线上平台与下平台区间规定百分数(n)所对应的温度，用ETTn表示。一般取最大冲击值的一半所对应的温度，或取最大冲击功与最小冲击功的平均值所对应的冲击温度为韧脆冷脆转变温度，即ETT50。

(2) 断口形貌准则法（FATT） 一组在不同温度下的冲击试样冲断后，对断口进行评定，在脆性断面（放射区）率一温度曲线中规定脆性断面率(n)所对应的温度，称为断口面积转化温度，用FATTn表示。一般以冲击试样断口上出现50%纤维状断口时的温度FATT50作为冷脆转变温度。此种方法的误差较大，FATT主要反映冲击断裂时裂纹扩展过程中的断口形貌在韧脆程度上的差别。缺口试样冲击值包括裂纹萌生功、裂纹扩展功；冲击值对缺口尖锐度敏感，而FATT对缺口尖锐度并不敏感[9]。FATT不能对裂纹扩展抗力以定量的评价，不同材料，当FATT温度相同时，裂纹扩展功可能相差很大。

（3）侧膨胀值法（LETT）在冲击吸收能量一温度曲线上平台与下平台区间某规定侧膨胀值所对应的温度，用LETT表示。免费论文，脆性断裂机理。

4.4 评定钢材止裂韧性

日本焊接工程协会提出用Charpy-V实验来评定钢材止裂韧性问题。依据弹性断裂力学而采用的断裂力学实验；用于评定材料断裂韧性的指标有JIC、COD、KIc。J积分试验法测得的材料的延性断裂韧度，裂纹张开位移（COD）实验测得的δC,可以用于材料韧性的相对评价。

平面应变条件的断裂韧性指标KIc，可以直接用于设计计算。如果金属材料中存在一定形状、尺寸的缺陷，在外加应力作用下其应力场强度因子KI低于材料的KIc值，则是安全的。金属板材表面裂纹断裂韧度KIe值，则反映了金属板材在线弹性平面应变状态下阻止表面裂纹启裂的能力。

参考文献：

[1](苏)柯舍列夫著；吴孝隆译，工业金属材料低温机械性能手册

[2]涂铭旌低温脆断规律及机理

[3]王晓丽浅谈焊接因素对低合金结构钢冷脆性的影响

[4]日本钢铁协会，日本金属学会《钢の强韧化》

[5]王元清钢结构在低温下脆性破坏的研究

[6]张德勇、李光明DL-1低温拉伸试验装置的设计

[7]戒忠良、朱栋梁：低温脆性指标评定，1979.3

[8]金属力学及工艺性能试验方法国家标准汇编

[9]鄢文彬、涂铭旌，西安交通大学学报，1984.No.6.41-49

篇9

 

我国高等学校从2005年开始进行工程教育认证工作，目的是为了培养适应国内及国外社会需求的大学本科毕业生，高校工程教育认证的宗旨是促进我国高校学生毕业后的工程师跨国执业。工程教育认证源自《华盛顿协议》，该协议提出了工程专业教育认证的标准，是国际工程领域对高等学校工科毕业生工作能力公认的权威要求。协议是由美国、加拿大、英国、澳大利亚、法国等正式成员国和一些预备成员国共同组成，直到2013年6月，我国成为该组织第21个成员国，但目前还是预备成员国。工程教育专业认证是以学生培养目标和毕业要求为导向的合格性评价，对我国高校教育的要求是要以学生为本、目标导向和持续改进三个方面[1]。

 

做好认证准备重要的是先要了解认证的标准并以此进行改善。认证以学生为中心，以培养目标和毕业要求作为导向，所有课程都以达到培养目标和达成毕业要求作为导向来进行。最近几年，我国高校每年有将近十几万的金材毕业生踏入社会，为相关金属材料行业的飞速发展提供了重要的人才支持。但同时，金材毕业生与企业实际需求之间的矛盾非常突出，怎样使金材毕业生满足企业的需求已成为中国金材科技与工业发展的焦点问题。针对工程教育认证对学生毕业的要求，借鉴国内外一些设立本专业高等学校的经验，这里提出了《金属材料学》这门课程改革的一些大体思路和基本方向，主要有以下三个方面，目的在于培养学生的实践能力和提高其综合素质。

 

一、结合通用标准毕业要求，优化教学内容

 

《金属材料学》课程内容主要分为三部分：金属材料合金化基本理论;金属材料成分、组织、工艺、性能特点及应用(结构钢，工具钢，特殊钢，铸铁，有色金属);新型金属材料。本课程的特点是内容多且碎，同时与其他课程如材料科学基础、热处理原理与工艺、材料力学性能等课程联系紧密。工程教育认证中通用标准对毕业生的要求是，强调学生掌握工程专业知识，能够应用工程科学的基本原理，研究分析解决复杂工程问题，以获得有效结论，并能够体现创新意识。

 

结合认证对毕业生的要求及本课程内容特点，优化教学内容的具体做法如下：

 

1.以材料科学研究的五大要素为主线。《金属材料学》在金属材料工程专业知识结构中占有很重要的地位，是学生进入社会从事本行业工作使用最多的专业知识，具有科学性、使用性和经验性的特点。教学过程中应抓主线，始终以材料科学的五大要素：成分、组织、工艺、性能与应用为主线讲解，在看似抽象、复杂、枯燥的内容中寻找到其内在、实质性的规律。阐明材料成分与工艺特点，强调材料组织、性能、结构及应用之间的相互关系，使学生掌握各类材料的成分设计、性能特点、适用范围、热处理工艺制订等方面的内容[2]。

 

2.培养与提高学生分析及解决问题的能力。围绕金属材料合金化概论的主线及各种材料成分性能与设计思路，结合金属材料冷、热加工工艺、微观组织、力学性能及实际生产应用举例，体现出本课程的综合性与实用性特点;在讲授每章节内容时，要紧密结合具体实际生产实例，每章节最后有主要内容概括及习题。教师结合生产科研实际，讲解一些材料在生产中的具体服役条件，对性能的要求，生产加工路线，组织与性能的对应关系，在实际生产中会出现什么问题，怎样解决问题;采用启发式教学方法，经常质疑提问，促使学生主动进行思考，培养学生分析与解决问题的能力。

 

3.教学内容持续改进。《金属材料学》课程中涉及的内容以传统黑色金属材料为主，但许多实际生产中涉及的新材料及新工艺等在教学内容中也有所体现，如微合金钢、抗震钢、塑料模具钢、硬质合金、复合材料等[3]。同时，有些内容需要及时更新，如低碳马氏体结构钢、新国标及新钢种的牌号等。每一章教学内容都应有对新材料及应用的讲解，拓宽学生知识面，适应现代科技的发展。注意教学内容的前沿性，应在讲述每类材料时都向学生介绍该类材料的发展、涉及的新技术、新工艺，以适应新时期科技发展对人才培养的要求。

 

二、以学生为本，改革教学方法，理论与实践相结合

 

传统教学教师教学目标与学生毕业要求之间的关系得不到重视，再者近几年高校扩招及教师科研导向，高等学校的教育流于简单化、形式化。工程教育认证以学生为根本，高校的教学是否可以培养学生在毕业5年后面对复杂环境的能力，针对工程专业认证对教学的要求，教学方法改进如下：

 

1.积极进行课堂讨论，以学生为主体，充分发挥学生的自主能动性。预先布置问题，学生经过查找、准备资料，经过学生相互讨论，提出问题的解决方法，最后由教师归纳总结[4]。

 

2.教学内容与生产实际及科研相结合，进行案例教学、实例研讨，培养学生的工程意识，激发学生学习专业课的兴趣。

 

3.每一章课后布置有一定难度的作业，作业少而精，学生须通过查阅资料、分析总结后完成。学生可以以小组为单位合作完成，充分调动学生的主动学习积极性，提高课堂教学交流互动性，锻炼学生发现、寻求解决问题的能力，培养提高学生自主学习能动性。

 

4.加强实践教学及工程实训环节，加强综合能力的培养[5]。在工程实训课中增加综合教学环节，学生针对零件的实际性能要求，选材并制定可行的工艺方案，然后进行现场实际操作实施工艺方案并检测各项性能，最后得出结论。

 

5.结合到工厂实习，使课程的相关内容具体化。组织学生到国内一些先进企业进行生产实习，参与现代企业生产流程，使同学能够将生产流程中的热处理、校直、喷砂等与材料学科中的成分、工艺、组织、产品性能及应用相结合。

 

6.运用多媒体与微课。根据教学目的和学生的实际，采用合适的多媒体、微课与板书结合的方式，构建问题情境，比如在讲述高速钢的时候，利用多媒体及微课，可以很直观地表示高速钢凝固的组织形成过程，这对于促进学生理解与接受授课内容很有帮助，能获得较好的教学效果。

 

三、建立教学过程质量监控机制，改革考核方式

 

在专业认证体系中，培养目标不再是传统毕业时的要求，而是学生毕业五年时达到的实际工作能力，根据这个目标制定学生培养方案，再依此制定课程体系、师资队伍、教学内容等等。比如毕业要求要加强拓宽学生的国际视野，这要有相应的课程来保证，具体内容要由教师通过教学环节来实施，最后落实到考核环节[6]。

 

为了加强对学生学习过程的监督管理，对课程内容考核方式进行了改革。打破以往单一的笔试和考勤评定成绩的做法，对一些平时课堂发言讨论、实训、实验、课后作业、讨论等教学过程都随时给出相应成绩，结合期末考试最后给出综合成绩。改进成绩评定方法，怎样对学生进行综合考评是教学的重要环节，如果采取传统的笔试，学生必然要死记硬背所学内容，与实际联系不紧密，这样的考核不能培养学生理论联系实际的能力，针对这些弊病，考核方法采取论文教学实践和考试的形式，要求学生根据课程内容查阅相关文献，以小论文的方式综合分析相关问题，并进行课堂答辩，以此考察学生的学习积极性及主动性。开展教学过程质量监控，每一教学环节有相应的明确要求，通过教学环节、过程监控及质量评定促进毕业目标的达成;定期开展课程体系内容调整和教学质量的评价工作。

 

四、结语

 

文章通过《金属材料学》课程教学内容的优化，加强实践教学过程，改进教学方法，以合金化概论为核心，以成分设计—工艺—组织结构—性能—实际应用为主线，采用基本理论—专业基础知识—实际实践应用相结合的授课模式。以上措施提高了学生分析与解决问题能力，培养提高了学生实践与创新能力，为金属材料工程专业的工程教育认证奠定了基础。总之，只要教师和学生在教学过程师生互动，改变传统的教育教学理念，充分调动学生的自主能动性，培养学生发现、分析、解决问题的能力，用新颖的教育教学方式和前沿的知识引导他们去探求新的知识，增强学习的兴趣，满足工程教育认证对本专业学生的毕业要求。

篇10

论文关键词：材料美感　焊接肌理　概括和抽象　现代意识　民族化

论文摘要：哈尔滨是中国的焊接名城，在几年的研究探索过程中摸索了一些有关金属焊接艺术的独到特点，在这里着重探讨金属焊接雕塑艺术的创作方法。

1 这里所谈到的金属焊接雕塑与我们习惯认识上的金属雕塑不尽相同，传统意义上的金属雕塑泛指以金属材料来实现完成的雕塑作品，而这里所说的金属焊接雕塑指的是通过焊接的技术手段（而非传统意义上的铸造和锻造手段）来实现的雕塑作品，这类作品重点体现的是金属材料本身的美感和焊接过程中自然形成的焊接肌理之美，当然这并不是说这样的作品缺乏形式和内容，而是通过将其特有的美感与其独到的形式巧妙结合来实现创作目的。

其实金属焊接雕塑已经成为当代最具现代意义的艺术表现形式，其艺术语言在于注重作品的直接创作过程，并赋予其更加丰富的人文精神与审美内涵，它有力地拓展了雕塑创作的表现力和艺术感染力，发挥金属材料自身的质感特性自由地构思和制作，已成为现代雕塑进行创作的一个十分重要的艺术表现方式。

金属焊接雕塑的创作注重于艺术与材质的直接对话过程，其中材料的质感和焊接过程中形成的焊接机理是构成作品形态的关键要素，对实现其艺术价值和意义起到重要的作用，这也同时造就了金属焊接艺术雕塑的表现形式，即使表现具象形态，也侧重于能够发挥焊接艺术特有肌理的具象形态表现，如用拉丝焊接肌理来表现动物的毛发。

任何艺术作品的创作，都体现了不同艺术家的文化渊源，有着不同的艺术表现形式，而不同的表现形式又是不同的创作思想得以充分展示的保证和前提。鉴于目前金属焊接艺术在国内尚属起步阶段，在探索西方现代艺术语言过程中，研究西方现代艺术的理论是十分重要的课题。他们对西方现代艺术的文化思想产生重要的影响，其中柏格森的直觉主义哲学思想，高扬生命冲动的创造力，推崇能够让人直接体验生命冲动的开放社会，以直觉为认识真实和真理的唯一途径，以及现代艺术对生命的瞬间体验和制作过程的珍借，对破坏重组物质时空以获取精神真实的兴趣。同时萨特表达现代人孤独、异化、悖理的情绪感觉，充分体现了现代艺术家对艺术主体独创性的强烈追求。

2现代雕塑的表现形式在西方现代艺术理论的直接影响下，它与以前传统写实主义的以体量和实体感作为表现形式的基本要素背道而驰，许多现代雕塑的表现方法完全超出了“雕”和“塑”的意义，尤其是现代金属焊接雕塑，作为三度空间抽象的构成艺术品，不属于关于实体感的艺术，不追求真实的形态再现，通过简化、概括甚至是抽象的手法进行创作，并结合各种工业化的手段，直接地打造作品，如以透空框架的形态去构画和界定空间，彻底地阐明了现代雕塑作为三度空间艺术的新理念，在于表现金属在空间中的自由组合，而非多种程序塑造的实体造型。他们艺术语言的特征类似单纯、厚重的原始文化，最后发展到将机械、动力和光的因素组合引入雕塑的运动形态，创造了最具现代意义的雕塑作品。它反映了20世纪工业、科技观念向艺术的介入，导引出一种崭新的艺术价值观。

当代西方雕塑家在新的艺术观念的引导下，追求各自的文化和艺术个性，并充分利用材料学、结构力学、金工技术和焊接技术的原理，发挥金属焊接雕塑的特有创造力。在他们的作品中，将雕塑的造型要素简化到最低限度。用立方体、几何形、圆柱体的型材和不锈钢材以及现成金属物品构成现代形态的、抽象的雕塑作品，使传统的艺术语言在他们的作品中失去了原有意义，运用工业化制造方法实现了现代雕塑新的艺术理念。

现代雕塑家史密斯是美国第一位创作金属焊接雕塑的艺术家，他的作品纯朴、粗犷和简练，利用金属材质的特性形成变化多端的雕塑造型，使金属材料、金工技术成为诠释个人艺术观念的语言符号。他创作的《皇家之鸟》、《森林》等作品，采用电焊枪在空间中描画，用多种钢条焊接展开三度空间的构成，同时利用点、线、面的相互交错的穿插，编织成一种活拨的、富有生机的抽象形态，他的许多作品放弃实体，将锻造成形后的钢条构出空间的韵律，显示出强力的运动感。

英国当代杰出雕塑家卡罗的金属焊接作品轻松活泼，简洁明快，是位最富独创性的现代金属焊接雕塑家。作品《正午》是他具有个性化艺术语言的代表作。该作品直接采用数块工字钢梁构成，作横置状态并涂上橘黄色的颜色，整件造型似如一张在室外阳光下的躺椅，简练而意味深长。在他的作品中力求把雕塑语言概括到最基本的抽象形态，直接利用工业钢材装配成巨大而强力的结构，并与周围的环境空间融为一体。费罗是法国现代派艺术家，他的金属焊接系列作品更具个性化。其作品摒弃了传统雕塑的创作模式，采用一种更加直接，更抽象化的表现手法，使作品取得纯粹形式的自由化。费罗的作品都取名《无题》。但在这个毫无意义的标题下，呈现出一个丰富多彩的艺术世界。在创作中通过挤、敲、扭、切和焊，给作品注人生机，将冷冰冰的不锈钢板转化成孕含生命形态的艺术作品。

从现代金属焊接雕塑的艺术语言来看，它与传统雕塑相比其主要特点是：在艺术观念上，一方面强调艺术与自我表现的主观性以及艺术家以我为主的能动性，力求作品造型简化到最基本的抽象形态，以现代工业化的理念构造单纯、简洁的几何造型，反映出一种工业化的非人格化的力量。另一方面重点表现不同金属材料的特有美感（如钛合金通过焊接在焊口的部分会形成耀眼的彩虹效果）和不同焊接技法所形成的肌理美感。在艺术形式上，利用电焊枪在空间中作画，以钢材制作空间构成。使传统艺术形式的体积，体量概念消失，转化为丰富、透空的空间和变化多端的深度三维结构。并以手动和机动改变了原有雕塑的“静止状态”，以色彩变化增强金属焊接雕塑的视觉感悟力。在艺术表现方式上，采用直接加工过程实现三度空间的构成关系或以废品集合的方式重新组合新的造型，使金属雕塑的艺术表现方法变得直接了当、纯粹和自由。在制作中利用各种金属材料经过直接的敲打、挤压、扭曲、打磨、切割和焊接，随意地、自由地构建和组合，彻底改变了传统制作多步骤的有序性，使作品更具自然性。

3在现代雕塑发展史上，当代雕塑家所创造的金属焊接作品成功地完成了20世纪具有雕塑艺术革命意义的艺术创造，而走向现代化、抽象化、形式化、自由化的艺术表现形式。虽然我们国内的金属焊接雕塑艺术尚未得到社会的认同，但我相信在当代有创新意识的艺术家、雕塑家甚至焊接技师的共同努力下，我们的金属焊接艺术应该能够找到一条立足于民族文化传统，能够满足我国公众审美诉求的蓬勃发展之路。

参考文献

[1]田卫平等.金属焊接艺术初探[J].焊接，2005，3.