非金属材料范文
时间：2023-03-19 18:31:54
导语：如何才能写好一篇非金属材料，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。
篇1
摘 要： 所有的零件都是由材料组成的，有的是金属材料，有的是非金属材料，还有一些特殊材料，在飞机制造中也是一样，在整个飞机上需要很多金属材料和非金属材料，飞机材料中非金属材料的分类、特点尤为重要，要通过他们的特点和材料结构进行飞机零部件的设计，保证合理利用它们，同时在飞机制造中还应用了复合材料，通过应用不同的材料，使飞机的性能达到更优越。
关键词： 非金属材料分类、特点、材料结构、复合材料
1.非金属材料分类、特点
在工程材料中，对材料的分类是金属材料、非金属材料、复合材料（如图1.1），而对于非金属材料又可以分为有机聚合物和无机材料，而纤维、橡胶、塑料构成了有机聚合物，无机材料包含水泥、玻璃、陶瓷，以上这些材料都是非金属材料。
而在飞机的制造中，对于非金属材料是不单独使用的，它是通过合成复合材料之后，加工成飞机零件，是复合材料基体或者改性材料之一，对于非金属材料的性能特点就是硬度比较低，但是韧性和弹性较大，同时它的绝缘性能优秀，导热性低，耐热性不好，容易融化。
在飞机机舱内最常见的非金属材料就是塑料，例如行李架、座椅的把手、一些箱柜，它们都是通过塑料制成的，塑料的组成为树脂、填料、固化剂、增塑剂、阻燃剂、稳定剂，如果塑料按照树脂分子结构分类，可以分为热塑性塑料和热固性塑料，热塑性塑料在w机内的有机玻璃就是它的成分。
2材料结构
非金属材料的结构一般是研究高分子材料的结构，高分子材料的结构是大分子链结构，而大分子结构链的形态有线型、支化型、网状型，如图2.1.
一般的结构都是线型的，它可以伸展成直线，所以它的力学性能好，在外力作用下分子可以流动；支链这种结构的非金属材料在熔点升高时候，黏度会随之增加；而第三种机构的材料硬度好，但脆性较大。
3.复合材料
复合材料的性能如表3.1.
随着航空航天事业的发展，复合材料的性能的要求也不断的越来越高，而要是性能高就必须使树脂的性能提高，5250-2与5208树脂的比较如图3.1，这两个树脂型号都是作为战斗机用复合材料的基体，5250-2碳纤维复合材料就有高的压缩强度，同时5250-2树脂的弹性也比较高，在美国YF-22战斗机上使用。
在国内，通过北京航空工艺研究所得研制，T-300/4211体系，它的性能具有耐热性好，交联密度大，已经用机进气道外侧壁版上。
结束语
在飞机的制造中还添加了特殊的材料，对于它们的应用，使飞机在设计上更上一个层次，同时非金属材料对机内部零件是非常重要的，要根据材料本身的分子结构和性能去应用，航空航天复合材料是现今四大材料之一，它也是衡量一个国家制造水平和科技水平的一个指标，同时它不仅应用在航空航天领域，在电子，运动器材等领域应用也非常广泛。
参考文献
1.应荣华主编，材料成型原理与工艺，哈尔滨工业大学出版社，2005。
篇2
关键词：传统无机非金属材料；水泥；玻璃；陶瓷
无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。
传统的无机非金属材料是工业和基本建设所必需的基础材料。如水泥是一种重要的建筑材料;各种规格的平板玻璃、仪器玻璃和普通的光学玻璃以及日用陶瓷、卫生陶瓷、建筑陶瓷、化工陶瓷和电瓷等与人们的生产、生活休戚相关。
1 水泥
水泥作为三大建筑材料之一，是最大宗的无机非金属材料。日前，传统水泥的生产工艺日趋完善，水泥材料的发展主要表现在高性能水泥基材料、节能型水泥等方面。
1. 1高性能水泥基材料
对水泥材料高性能的要求首先是基于高强。通过降低孔隙率、改善孔结构及孔径分布可开发出高致密、高强度的水泥基材料，为此，一般可采用以下儿种方法:改变成型方法；掺加超细活性硅质材料，掺加高分了材料;掺加纤维材料，取得了很好的增强和增韧效果，从理论上讲，理想的纤维材料是硅酸钙纤维，它与水泥材料的化学兼容性好，还可起品种作用促进水化;发展新型水泥材料，传统的硅酸盐水泥及其衍生品种的强度和耐久性均不够理想，
1.1.1浸渍水泥基材料
采用高分子聚合物对水泥浆体浸渍，使整个材料非常密实，所得材料的抗压强度可达240MPa。
1.1.2压实水泥
根据岩石的成矿机理采用类似于制造陶瓷的热压工艺，在100MPa-345M P。的压力和150°C - 250°C的温度下获得了抗压强度达350MPa- 500MP的水泥材料，使其几乎与金属材料媲美。
1.1.3MDF水泥
又称宏观无缺陷水泥是指一种综合性能优异的抗压强度高达300MPa，抗折强度更高达的200MPa，在电学、磁学、声学和低温使用性能方面也有某些性能的新型水泥制品。 MDF水泥抗折强度高韧性好，可用于制造各种管 道尤其是用其他材料不易制作的大直径管道，及对抗折强度有较高要求的支撑材料。 MDF水泥绝缘性好，体积电阻率和击穿电压高，可代替陶瓷、塑料用作力学性能好的经久耐用电绝缘材料； 经微细化处理的MDF水泥，可用作唱片、音箱材料以及制作水泥弹簧等； MDF水泥还有望成为一些金属材料、木材和陶瓷材料的廉价代用品。
1.2节能型水泥
节能型水泥的生产可通过改变熟料矿物组成、生产少熟料水泥等途径达到。
1.2.1改变熟料矿物组成：在保证质量的条件下以含钙量低，形成温底低的低能耗熟料矿物代替传统硅酸盐水泥中的C3S,C3A等高能耗矿物。
1.2.2生产少熟料水泥： 利用碱―矿渣水泥的生产原理，提高混合材掺量，减少水泥用量可大幅度降低水泥生产能耗及成本，同时还可充分利用工业废渣，如钢渣、磷渣、铁合金渣、铅渣、镍渣、铝渣等，还可利用沸石、火山灰等天然或人工火山灰质材料。提高混合村掺量通常对水泥长期强度没影响，但使凝结变慢、早强下降，采用碱性激发剂充分激发混合材的活性或采用早强剂可弥补这一缺点。
2玻璃
玻璃是另一类传统的、历史悠久的无机非金属材料。传统的玻璃材料及器皿等工艺技术己基本成熟，玻璃新材料包括医用玻璃和生物工程玻璃、非线性光学玻璃、光通讯用玻璃、平面集成微光学玻璃、电致变色和光致变色玻璃等。
2.1医用玻璃和生物工程玻璃
自发明生物玻璃以来，人们发现许多玻璃和微品玻璃能与生物骨形成键合，其中一些己应用于临床，用作牙周种植、人造中耳骨等。日前已经利用玻璃、微品玻璃制备高韧性生物活性金属，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载体，用在固定床反应器、固定床循环反应器和流化床反应器上。
2. 2非线性光学玻璃
近年来，非线性光学玻璃，特别是未来全光学装置所要求的具有高二阶极化率X,快的响应时间T和低的光吸收特性的材料研究引人注日。制备方法包括传统微品玻璃制备法分离了交换法、溶胶―凝胶法和离了注入法。
2. 3光通讯用玻璃
目前利用掺稀土的氟化物光纤制作具有从可见光到中红外光操作波长带的纤维激发器和放大器，以满足超高容量和适应性强的光学网络系统的需要。
3陶瓷
陶瓷是具有悠久历史的材料，通常作为陶瓷器、砖瓦、卫生陶器等民用产品用于人们的日常生活，作为工业产品，广泛用着耐火材料、电绝缘子、磨削砂轮等。
精细陶瓷是相对于传统陶瓷而言的。它是采用高度精选的原料，具有能精确控制的化学组成，按照便于控制的制造技术制造、加工的，便于进行结构设计的，具有优异特性的陶瓷。精细陶瓷可分为:电了陶瓷、高温陶瓷、生物陶瓷、结构陶瓷等。
3. 1电陶瓷
电陶瓷可分为导电陶瓷、光电陶瓷、电介质陶瓷等。
导电陶瓷：导电陶瓷有碳和SiC系陶瓷、BaTi03系半导体陶瓷等。可用作电阻器、高温用电热电阻、热敏电阻器、湿敏电阻器、具有开关和存储功能的非线性电阻器等。光电陶瓷：光电陶瓷制成光敏元件、光电导模元件、光生伏打模元件。烧结CaS多品可作成x射线到紫外线范围的光检测器。电介质陶瓷：电介质陶瓷可分为绝缘陶瓷、压电陶瓷和铁电陶瓷。
3.2高温陶瓷
高温陶瓷与金属相比，能耐更高的温度。高温陶瓷有氧化物系陶瓷和非氧化物系陶瓷。碳化物、硼化物、氮化物等显示出不同于以往氧化物系陶瓷的性能，成为超高温度技术领域中的重要材料。
3. 3生物陶瓷
生物陶瓷是用于人体器官替换、修补和外科矫形的陶瓷材料，它己用于人体，近年来发展相当迅速。这类材料卞要包括氧化铝、烃基磷灰石、生物活性玻璃及生物活性玻璃陶瓷、涂层及可被吸收降解的磷酸钙陶瓷。
3.4结构陶瓷
结构陶瓷以耐高温、高强度、耐磨损、抗腐蚀等机械力学性能为主要特征，在冶金、宇航、能源、机械、光学待领域有重要应用。在这些领域中用非金属代替部分金属是总的发展趋势。
结语
未来科学技术的发展，对各种无机非金属材料，尤其是对特种新型材料提出更多更高的要求。由于对材料科学基础研究的日益深入，各种精密测试分析技术的发展，将有助于按预定性能设计材料的原子或分子组成及结构形态的早日实现。（郑州大学材料科学与工程学院；河南；郑州；450001）
参考文献：
篇3
（一）碳族元素在周期表中的位置
ⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA
BCNOF
AlSiPSCl
GaGeAsSeBr
InSnSbTeI
TlPbBiPoAt
（二）碳碳元素及其单质的性质变化规律
元素名称元素符号原子半径
（nm）主要
化合价单质的性质
颜色、状态密度
（g·cm—3）熔点
（℃)沸点
（℃）
碳C0.077+2，+4金刚石：无色固体
石墨：
灰黑色固体3.51
2.253550
3652
—3697
（升华）4827
4827
硅Si0．117+2，+4晶体硅：灰黑色固体2.32—2.3414102355
锗Ge0．122+2，+4银灰色固体5.35937.42830
锡Sn0．141+2，+4银白色固体7.28231.92260
铅Pb0．175+2，+4蓝白色固体11.34327.51740
碳族元素化合价主要有+4和+2，C、Si、Ge、Sn的+4价化合物是稳定的，而Pb的+2价化合物是稳定的。
例PbO2有强氧化性
阅读下列材料，回答有关的问题
锡、铅两种元素的主要化合价+2价和+4价，其中+2价锡元素和+4价铅元素的化合物均是不稳定的，+2价锡离子有强还原性，+4价铅元素的化合物有强氧化性。例如Sn2+还原性比Fe2+还原性强。PbO2的氧化性比Cl2氧化性强。
（1）写出下列反应的化学方程式
①氯气跟锡共热__________；②氯气跟铅共热__________；③二氧化铅跟浓盐酸共热__________；
（2）能说明Sn2+还原性比Fe2+还原性强的离子方程式______________。
答案：
（1）
①
②
③
（2）
二．碳族非金属氧化物比较
COCO2SiO2
类别
酸性
氧化还原性强还原性弱氧化性弱氧化性
毒性有毒无毒无毒
反应实例：
酸性：H2CO3>H2SiO3
与碱反应：CO2+2OH—=CO32—+H2OCO2+H2O+CO32—=2HCO3—CO2+OH—=HCO3—
思考：CO2通入NaOH溶液中生成的盐是什么？
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
思考：盛放碱液的试剂瓶为什么不能用玻璃塞？
氧化还原性
三、Na2CO3与NaHCO3的比较
Na2CO3NaHCO3
俗称纯碱（苏打）小苏打
溶解性易溶易溶
溶液度Na2CO3>NaHCO3
稳定性稳定不稳定
与酸反应出CO2速率慢（分二步）
CO32—+H=HCO3—
HCO3—+H+=H2O+CO2快（一步）
HCO3—+H+=H2O+CO2
相互转化
方程式如下：
Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3
NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O
四、知识网络
（一）碳及其化合物
（二）硅及其化合物
五．硅酸盐工业
水泥玻璃陶瓷
原料黏土（CaCO3）纯碱、石灰石、石英黏土
篇4
关键词：非金属材料；球压试验；测量不确定度评定
引言
非金属材料各种性能对温度承受的能力都有一定界限。如在强高温下，非金属材料的电气性能、机械强度及硬度等性能极容易被影响，从而失去其原有的特性。尤其当非金属材料所处温度远远超过正常控制范围时，有些产品的绝缘特性有可能逐渐被瓦解，甚至可能完全丧失殆尽，最终被高温软化或完全融化成液态糊状。往往日常生活中的一系列火灾、触电等安全事故都是因非金属材料因所处温度太高，导致其自身固有的机械强度、硬度以及电器性能等逐渐丧失而引发的。目前，我国衡量非金属材料耐热性能最主要的方法之一就是进行球压试验。为此，文章力图对非金属材料进行球压试验，以及测量不确定度评定来论证非金属材料的生产是否合乎国家安全生产标准，从而保障好人们的日常安全。
1 实验依据的标准和试验过程
此次球压试验的依据标准有GB/T5169.21-2006《电工电子产品着火危险试验第21部分：非正常热球压试验》中对非金属材料耐热性球压试验的规定。试验过程：（1）试验前将被试样片在温度20～35℃之间，相对湿度50～75%之间的恒温恒湿装置内至少放置24h。（2）球压置于烘箱中，烘箱温度设为80±2℃，在此状态下稳定24h或达到热平衡，取二者间小者。（3）从恒温恒湿箱内取出样片，置于球压装置中，保持表面水平，并向被试样片表面施加20N的压力，烘箱温度保持80±2℃，时间60±2min。（4）把球压装置从烘箱移开，取出被试样片，浸入到水温为20±5℃的水中2～5s，冷却6±2mim后从烘箱取出，在2～3min内测量由球面引起的压痕直径，并如实做好记录。
2 试验数据分析
2.1 评定条件和方法
据研究，影响压痕直径评定的因素主要有：测量仪器、测量人员、材料的材质、温度、材料厚度等。本次测量人员是由专业知识扎实，仪器设备使用熟练、科学，以及测量经验丰富、高效的试验人员进行测定。本次采用的测试样品是无色条状的聚碳酸酯样片，标称尺寸读取为80×40mm的长度，厚度则为3.0mm且可切割。本次球压转置所使用的钢珠球直径为5mm，将模拟一定条件下的强高温环境，并对试验样品施加一个垂直其水平表面的20N的压力，1小时后使用测量仪器观察钢珠压力球在无色透明聚碳酸酯样片表面的压痕直径大小，同时计算出其测量不确定度值，最终评定出非金属材料聚碳酸酯样片在强高温性能的变化。
2.2 测量仪器引入的不确定度
测量仪器是由制造商标注为PEAK，型号规格2034-20的测量显微镜。该款显微镜刻度放大倍数为20倍，能清晰确定压痕尺距；根据厂商提供的校准证书不确定度标明为U=0.01mm，k=2的包含因子以及95%置信水平，适用测量不确定度B类方法进行评定。
根据扩展不确定度U=0.01mm，包含因子k=2，计算出标准不确定度：
UE1=0.01/2=0.005mm
2.3 测量人员测量引起的标准不确定度
在满足重复性条件下，按照以往的球压试验经验，对人员测量的不确定度评定采用A类不确定度方法分量。人员测量不确定度误差主要是因测量时多次调焦以及频繁十字线卡边界时导致，因此要求在同等条件下多次测量数据进行统计评定。本次试验选择同一材料，按照标准要求切割为10个样品，读取数据测量，得到如下数值：0.882，0.857，0.872，0.843，0.860，0.872，0.855，0.857，0.864，0.862（单位mm）。
10次独立测量数据平均值计算为：X=0.862
由贝塞尔公式可得：s==0.011mm
实际工作中，要求每个样品各测量3次取平均值，由以上条件得出人员测量引起的标准不确定度为：
UE2=S/3=0.004mm
3 试验数据的讨论
由于测量显微镜仪器与测量人员不确定度等两个不确定度分量不存在相关性，故两者测量读取数据的合成标准不确定度计算为：
Uc=（UE12+UE22）1/2=0.00640mm
合成标准不确定度可估计为正态分布，取包含因子k=2，对应于包含概率约为95%的压痕直径测量的扩展标准不确定度计算为：
U（d）=Uc×k=0.013mm
本次非金属材料聚碳酸酯样片球压试验结果通过压痕直径d的显微镜测量结果来进行评定，本次压痕直径的测量结果由10次不同方向测量数据计算平均值给出：
d=1.76
通过以上球压试验压痕直径测量结果不确定度的分析、计算表明，影响非金属材料球压试验结果的两个主要因素是测量人员和测量仪器。然而，经过最终分析，影响测量结果不确定度的因素主要是测量人员对样片的重复性读取误差以及显微镜刻度误差所导致。因此，注重规范对球压试验仪器的操作和人员的操作，对于球压试验有科学性指导意义。必要时可加强对试验人员试验操作培训和相应的练习，以减小球压直径测量结果的不确定度，从而提高非金属材料耐热性能评定的精确度。
4 结束语
对非金属材料进行球压试验，如测量数值经评定后在科学合理范围内，则说明此非金属材料合乎国家安全生产标准，其在异常高温下不会因电压问题导致性能改变，以及引起火灾等危险事故。虽然球压试验看上去形式简单，环节不多，然而要得出一个科学、有效的试验测试结果必须要做到严格按照实验标准，谨遵实验步骤，彻
底避免试验过程的任何失误，以确保试验完满成功。
参考文献
[1]于静.热塑性塑胶材料球压试验及测量不确定度评定[J].现代测量与实验室管理，2014，5：13-14.
[2]高金成，靳锁芳，赵庆亮，等.球压试验压痕直径的测量不确定度评定[J].现代测量与实验室管理，2011，3：24-25+34.
[3]王永辉，曹晓晔，陈红.铝合金材料布氏硬度试验的测量不确定度评定[J].物理测试，2015，4：14-16.
篇5
关键词：复合材料；无机非金属材料；教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）44-0130-02
材料是社会文明的一个重要标志，也是当今社会各个国家与地区发展基础工业和开发新技术、新行业的源泉和动力。新材料的开发和使用，不仅需要材料研究的创新性思维，而且需要材料科学与技术人才的创新精神。当前，随着材料学的快速发展，将对材料人才提出了更多更高的要求，由原先的单一技术型人才逐步转变为具有多层次、多学科交叉的复合型人才[1，2]。复合材料学科近年的发展也反映了社会对材料的要求，人们对多功能材料的需求和要求也在不断提高，这加重了对学习材料人的要求，对于各类材料的结构原理及其制备技术需要更多的了解。无机非金属材料不仅是复合材料专业的必选课程，而且也是一门材料学科的综合性课程。该课程主要讲解无机非金属材料的定义、分类，以及无机非金属材料的共性与个性；无机非金属材料中原料的制备、配合料的计算、成型、干燥和烧成等生产工艺以及介绍无机非金属材料现在的发展状况与研究方向。复合材料专业开设无机非金属材料课程的目的是让学生能够了解无机非金属材料的基本知识，在学习复合材料专业的同时，拓展自己的学科知识，深化自己的专业领域，这对于增强学生就业竞争能力具有重要意义。
一、复合材料专业开设无机非金属材料的必要性
无机非金属材料是一门历史悠久的学科，在人类发展的历史上扮演着重要角色。在当今社会，无机非金属材料在建筑、航空航天、交通、电子科技以及能源等方面有着不可替代的作用，是国民经济的重要基础。复合材料作为一门新型学科，需要与其他专业进行交流融合，无机非金属材料与有机高分子材料、金属材料并称为材料界三大材料。通过对无机非金属材料课程的学习，不仅能够掌握无机非金属材料的组织结构特点、制备工艺和性能特点，而且可以将其和复合材料进行对比联系，从而更加快速地学习复合材料。单一的材料已经不能满足现在社会的要求，人们更加需要复合型材料，而无机非金属复合材料的出现适应了社会的要求。例如在石灰浆中掺入麻绳或其他纤维用作涂墙的材料，用钢筋、水泥、砂、石块制成钢筋混凝土，等等，这些都是生活中常见的无机非金属复合材料，所以在复合材料专业中开设无机非金属材料，不仅有利于学生学习复合材料，在以后的社会工作竞争中也有很大的作用。
二、复合材料专业开设无机非金属材料课程的教学现状
无机非金属材料课程作为复合材料专业的一门专业必选课，由于它涵盖了陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料等内容，因此它比复合材料专业中开设的其他课程更加复杂。无机非金属材料多是离子键、共价键或离子―共价混合键，导致材料的性能及结构特征各有特点，并且制备过程中原料的比例或制备工艺也会对材料产生巨大的改变，学生在学习过程中容易将其混淆，使得教学达不到预料的结果。教学中大多数注重理论教学，不注重实践教学，让学生对无机非金属材料的了解只停留在理论知识。此外，作为一门选修课，学生对其重视程度也没有复合材料必修课高，在学习过程中态度也会有所下降，学习效率也会降低，那么开设无机非金属材料课程的初衷也没有达到。
三、复合材料专业开设无机非金属材料课程教学方法的探索
（一）教学内容的优化
由于无机非金属材料课程包含的内容较多，有陶瓷、水泥、玻璃以及耐火材料等内容，如果每一种材料都详细讲解，课时量必然不够，因此需要以某一种材料为主线，根据无机非金属材料的相同点和不同点进行穿插讲解。此外，在教学过程中由于教学内容较多，往往采用“填鸭式”教学，将所有的知识一股脑的塞进学生的脑中，这样导致学生不仅没有了解无机非金属材料，还对教学内容产生厌倦，所以在教学过程中还要注重知识点的连贯性和层次性，准确把握重难点。在教学过程中可以借助于生活中的事物来帮助记忆，比如可以根据树的模型，将树干比作无机非金属材料的组成、结构和性能。学生通过了解不同的组成，推断出将会产生怎样的结构，从而导致相应的性能，这样可以让学生抓住材料的本质，学习起来也就得心应手。然后，再由树干发散到枝干，逐一讲解无机非金属材料课程中水泥、陶瓷、玻璃以及耐火材料的原料和制备工艺等，将内容逐渐具体化，使学生更加轻松地学习无机非金属材料课程，让学生由浅入深，逐步了解无机非金属材料，从而达到掌握无机非金属材料课程的知识。
（二）教学方法的创新
无机非金属材料是一门具有较强理论性的课程，因此在课堂教学时，首先要调动学生的学习积极性，让学生能够跟着教师的步伐在上课开始提一些简单的问题，不仅能让学生快速进入学习状态，也可以检验学生课下的复习情况。其次，记笔记对于学习无机非金属材料是非常重要的，它不仅可以让学生建立自己的学习方法，也方便课下的复习。另外，实践教学是必需的，无机非金属材料是一门理论与实践相结合的课程，实践教学不仅能够让学生掌握课本知识，还可以增强学生对无机非金属材料的理解[3]。实验是实践教学的主要途径，实验可以培养学生的动手能力，激发学习兴趣。托尔斯泰曾经说过：“成功的教学，所需的不是强制，而是激发学生的学习兴趣”。此外，课堂多媒体教学的作用也很大，观看材料的微观组织结构视频可以让学生更加清晰的了解无机非金属材料的制备过程。
（三）考核方式的改革
学习无机非金属材料的目的是要让学生掌握无机非金属材料的种类、组成、共性和个性，掌握原料的制备过程和原料选择对无机非金属材料性能的影响，掌握陶瓷、玻璃和水泥的生产工艺流程等内容。在考核学生的学习结果时往往采用考试的方法，这样的方法会导致学生死记硬背课本内容，给学生造成巨大的思想负担，不利于培养学生的学习主动性和积极性，所以考试不是一种好的考核方法。采用论文考核也不是一种好的方法，现如今网络的发达造成了利用网络资源抄袭的现象，这样的考核也不能达到开设无机非金属材料课程的初衷。学习无机非金属材料一方面是为了让学生了解更多的材料学内容，拓展自己的视野；另一方面，通过对无机非金属材料课程的学习可以更好地学习复合材料，因此，可以将两者结合起来进行考核。将学生分成若干组，每一组负责完成一种无机非金属材料设计，最后对每组成果进行评价。这样既可以检验学生对无机非金属知识的了解，也能开发学生的创新能力，从而真正体现这门课程的教学成果。
四、结语
无机非金属材料课程一方面能够让学生了解无机非金属材料的基础知识，另一方面能够从无机非金属材料学习中更好地学习复合材料。本文针对当前无机非金属材料课程在复合材料专业教学中所面临的问题，结合复合材料专业开设无机非金属材料的必要性和教学现状，对教学内容、教学方法和考核方式等方面提出了一些建议，期望以此推进复合材料专业的发展，为国家培养更多优秀的人才。
参考文献：
[1]孟凡桂.材料化学专业无机非金属材料课程教学的实践与探索[J].广州化工，2010，（38）：205-207.
篇6
【关键词】金属材料；能源状况；相关技术
0 引言
人类的发展历史证明，在人类生存和发展中，主要的物质基础就是材料，现代文明基础的重要支柱就是材料工业和能源。材料工业的发展在人类社会发展中占据着比较重要的位置，人们常常将主要的材料体系分为四个：一是金属材料；二是有机高分子材料；三是无机非金属材料；四是复合材料等。无机非金属材料是由比较传统的硅酸盐材料形成的，对于现代来说，无机非金属材料得到了较大规模的扩展，涉及从最早的硅酸盐领域到现在的碳化物、卤化物以及磷酸盐等等多个方面的领域。
1 无机非金属材料的结构以及特性
无机非金属材料的相关元素结合力主要分为三种，一是离子键；二是共价键；三是离子共价键的结合。这种化学键具有的高键较强的特点，就会给材料带来一些主要的特性，一是熔点高；二是具有较高硬度；三是较强的耐磨损性能；四是很高的强度；五是较好的抗氧化性能，六是良好的导电性能；七是较好的透光性；八是铁电性能；九是铁磁性能；十是具有一定的压电性能。
2 无机非金属材料的发展
无机非金属材料主要分为两大类，一是比较传统的无机非金属材料；二是新型无机非金属材料。传统的无机非金属材料主要有四类：一是水泥和一些相关的制品；二是玻璃和一些相关的制品；三是日常能够遇到的陶瓷；四是电瓷和磨料等等，它们不仅和人们的生活有密切的联系，同时还和生产有着联系，也是工业以及基础建设过程中不能缺少的材料之一。新型无机非金属材料不仅具有一些比较特殊的功能，同时也是具有一定用途的材料，它是现代新技术和产业、生物工程中都不能缺少的物质基础，主要有非晶体材料、人工晶体等等。无机非金属材料都是在高温的情况下才能够制成的，产生高温的主要来源就是能源，由此可以看出，无机非金属材料在一定程度上和能源相关的工业具有一定的联系。
3 相关行业技术状况的分析
随着人类文明以及科学技术不断的发展，无机金属材料工业也在不断的发展起来，我们主要介绍一下无机非金属材料在相关能源行业技术状况。
3.1 陶瓷工业
随着经济不断的发展，先进技术得到了比较广泛的使用，发展了具有现代技术的窑车式隧道窑，不仅产品的质量得到了比较大的提高，还降低了能源损耗，同时也减少了工人的劳动强度，对生活的环境起到了一定的改善作用，并在窑车的基础上进行不断的改造，最后推出了像步进窑以及气垫窑等等。辊道窑的使用，促进了烧成的速度，辊道窑在进行烧成的过程中，要求也是比较严格的，使其实现了全自动控制的相关操作，在一定程度上对人力资源起到了节省的作用。使用高质量的燃料对其进行烧成，并会烧制成高质量的产品，大多数的厂家都会抛弃传统的燃料，转而使用比较洁净低污染的燃料，减少了对环境的污染。
3.2 水泥工业
随着对水泥生产的工艺进行不断的改善和发展，产生了充分利用现代技术的科学管理方法，同时制造出新型的干法回转窑系统，水泥的生产开始朝向高质量、低料消耗和低热消耗以及低电消耗等方面发展。随着水泥窑单机生产的规模不断扩大，产生了一种新的干型法水泥回转窑生产的相关系统，它在水泥生产的整个过程中占有着比较重要的位置，可以进一步对生产的能耗进行降低，促进了生产效率的提高，符合低消耗生产的发展规律。由此可以看出，传统的无机非金属材料已经朝向低污染、高增长的方向发展。
3.3 新型无机非金属材料
针对新型无机非金属材料来说，虽然在用量上不是很大，但它所具有的特殊性能会在一定程度上满足各种比较特殊的需求，随着经济和科技不断的发展，人们对其进行了比较深刻的研究，在一定程度上扩宽了其发展的领域。现在的使用范围主要分为：一是纳米材料上的应用；二是梯度材料上的应用；三是超导陶瓷材料上的应用；四是电压陶瓷材料上的应用；五是生物陶瓷材料上的应用以及仿生材料上应用；六是复合新技术材料生的应用等等。
3.4 无机非金属能源材料
从无机非金属能源材料和与其相关比较密切的能源工业方面来看，无机非金属材料在工业上用的主要就是燃料以及电能，燃料主要是在工业的生产上进行应用，电能主要在新型的无机非金属材料生产的过程中进行有效的应用。相对来说燃料是一次性能源，而无机非金属行业经常用到的燃料主要是煤、天然气、以及城市煤气等等。煤的燃烧会给环境带来一定的污染，而天然气对环境污染的程度相对来说是比较小的。
4 总结
大多数的无机非金属工业在生产的过程中，使用的都是非清洁的燃料，在生产消耗上有较大的浪费，热效率相对来说也是比较低的，由此可以看出，能源是不能够进行持续发展的，在一定程度上也会给环境带来污染。同时生产过程中使用的也是一些不可再生的资源，这样就会导致资源枯竭的可能，所以要找到一种新的能源进行替补，才能保护我们赖以生存的环境，促进国民经济健康发展。
【参考文献】
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[2]吴冬梅.悬浮液进样电感耦合等离子体原子发射光谱在无机非金属材料分析中的应用[D].华东师范大学，2007，23（02）：135-140.
[3]靳正国.天津大学材料学院无机非金属材料系简介[C]//北京：复合材料：生命、环境与高技术――第十二届全国复合材料学术会议论文集，2002，28（13）：138-142.
篇7
关键词 卓越工程师；无机非金属材料工程；实践教学
中图分类号：G642 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2014）08-0072-03
目前，工程技术人才培养已提升到国家战略高度。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010―2020年）》明确提出实施“卓越计划”，探索建立工程技术人才校企联合培养的新机制，创新工程师培养模式，完善卓越工程师培养体系，以期培养适应我国社会发展需要的工程技术人才 [1]。
洛阳理工学院是一所具有鲜明建材特色的本科院校。无机非金属材料工程专业作为河南省特色专业，在长期的办学过程中，一直以为建材行业和地方经济建设培养优秀人才为己任，工程实践教学中高校、科研院所与企业广泛参与，全程监督，重视技术能力的训练，重视工程素养的发展，培养了一大批“下得去、用得上、留得住”的工程技术人才。本文以无机非金属材料工程专业为例，根据教育部卓越工程师计划的培养目标及学校办学特色和专业建设经验，对卓越工程师人才培养体系的构建进行研究与探索。
1 卓越工程师的培养模式
国外卓越工程师培养模式 国外卓越工程师培养具有代表性的是以美国为代表的《华盛顿协议》成员模式和以德、法为代表的欧洲大陆国家模式。美国工程教育经历了最初的以实用主义为目的的工程技术教育（20世纪30年代以前）、重基础科学研究（20世纪40―50年代）、通识教育与基础科学教育并重（20世纪60―80年代）和回归工程教育（20世纪90年代以后）等过程，即美国在经历了“技术模式”“科学模式”后，正实践着当前的“工程模式”[2]。美国大学生在校期间完成基础科学、人文与社会科学和工程科学的学习，毕业后通过职业教育考试获取职业资格认证后成为工程师。而欧洲大陆国家工程教育呈现“分合辩证统一”的特点，如德国工程教育采用了由理工科大学（TU/TH）培养研究型工程师和应用技术大学（FH）培养应用型工程师的办学模式，法国则采用“双轨制”高教体制，通识教育与精英教育在职业教育中互为补充[3]。德法国家大学生在校期间完成工程师的基本训练，毕业时获得工程师学位以及职业资格。国外卓越工程师的培养，都要求注重实践教学，企业的参与和支持非常普遍。
我国卓越工程师的培养模式 对应于目前我国高等教育的人才培养模式，卓越工程师的培养采用三段式人才培养模式：应用型工程师培养阶段（四年制本科）、设计型工程师培养阶段（2年全日制硕士）和研究型工程师培养阶段（3～5年工程博士）。各个培养阶段安排相应的企业实习时间，强化工程能力的培养。不同类型的高校对工程人才的培养目标定位不同，洛阳理工学院作为新建应用型本科院校，在办学定位、服务面向、人才培养目标以及教学模式与途径等方面有别于办学实力雄厚的传统大学，应结合自身发展特点，在应用型卓越工程师人才培养上找到突破点，创新工程技术人才培养模式，提高人才培养质量。
2 卓越工程师培养方案的设计
培养方案应充分体现培养工程技术人才的工程知识、工程素质和工程能力的特征[4]。洛阳理工学院无机非金属材料工程专业在实施卓越工程师计划试点时，以为企业培养所需的工程师储备人才为目标，加大实践教学环节比例，培养基础扎实、素质全面、工程实践能力强且具有一定创新能力的应用型技术人才和工程管理人才。
人才培养模式的构建 根据学校办学特色与办学规格，“卓越工程师”人才培养模式采用“3+1”培养模式，即累计有3年时间在校学习，1年时间在企业学习。企业学习阶段主要包括两方面的训练内容，即企业培训内容和专业培训内容。企业培训内容包括企业课程、企业文化与规章制度教育、行业法规与技术标准学习、生产技能培训、生产过程控制与生产实习等，这部分内容主要由企业的人力资源部门和企业兼职教师负责实施。专业培训是针对承担具体企业业务所需要的相关专业知识的学习，并通过毕业设计（毕业论文）培养学生综合应用所学知识解决工程实际问题的能力，为其后续的发展打好基础。专业培训可以在学校教师和企业兼职教师的共同指导下在学校相关平台或企业工作平成。
专业方向的定位 洛阳理工学院无机非金属材料工程专业以服务建材行业为主，对国内建材企业进行充分调研，了解当前与未来的市场和企业对人才的需求，分析、比较国内设置同专业高校的培养目标与学生工作定位。根据学校建材方向上的传统优势，确定水泥工艺方向为“卓越工程师”计划的主要实施点。学校选择洛阳水泥工程设计研究院、河南天瑞集团水泥有限公司、中国联合水泥集团公司等企业作为合作伙伴，与其建立产学研战略联盟，协助完成本专业“卓越工程师”企业学习阶段的培养。企业的参与是实施“卓越计划”人才培养的关键，因此，学校与河南省内具有较强实力和良好合作基础的多家企业共同承担培养无机非金属材料工程专业卓越工程师的任务，培养的后备人才可以直接进入对口的企业就业，既解决了学生的就业问题，也为企业培养了“下得去、用得上、留得住”的合格人才，企业参与积极性很高。
课程体系的设置 在课程体系的设置上，按“通识教育、专业教育及综合教育”的方式实施无机非金属材料工程专业卓越工程师人才培养。通识教育与专业教育以第一课堂（校内）为主要形式实施，教学任务的实施由学校和合作企业共同完成。“通识教育”课程主要包括公共基础课与人文社会科学等课程，通过这些课程对学生的价值观、个人品德、职业道德、逻辑思维及语言表达等基本能力和素质进行培养。“专业教育”课程包括专业基础课程和专业课程。专业基础课主要包括无机化学、物理化学、分析化学、工程图学、机械设计与制造基础、材料工艺CAD基础、热工检测与自动控制、电工与电子技术、材料科学基础、材料工程基础和材料研究与测试方法等。在这些课程的教学中，明确要求教师在授课时要引入相应工程案例，让学生在学习中了解专业基础知识在实际生产中的实用性，激发他们的学习兴趣。专业课程主要包括水泥工艺学、新型干法水泥生产技术与设备、水泥厂工艺设计概论、水泥性能检测、混凝土工艺学和低温余热发电技术等。综合教育在人才培养中起到开拓视野、强化能力、提高素质、增强团队协作和交流等作用，通过课外科技创新、学术讲座活动、基础技能竞赛等形式，对学生的动手能力、创新能力和团队协作能力进行培养[5]。
3 卓越工程师的培养方式与途径
校企共建，联合培养 洛阳理工学院先后与中国建材国际工程有限公司、河南天瑞集团公司、中国联合水泥有限责任公司、河南省同力水泥集团、洛阳水泥工程设计研究院等建立了产学研战略联盟，以此为平台，建立了学科链、专业链对接产业链的办学模式，专业设置紧贴产业需求。采取校企联合培养的方式，邀请企业全过程参与学校相关专业培养方案的制订、课程教学内容的优化、实践教学工作的安排等人才培养环节，共同实施培养方案，共同评价培养质量，实现学校与企业的零距离对接，人才培养规格很好地满足社会需求，成为培养具有“勤奋、求是、创新、奉献”精神的卓越工程师的摇篮。
构建校内实践平台，培养学生工程能力 近年来，实践教学受到学生人数规模、工程实践条件等限制，实践要求与实践条件存在巨大反差，其教学效果明显下降。为了有效保障实践教学效果，进一步深化专业教学改革和满足高等工程教育培养应用型人才的需要，不断加强具有建材特色的校内实践教学平台的构建[6]。目前，学校与建材专业相关的省级实践教学平台有水泥工程实验教学中心和建材机械基础实验教学中心，此外，还有粉体工程实训中心、材料测试中心、河南省固废开发利用工程实验室和洛阳市硅酸盐材料重点实验室等。借助校内实践教学平台，有效开展教学与科研工作，学生熟练掌握工程设计、生产操作、材料设计与检测等基本技能，培养学生工程观念与工程实践能力。同时，这些平台也是企业的技术人员培训基地，如中国建筑材料工业协会、中国机冶建材工会全国委员会的洛阳培训基地就是以此为依托建立的。校内实践教学平台的构建，包含有一项重要的内容就是具有自主知识产权工程教学软件系统的研究开发，通过产、学、研的紧密结合，既锻炼教师队伍，又培养了大批工程技术人才，取得良好的成绩。如水泥工程的仿真教学系统获得河南省教学成果一等奖，学生在参加全国首届水泥中控操作技能大赛中获得团体一等奖。
构建产学研实践基地，服务建材行业 产、学、研的紧密结合，有利提升科研水平，加快科技转化，解决企业生产难题，是企业与高校专业服务对接、互动的桥梁与纽带。自洛阳理工学院升本以来，该专业与国内20多家建材企业签订了实习基地协议，开展产、学、研的互动活动。一方面，企业生产上的难题可以提出、讨论，通过校企之间的合作解决生产问题，企业获得技术支持，学生得到实践锻炼；另一方面，学校也可为企业提供优秀人才和优质的职工技术培训服务。
4 “卓越计划”的组织与管理
为了加强对无机非金属材料工程专业实用型“卓越工程师”教育培养工作的领导与指导，材料系成立了一个由系领导、专业教师和企业专家组成的“卓越工程师培养计划”项目工作小组，负责制定“卓越工程师培养计划”的培养目标、培养方案等，并聘请专家对“卓越计划”实施内容进行论证。
无机非金属材料工程专业“卓越工程师”培养计划试点班的生源采取“学生自愿报名，学院择优录取”的双向选择原则，建立了“因材施教、分流培养、能进能出”的“卓越工程师计划”试点班动态管理机制，旨在培养实践能力突出、富有创新精神且有志于从事水泥工程设计、技术开发、生产技术管理的工程技术人才。
5 结语
卓越工程师培养是一项长期的、复杂的人才培育工程。地方高校在构建应用型人才培养体系时，应突出自身的专业特色，找准专业技术人才培养的定位，在实际操作中积极探索，在发展中不断完善，将应用型人才培养专业越办越出色。
参考文献
[1]教育部高等教育司.2011年教育部关于卓越工程师教育培养计划实施与工程技术人才培养方案及专业课程教学标准：上卷[M].北京：高等教育出版社，2011.
[2]王世斌，郄海霞，余建星，等.高等工程教育改革的理念与实践：以麻省、伯克利、普渡、天大为例[J].高等工程教育研究，2011（1）：18-23.
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[4]周英.落实卓越工程师教育培养计划，大力培养工程科技创新人才[J].中国大学教学，2011（8）：11-13.
篇8
关键词:非金属；活化剂；硬化速度；耐高温；堵剂
中图分类号：C35文献标识码： A
无机非金属高温调堵材料是专门为稠油热采的高温调堵作业而研制的新材料。此类非金属材料主要采用具有特定性能的特殊矿物，并将矿物成分进行科学配比后采用均化湿法生产加工而成的一种气-水两硬性无机胶凝材料。五金非金属高温调堵材料具有其他常规调堵材料无可比拟的优势，其在常温条件下很难硬化，而且经过长时间水化其强度也很弱,基本不具有使用价值。40℃以上的温度是其被激活的必要条件之一,同时特殊的无机/有机复合活化剂是另一个必要条件。由于有稠化时间和凝固时间可控范围宽的特点,使其在稠油热采及注汽井的调堵封窜、油水井防沙固沙领域,更有其它材料所不可比拟的独特优势,现进行室内实验来研制一种配方的无机非金属高温调堵材料。
1.无机非金属高温调堵材料烧制
1.1试剂
佳木斯黏土矿黏土,佳木斯杨庄铁选场尾矿沙,伊春西林选矿厂尾矿沙,佳木斯大理石矿白云石,佳木斯粉煤灰。
1.2实验设备
0.4m×1m土立窑,4―72型离心风机,250×100mm2烘干标准磨,200×80mm2康必丹磨,万能试验机,恒温水浴,电子天平,电热恒温干燥箱。
1.3实验方法
试验所用原料化学分析结果、生料的原料配比及生料化学成分分别见表1、表2和表3。
表1原料的化学成分
矿物名称 Loss/% Sio2/% Al2O3/% Fe2O3/% CaO/% MgO/%
低钙白云石 33.53 14.71 4.33 1.52 40.12 3.74
佳木斯铁选尾矿 - 68.35 10.19 17.30 1.00 2.23
伊春铁选尾矿 - 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生料的原料质量配比（%）
方案编号 低钙白云石 佳木斯尾矿 伊春尾矿 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
为得到高度缓凝的水硬性无机非金属高温调堵材料,设计方案时采用低饱和比配料方案,设定生料的石灰饱和系数为0.6左右,并按单位热耗3 500KJ/kg熟料配煤,在标准磨中粉磨成生料,每次10kg,粉磨45min。把配制好的生料在简易成球盘上成球,加水10%,球径控制在10mm左右,在土窑中锻烧成熟料,将熟料和佳木斯粉煤灰以70:30的比例在康必丹磨中粉磨成无机非金属高温调堵材料,粉磨时间1h,比表面积控制在500m2/kg,对磨制好的无机非金属高温调堵材料进行化学分析和物理检验,详见表3。
表3熟料质量对比情况
项目 方案编号 比表面积（m2`kg-1） 标准稠度 抗压强度/MPa 凝结时间/h
3d 7d 28d 初凝 终凝
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号方案,即以佳木斯铁选尾矿沙为主要原料烧成的无机非金属熟料的初凝时间明显长于其它方案。因此,初步确定以佳木斯尾矿为主料,进一步进行熟料烧制试验,生料的设计比例和烧成熟料的物理指标见表4和表5。
表4佳木斯尾矿为主料的生料原料配比（%）
方案编号 低钙白云石 佳木斯尾矿 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 佳木斯尾矿为主料的熟料物理指标
项目 方案编号 比表面积（m2`kg-1） 标准稠度 抗压强度/MPa 凝结时间/h
3d 7d 28d 初凝 终凝
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
从上表中可以看出，随着佳木斯尾矿作为主料比例的增加，烧成熟料的凝结时间逐渐增大，结合表4，我们可以看出，一旦佳木斯尾矿主料配比超过70%，其凝结时间反而减小，在编号6中，也就是按60%标准进行配比时，其凝结时间达到巅峰。因此,生料配方采用低钙白云石:佳木斯尾矿:佳木斯黏土=20%:60%:10%。
2.无机非金属高温调堵性能评测
取复合添加剂(是一种自制高分子共聚物,主要功能是抑制无机非金属材料的水化反应)3g,加水100mL,加热至(80～85)℃活化呈半透明状,得母液。在母液中分别加入过325目标准筛的无机非金属胶凝材料20g,搅拌均匀。将样品分别置于室温、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃恒温水浴中,观察样杯中泥浆液稠化时间和固化后无机非金属胶凝材料固结体的强度,另取相同样品在不添加复合添加剂在同条件下进行稠化实验。实验结果见表6
表6温度对稠化时间和无机非金属胶凝材料固结体强度的影响
t/摄氏度 20（室温） 40 50 60 70 80
稠化时间/h 40d不凝 63 51 34 12 4
抗压强度/MPa ... 0.2 2.4 3.3 3.7 4.6
试验结果表明:
①在室温下(约20℃),泥浆液至少40d不稠化;
②随着温度的逐渐升高,泥浆液失去流动性的时间在明显缩短,而无机非金属胶凝材料固结体的抗压强度则显著增高。
③没有添加复合添加剂的样品超过40d没有稠化。该实验结果说明温度是影响泥浆液和无机非金属胶凝材料固结体性能的最重要因素之一,它的胶凝活性需要有特殊的活化剂存在和一定的温度两个条件同时得到满足才能够出现。
结论
（1）当材料中无活化剂，并且处于常温条件时，无机非金属材料具有不凝胶和固话的良好性能。此外，此类非金属新材料在长时间的水浸下也不会凝胶和固话。
（2）无机非金属材料水化活性是可以激发和稠化、硬化强度、硬化速度的，其手段主要通过温度控制和活化剂控制。
（3）无机非金属胶凝材料具有良好的时间调节性能。在工程应用当中，此类新材料的稠化时间可以有效调节，其调节范围一般在几十分钟至几天内不等，更好的适应各种规模作业的油田调堵作业。
参考文献：
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篇9
关键词 钛合金；钻削；铣削
中图分类号：V262 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）13-0072-01
当前我国复合材料叠层制孔的主要方式是手工加工，加工质量满足不了生产设计的需求，且工作强度大，效率低，对于大直径、大厚度的钛合金材料叠层结构来说更是如此。本文联系生产实践，为改进和提升钛合金材料构件制孔效率以及质量，从钻削制孔缺陷的形成机理，探寻用铣削取代钻削制孔的新
工艺。
1 螺旋铣孔加工工艺
1.1 钻孔加工方式的缺陷
采用传统的钻削工艺进行钛合金叠层结构制孔有几个特点：一是在钻孔过程中，切屑从钻头螺旋槽中排出，极易和以加工孔表面相触，划损已经加工过的孔壁，造成孔的表面的损伤。二是在钻削的时候，钻头横刃处的转速是零，切削条件较差，横刃处的材料全部依靠钻头挤压成切屑排出，因而制孔的轴向力很大。当钻孔的轴向力大于钛合金层间结合力将会造成分层。三是钛合金是一种导热性差、加工硬化严重的材料，当钻头开始钻削时，切削的温度会急剧升高，刀具磨损失效加重，通常会因为道具进行不了有效的切削失去效用。总而言之，传统的钻孔加工需仰赖其他的工序来确保孔的表面质量，且满足不了飞机制造业的精度需求，加工成本不但提高了，工作效率也跟着降低。
虽然有很多专家在提高加工效率、改善刀具形式等方面都做了许多研发工作，但是这些刀具尽管提升了钻孔质量和刀具寿命，刀具本身对机床设备却有很高的要求，而且价格昂贵，并不能全部用于装配线环节。在飞机制造业的全部环节上，尤其是加工比较大的装配孔，都已不再适合使用传统的钻孔工艺，不管是从经济角度上还是技术可行性上。
1.2 螺旋铣孔加工
螺旋铣孔采取的加工方式与传统的钻削加工是完全不同的。在螺旋铣孔加工工艺中，其轴向力是沿铣刀轴线方向的分力，消耗掉的功率较少；但作用在铣刀圆周切线方向上的分力是其主切削力，铣刀的旋转运动是铣削的主运动，因而消耗较多的功率；而对钻削来说技术来说，极易出现钛合金翻边现象，因为向下的切削加工是它的主运动，消耗掉的功率非常大，因而具有非常大轴向力。螺旋铣孔工艺中不会产生分层缺陷、钻入缺陷、钻出缺陷、毛刺等毛病是因为其制孔时的轴向切削力被减弱了，加工孔的质量因此得以提升：①偏心加工的方法使切屑有充足的空间从空槽排出，排屑方法不会再成为影响孔质量与刀具磨损的主要原因。②螺旋铣孔经过是断续铣削，方便刀具散热，以此使得碳纤维板树脂因为温度的累积而融化的风险降低。③刀具中心的轨迹不是直线而是螺旋线，也就是说刀具中心没有和所加工孔的中心重叠，属于偏加工过程。④不但避开了常规方式制孔的缺点，而且还省略了经由拆卸消去毛刺的工艺。螺旋铣孔加工技术超越了传统中一把刀具加工同一直径孔的钻孔技术，加工孔都能够完成一次成形，完成了单直径刀具加工一系列直径孔技术（经由变动径向偏移量完成一把刀具加工一系列直径的孔）。这不但减少了存刀种类与数量，还大大的提升了加工效率，减少加工成本。
2 试验验证
主要采用硬质合铣刀和硬质合金麻花钻对钛合金叠层板进行制孔，经由分析在不一样的条件下（是不是采用MQL技术，即微量技术）采取不一样的制孔方法下孔质量与轴向力的大小，验证以铣取代钻的实用价值与微量技术的效果。
2.1 试验条件
1）刀具：Φ4，Φ6硬质合铣刀，Φ5，Φ8硬质合金麻花钻，（Φ8的孔用Φ6的铣刀铣，Φ5的孔用Φ4的铣刀铣）。
2）工件材料：10 mm钛合金材料。
3）机床。Mikron UCP710五坐标高速加工中心，有关参数：功率：16 kW；行程（X/Y/Z）：710 mm/550 mm/500 mm；转速：100 r/min～18000 r/min；最大工作进给速度：20 m/min。
4）测试仪器。选用Kistler5019电荷放大器，与之对应的是Kistler9265B动态测力仪。Kistler9265B测力仪使用压电晶体传感器，能够在同一时间内测量三个方位的铣削力，它性能指标是：Z方向量程-10 kN～30 kN，固有频率2.5 kHz，灵敏度3.7pC/N；X，Y方向量程-15 kN～15 kN，固有频率1.5 kHz，灵敏度8pC/N。
2.2 轴向力对比
铣削与钻削相同孔径的轴向力相较，钻削力比铣削力大。在钻Φ5的孔时钻削力对于钛合金是700 N，对于CFRP大概是190 N；而在铣Φ5的孔时铣削力对于钛合金是320 N，对于CFRP大概是120 N。在钻Φ8的孔时钻削力对于钛合金是1000 N，对于CFRP大概是300 N；而在铣Φ8的孔时铣削力对于钛合金是400 N，对于CFRP大概是150 N。
在铣削孔时，不使用MQL技术与使用MQL技术时轴向力的相较：不使用MQL技术在铣钛合金材料时轴向力大概是340 N，使用的时候轴向力大概是320 N；不使用MQL技术在铣CFRP材料时轴向力大概是120 N，而使用的时候其轴向力大概是110 N。由此可知使用MQL技术能够减弱轴向力。
在钻孔时，不使用MQL技术钻孔与使用MQL技术钻孔相较：不使用MQL技术在钻CFRP材料时轴向力大概是180 N，使用的时候大概是200 N；不用MQL技术在铣钛合金材料时轴向力大概是700 N，使用的时候大概是800 N。由此可知在钻孔时使用MQL技术轴向力会增大。
3 结束语
综上所述，一定直径以上的装配孔，铣削制孔比钻孔更有优势：一是孔的质量要比钻孔的好很多；二是铣削制孔时可以采取高转速并可以在一个工序内实现对不同孔的加工，缩短换刀时间，提升制孔效率，并省略经由拆卸来消去毛刺的工艺；三是柔性较好，螺旋铣孔工艺能够用同一直径的刀具加工不一样直径的孔，减少刀具支出；四是可使所需制孔力明显下降，通常是钻孔的50%左右；五是MQL技术的应用使制孔力降低，有利于节约能源。
参考文献
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篇10
【关键词】材料成型；模具制造；控制工程
模具是工业生产重要的技术支持。工业产品主要特性在于标准化，而模具是实现标准化基础。简单来理解，模具首先可以确定产品形状，模具保证精准性；其次，不同工艺手法，需要差异模具类型。例如采用压铸生产，模具必须保证在压力下不会变形；最后，模具必须要保证质量，不会在生产时发生变形或损毁。由此来看，提升工业产品生产质量，前提要保证模具质量。而模具是否能够符合工业生产的需求标准，则依托于生产中的材料成型技术和控制工程。因此，本文以此为出发点，探讨技术形式对模具影响，进而找到增强模具质量的有效方案。
1材料经过加工直接成型技术
直接成型技术一直以来被认为模具制造的首选。原因在于：一是一次性成型技术，可以减少材料之间的衔接，以加强模具生产产品的质量；二是材料稳定性更高。例如采用压铸法所使用的模具，材料分子结构，会因为压力而更加稳定。众所周知，结构稳定性可以增强器件的整体性能，例如物理抗压、耐热、耐寒等。可以理解为，采用直接成型技术所生产的器件，在器件性能上，要整体超过非直接成型技术；三是该生产方式，具有良好可塑性，即不用再考虑材料原始形状和外观，以直接成型技术，能够塑造出任何所需要形态。由此可以发现，直接成型技术在模具制造上，存在着一定的优势。不过，采取直接成型也需要一定的前提条件。目前我国所能够达成的技术，仍旧需要在材料配比并混合完成后，才能够采取直接成型。说明，相对分散的材料，将难以达成理想状态。
2加工材料技术成型的前景
现代工业生产技术发展，让越来越多企业重视技术在经济发展中的作用。然而，在发展中，很多企业都没有认识到技术正确发展方向。从技术层面上来看，并不是所有技术发展，对于工业生产都是有益的。例如某些特定技术需求的提升，所造成技术难度急剧提高。由于企业难以有效的配置此类技术，高新技术或将成为企业发展的阻力，甚至是扼杀企业罪魁祸首。故而，企业必须要正确认识技术的发展方向。近年来，各类生产加工领域，开始广泛的讨论技术成型发展前景。所谓的技术成型，是指可以“自由化调节”，以技术为根本的技术生产优化模式。简单理解为，为了更好的提升技术生产速度，企业应采取相对规划化的工艺生产方式。但是，考虑到企业对于生产技术灵活性的需求，在技术成型的同时，应为其设置一定的可操控空间。即可以自由的调节部分参数，以高效率的完成工业生产工作。与此同时，从加工材料技术成型的发展趋势来看，企业还需要准确的把握时代性。严格意义上来讲，虽然技术革命可以推动时展。但是，时代的需求，也是技术革命主要动因之一。企业先天使命在于获取收益，市场是获得收益唯一源泉，而市场则受到时代主导和控制。因此，归根结底，企业必须在考虑时代性基础上，才能够达成理想收益。
3非金属材料的初步制作和控制工程模具再次加工工艺
近年来在模具的制作上，开始大量使用非金属材料。原因在于：第一，非金属材料虽然坑热和抗压性较低，但是材料的成本远低于金属；第二，非金属材料制作成本较低，并不需要采取过于复杂的制作工艺实现；第三，非金属材料能够避免导电的发生，故而适合一些特殊生产环境。然而，非金属材料虽然有时明显，仍旧存在着一些问题，以下具体来看：首先，非金属材料制作较为复杂。较比于金属材料来看，非金属材料需要复杂的元素构成。因此，除了多项工艺的衔接外，还需要完整的处理系统，以保证元件能够得到正常使用。举例来看，注射成型技术是目前广泛使用的手段，具备良好的液态材料处理能力，并使材料整体发生良好的转变。而该技术的处理方式便十分复杂，首先必须配比结构稳定液态材料，再采取加热技术，将材料控制在稳定温度区间上，再以注射形式，改变现有材料的结构。之后需要添加一些制剂，根据材料的特性，可以选择放入加速凝结或延缓凝结的制剂。待材料完全冷却后，获取所要使用的元件。事实上，该方式与非金属材料模具的制作工艺相同。由此也可证明非金属材料处理的复杂性。其次，物理挤压处理方法。一些原材料由于熔点过高，或多材料熔点差异等问题，难以采用热熔方法处理。故而，对于一些特殊材料，会选择物理挤压的方式。但是，并不是每种材料韧性，都能够承受物理挤压。故此，物理形式虽然可以作为辅助手段，但局限性颇大。最后，基于上述两种形式实现材料操作。液体和挤压的方式，都存在着局限性。因此，可以采用两种方式结合，例如对液体实现加压冷却，如此便无需考虑材料的韧性问题。
4结束语
科学技术的发展，将有效促进材料成型领域和控制工程模具进步。但是，由于相关领域的不完善，或会影响到上述领域，在工业生产所发挥的作用。因此，本文进行技术层面分析，希望能够为其发展略尽绵薄之力。
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