化學工程和材料工程范文

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第1篇

對于復合材料與工程專業(yè)而言，物理化學是一門非常重要的基礎化學課程，與專業(yè)理論知識緊密聯(lián)系，學好物理化學是學好復合材料專業(yè)知識的前提，但在實際教學中物理化學這門課程在本專業(yè)學習中存在一些問題，以下分別闡明現(xiàn)有問題及課改意見。

一、合理安排教學內(nèi)容及課時

物理化學是一門概念性、理論性、系統(tǒng)性和邏輯性很強的學科，涉及的公式多，應用條件嚴格，比較抽象，是學生學習過程中普遍感到難度較大的一門課。在本專業(yè)的培養(yǎng)計劃中只安排了一學期的課程學習，因此選用高等教育出版社的《物理化學簡明教程》作為學習教材。這本教材簡明扼要地闡述了物理化學學科的主要內(nèi)容及材料類學生所需的基礎知識，是一本符合本專業(yè)實際教學目標的好教材。但由于本專業(yè)物理化學的課時較少，最終只能摘取部分章節(jié)學習。例如在2010級的教學方案中，只教學了化學反應熱力學部分內(nèi)容（熱力學第一定律、熱力學第二定律、化學勢、多相平衡等章節(jié)）及表面現(xiàn)象與分散系統(tǒng)章節(jié)，電化學及化學反應動力學兩個重要章節(jié)都未學習，這無疑會對物理化學課程學習的系統(tǒng)性產(chǎn)生不小的損害。面對這一實際情況，我們完全可以從整個專業(yè)的培養(yǎng)計劃出發(fā)，篩選出多門課程的重疊內(nèi)容，選排重疊知識在哪門課需要重點學習，在哪門課可以了解。如在物理化學這門課程中多相平衡章節(jié)就和材料科學基礎課程里相關相圖的章節(jié)有所重復，對于復合材料與工程專業(yè)而言，材料科學基礎里的相圖知識更重要，因此在物理化學教學中完全可以減少多相平衡的教學任務，簡要介紹一些基本概念和原理即可，主要學習可在材料科學基礎課程中完成。同時，物理化學中的表面化學章節(jié)也與學習材料表界面課程知識重復，在材料表界面課程中更系統(tǒng)豐富地闡述了表面化學，因此在物理化學課程也可以酌情減少教學任務。此外，像膠體化學此類比較簡單的內(nèi)容也可以安排學生自學，如果擔心學生的自覺性，就可以一些代表性問題作為作業(yè)，讓學生完成。

此外，如果有可能就應盡量合理制訂培養(yǎng)計劃，空出一些課時，把物理化學這門分為兩學期學習，因為只有系統(tǒng)、透徹地學習才能讓學生真正走進物理化學的世界。

二、改進教學方法

物理化學這門比較讓學生學起來吃力的課程，應該積極采取有效的教學方法，改變這一現(xiàn)狀。

首先要提高學生的學習興趣，比如在學習熱力學的過程中可以從歷史背景及名人軼事出發(fā)引出熱力學定律，又如在電化學中可以介紹鋰電的研究前景、新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀等。興趣始終是學習的最好動力，培養(yǎng)學生的學習興趣是最大挑戰(zhàn)也是最有效的教學方法。

其次采取案例法[3]、類比法[4]等總結(jié)所學知識與生活的聯(lián)系及知識之間的關聯(lián)對比，加深學生印象，幫助學生更好地理解所學知識。對于案例法，我們可以從工業(yè)生產(chǎn)的角度選取一種產(chǎn)品總結(jié)其中涉及的化學反應熱力學、化學反應動力學等知識，這樣可以使學生產(chǎn)生直觀的學習感受，應用更好的學習方式。物理化學中有很多知識是可以用類比法學習的，如可逆電池與不可逆電池、理想氣體與非理想氣體等。這些類比不應由老師直接給出，而應讓學生先獨自完成這些類比，最后再對學生的類比結(jié)果進行查缺補漏，這樣不但可以加深學生的學習印象，更可以鍛煉學生的自主學習能力。

傳統(tǒng)的“滿堂灌”教學方法培養(yǎng)出來的學生，最明顯的弱點是思維呆板，缺乏創(chuàng)新能力和發(fā)散思維[5]。因此，我們可以設置專門的討論課，在相互交流中使學生的思維活躍起來，對于一些重要概念如熱力學部分的焓、熵等，讓學生通過獨立思考提出見解，得到教師和其他同學的幫助和啟發(fā)。討論課不僅能激發(fā)學生的學習興趣，而且能形成良好的相互探討和交流的學習風氣，有利于發(fā)散思維及創(chuàng)新能力的發(fā)展。

第2篇

大同機械有限公司(簡稱“大同機械”)成立于1982年。位于制造業(yè)名城東莞市，為香港上市公司大同機械企業(yè)有限公司之全資附屬公司。大同機械通過20多年持續(xù)發(fā)展，已經(jīng)成為國內(nèi)最大型塑膠機械生產(chǎn)企業(yè)之一，擁有東華機械有限公司、華大機械有限公司、德科摩華大機械有限公司及無錫宇部大同機械等國內(nèi)外知名的塑料機械生產(chǎn)基地，在機械制造加工、資金投入、市場運作等方面具有雄厚的實力和豐富的經(jīng)驗。開展項目合作。促進科研成果產(chǎn)業(yè)化

近年來，工程中心與大同機械以市場需求為導向，以解決產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)實問題為宗旨，在多項成果產(chǎn)業(yè)化項目上開展了深層次合作，有力地促進了一批擁有自主知識產(chǎn)權科研成果的產(chǎn)業(yè)化。

我國從事高分子加工領域的科研機構(gòu)和企業(yè)研發(fā)部門常用的高分子及其復合材料加工過程特性測量分析儀器多是依靠進口，此類設備的引進費用占科研經(jīng)費投入的很大比例，而且近年來引進這些儀器的單位和資金數(shù)額呈明顯的增長趨勢。然而由于該類型儀器設備產(chǎn)品研發(fā)的技術和資金門檻較高，國內(nèi)同類產(chǎn)品鮮有出現(xiàn)。2004年，工程中心與大同機械子公司東華機械有限公司聯(lián)合承擔粵港關鍵領域重點突破項目“面向高分子及其復合材料開發(fā)的測試關鍵技術平臺”，合作開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權、功能齊全、質(zhì)量可靠、價格適中的“聚合物動態(tài)流變工作站”。聚合物動態(tài)流變工作站在設計中凝結(jié)了華南理工大學四項世界首創(chuàng)技術和十余項專利技術，功能涵蓋了最重要的聚合物加工工藝和方法，是一套功能齊全、面向橡塑材料加工行業(yè)的精密測試儀器，可廣泛用于材料流變性能測試、材料配方設計、成型工藝優(yōu)化以及產(chǎn)品質(zhì)量控制等，能夠滿足我國眾多單位在科研、產(chǎn)品研發(fā)方面的急迫需要。2007年6月8日，聚合物動態(tài)流變工作站通過了廣東省經(jīng)貿(mào)委組織的技術鑒定，包括三名中國科學院、工程院院士在內(nèi)的鑒定委員會一致認為該項成果“技術創(chuàng)新性顯著，達到國際先進水平，對提高我國塑料制品生產(chǎn)和塑料加工設備的技術含量，提高我國塑料加工工業(yè)整體科學技術水平具有重要意義”。

廣東省是全國最大的改性塑料生產(chǎn)基地之一，對改性塑料改性生產(chǎn)設備市場需求大，但相關高性能混煉設備卻一直長期依賴進口，省內(nèi)的塑料機械企業(yè)缺乏能與國際先進產(chǎn)品相競爭的自主開發(fā)產(chǎn)品。2005年，工程中心與大同機械子公司東莞華大機械有限公司聯(lián)合投標，共同承擔廣東省經(jīng)貿(mào)委粵港關鍵領域重點突破項目“高效、高性能螺桿式混煉擠出設備”，目標是采用華南理工大學發(fā)明的“聚合物及其復合材料多螺桿塑化混煉擠出方法及設備”的專利技術成果，研制開發(fā)出我國具有自主知識產(chǎn)權高效、高性能聚合物三螺桿動態(tài)混煉擠出設備，并力爭在二年內(nèi)形成規(guī)?；a(chǎn)，滿足我國改性塑料產(chǎn)業(yè)領域技術發(fā)展日益提高的要求，同時改變廣東省甚至我國相關設備長期依賴進口的狀況。在工程中心和華大公司雙方的努力下。項目成果――聚合物三螺桿動態(tài)混煉擠出機迅速推向市場，該產(chǎn)品具有獨特的高填充、高分散、高產(chǎn)量、低能耗優(yōu)勢，可廣泛用于塑膠的共混改性、填充改性、助劑分散、纖維增強、共混反應、聚合反應、排氣脫揮等加工領域。2006年第二十屆中國國際塑料橡膠工業(yè)展覽會上，聚合物三螺桿動態(tài)混煉擠出設備第一次亮相就吸引了大量的國內(nèi)外購買商。展會首日，該設備即獲得來自保加利亞客戶的訂單，設備投入運行后，與國內(nèi)外多家同類產(chǎn)品比較，三螺桿動態(tài)混煉擠出機的綜合性能最佳，該客戶在次年的國際橡望展上再次定購了兩套三螺桿動態(tài)混煉擠出生產(chǎn)線。經(jīng)過兩年的市場推廣，已有一百多臺／套聚合物三螺桿動態(tài)混煉擠出設備銷往國內(nèi)外改性塑料生產(chǎn)企業(yè)。

2006年，工程中心又與東華機械有限公司合作，在廣東省教育部產(chǎn)學研結(jié)合項目的支持下，開展“物理場強化在線配混注射成型裝備產(chǎn)業(yè)化”的研究工作。項目成果――直壓兩板式動態(tài)在線配混注射成型機融合了工程中心的動態(tài)三螺桿配混技術和動態(tài)注射成型技術兩項發(fā)明專利以及大同機械有限公司擁有的國內(nèi)最成熟的直壓兩板技術，是雙方先進核心技術完美結(jié)合的又一力作。該設備適用于大部分塑料加填充物的物料體系成型，尤其適合成型加工用于結(jié)構(gòu)或半結(jié)構(gòu)件的長纖維(玻纖、天然纖維)增強塑料制品。國內(nèi)在線配混注射成型技術裝備，目前只有德國的Krauss-Maffei公司和Huskv公司推出這項技術。物理場強化在線配混注射成型裝備最主要的目標市場是汽車零部件生產(chǎn)。目前用于轎車零配件生產(chǎn)的大型精密注塑機主要還是依賴進口，如長春的蘭寶股份有限公司控股的奧奇汽車飾件公司，江蘇的江南模塑科技股份有限公司等均是引進德國Krauss―Maffei的設備。物理場強化在線配混注射成型裝備的產(chǎn)業(yè)化和推廣應用，一方面是工程中心的核心技術――動態(tài)成型技術應用領域的進一步拓展，另一方面填補了國內(nèi)在在線配混注射成型技術領域的空白，可以替代昂貴的進口設備，降低汽車零部件行業(yè)的資金和技術壁壘，促進我國尤其是廣東省的汽車零部件工業(yè)發(fā)展。新裝備除了在汽配工業(yè)中應用，還可以在家電、電子、造船等行業(yè)中使用，應用前景十分廣闊。

建立戰(zhàn)略聯(lián)盟關系，深入推進產(chǎn)學研合作

為了謀求雙方的更大發(fā)展，華南理工大學于2006年12月與大同機械有限公司合作簽訂了戰(zhàn)略聯(lián)盟，進一步凝練和確定將來在技術、產(chǎn)品、人才培養(yǎng)等方面進行的深入而長期的戰(zhàn)略合作方向。出席簽約儀式的廣東省科技廳副廳長雷朝滋表示，雙方合作的成果將促進廣東省甚至是我國相關設備的技術和產(chǎn)品向高端發(fā)展，推動我國塑料加工行業(yè)及其相關行業(yè)的發(fā)展。2007年以東華機械有限公司為依托、以華南理工大學為合作單位的“塑料成型新技術新裝備產(chǎn)學研結(jié)合研發(fā)基地”被廣東省科技廳認定為首批廣東省教育部產(chǎn)學研結(jié)合示范基地之一，為雙方今后在塑料成型加工技術研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化領域的進一步合作提供了發(fā)展的平臺。

工程中心與大同機械的合作，是以項目為紐帶，以科研成果產(chǎn)業(yè)化為目的的全方位合作，雙方獲益匪淺。

第3篇

一、金屬間化合物材料的概述和應用

金屬間化合物是指以金屬元素或類金屬元素為主組成的二元或多元系合金中出現(xiàn)的中間相。金屬間化合物主要指金屬與金屬間，金屬與類金屬之間按一定劑量比所形成的化合物，金屬間化合物有的已是或?qū)⑹侵匾男滦凸δ懿牧虾徒Y(jié)構(gòu)材料。金屬間化合物的歷史由來已久，金屬間化合物的研究已經(jīng)成為材料科學研究的熱點之一。人們發(fā)現(xiàn)許多金屬間化合物的強度并不是隨溫度的升高而單調(diào)地下降，相反是先升高后降低。因為這一特性，掀起了新一輪金屬間化合物的研究熱潮，使金屬間化合物具備了成為新型高溫結(jié)構(gòu)材料的基礎?，F(xiàn)在已研究出許多方法和措施，用來改善和提高金屬間化合物的塑性，為將金屬間化合物材料開發(fā)成為有實用價值的結(jié)構(gòu)材料打下基礎。金屬間化合物是航空材料和高溫結(jié)構(gòu)材料領域內(nèi)具有重要應用價值的新材料。金屬間化合物強度高，抗氧化性能好和抗硫化腐蝕性能優(yōu)良，優(yōu)于不銹鋼和鈷基，鎳基合金等傳統(tǒng)的高溫合金，而且具有較高的韌性，因此金屬間化合物被公認為是航空材料和高溫結(jié)構(gòu)材料領域內(nèi)具有重要應用價值的新材料。金屬間化合物材料作為近20年內(nèi)才發(fā)展起來的新材料，相對于傳統(tǒng)金屬材料具有特殊的優(yōu)點和規(guī)律，廣泛用于制備金屬間化合物基復合材料。金屬間化合物相對于金屬材料為脆性材料，相對于其他材料則具有一定的韌性，并且具有相當高的塑性。某些金屬間化合物還具有反常的強度-溫度關系，在一定的溫度范圍內(nèi)，強度隨著溫度的升高而升高，這對高溫結(jié)構(gòu)材料的開發(fā)和應用給予很大的希望。此外許多金屬間化合物材料具有良好的抗氧化性能，耐腐蝕性能和耐磨損性能，如Ni-Al金屬間化合物和Fe-Al金屬間化合物材料。因此采用金屬間化合物和其他材料相復合制備復合材料可以提高金屬間化合物材料的力學性能。

金屬間化合物具有一系列的優(yōu)異性能是最具有吸引力的新一代高溫結(jié)構(gòu)材料和表面涂層材料。金屬間化合物的種類非常多，近年來國內(nèi)外主要研究集中于Ni-Al金屬間化合物，Ti-Al金屬間化合物，F(xiàn)e-Al金屬間化合物等含Al金屬間化合物的研究。目前金屬間化合物材料已經(jīng)研究和開發(fā)的較為廣泛。許多金屬間化合物材料已經(jīng)用于鑄造，鍛壓和高溫熔煉等。金屬間化合物材料具有高溫強度好，高溫抗蠕變性能強，抗腐蝕性能好，抗氧化性能好等優(yōu)點，且在一定的溫度范圍內(nèi)金屬間化合物的屈服強度隨著溫度的升高而升高。但是金屬間化合物材料作為使用的結(jié)構(gòu)材料，還存在硬度低，斷裂韌性差以及高溫強度低等缺點。將金屬間化合物與其他材料進行復合制備金屬間化合物基復合材料，以制備出兼具有二者優(yōu)點的復合材料是當前的重要研究和發(fā)展方向。金屬間化合物材料具有較高的加工硬化率和較特殊的高溫性能，因而被認為是下一代高溫結(jié)構(gòu)材料和高溫耐磨損材料之一，特別是在改善金屬間化合物材料的塑性后，更是受到了廣泛的重視和研究。為了進一步提高金屬間化合物材料的綜合性能，很多研究工作者在金屬間化合物材料中加入強化相制備金屬間化合物復合材料，即形成金屬間化合物基復合材料?？梢韵蚪饘匍g化合物中加入碳化物硬質(zhì)相制備耐磨損的金屬間化合物基復合材料。金屬間化合物材料具有許多優(yōu)秀的性能而被廣泛的應用到工程領域中。

二、金屬間化合物在材料科學與工程專業(yè)教學實踐中的研究和應用

金屬間化合物材料由于具有許多優(yōu)異的性能而被廣泛的應用在工程領域中，所以應該在材料科學與工程專業(yè)的課堂教學和實踐教學中增加一些金屬間化合物的知識和內(nèi)容。金屬間化合物材料主要包括Al系金屬間化合物材料，主要有Fe-Al金屬間化合物，Ni-Al金屬間化合物，Ti-Al金屬間化合物等，還有其他的如Cu-Al合金，Cu-Zn合金以及Ni-Ti合金體系等金屬間化合物材料。由于一般常用的金屬間化合物是由兩種金屬元素形成的化合物并具有典型的二元相圖，所以可以通過認識和了解金屬間化合物學習和掌握二元相圖的知識內(nèi)容。此外金屬間化合物材料的制備工藝方法也有很多，主要有金屬熔煉法，高溫自蔓延反應合成法，機械合金化法，反應燒結(jié)法，粉末冶金工藝等多種方法。其中反應熔煉法是將不同種金屬元素放到熔煉爐中進行熔化形成金屬合金熔體使其均勻混合并冷卻形成金屬間化合物材料。高溫自蔓延反應合成方法是通過反應放出大量的熱量維持反應繼續(xù)進行最終形成所需要的金屬合金材料。機械合金化工藝過程是利用高能球磨機把兩種純金屬粉末放入球磨罐中并加入適量的添加劑進行球磨，粉末的制備由機械合金化過程完成，塊體的制備則由燒結(jié)過程實現(xiàn)，機械合金化工藝是一種固態(tài)反應的過程。機械合金化技術是近年來發(fā)展起來的一種材料制備方法，機械合金化工藝通過對粉末反復的破碎，焊合來達到合金化的目的，由于合金化過程中引入大量的應變，缺陷以及納米級的微結(jié)構(gòu)，機械合金化制備的材料具有一些與傳統(tǒng)方法制備材料不同的特性。通過機械合金化工藝就可以制備出金屬間化合物粉末。粉末冶金技術是制備金屬間化合物材料比較常用的一種方法。以單質(zhì)或合金粉末為原料，一般是先用塑性加工的方法把粉末制備成所需要的復合材料制件，然后在燒結(jié)同時實現(xiàn)了制件的成型。反應燒結(jié)法是將不同種金屬元素粉末通過熱壓燒結(jié)工藝或者常壓燒結(jié)工藝形成金屬間化合物塊體材料。金屬間化合物材料的制備通常采用粉末冶金工藝進行制備。

由于金屬間化合物材料原料成本較低，制備工藝不復雜，所以對于金屬間化合物材料的制備和性能的研究工作可以引入到材料科學與工程專業(yè)的實驗教學工作中?？梢栽趯嶒灲虒W的課程中增加金屬間化合物材料的制備和性能的研究內(nèi)容，例如通過反應熔煉法，機械合金化方法和粉末冶金法等制備金屬間化合物材料，并對金屬間化合物材料的結(jié)構(gòu)和性能進行研究。通過以上實驗教學過程可以鍛煉學生的實踐能力和分析能力，還可以加深學生對材料科學與工程專業(yè)知識內(nèi)容的認識和了解。在上述實驗方法中，其中機械合金化工藝是比較實用并且能夠在實驗室里進行的。機械合金化工藝是將兩種不同的金屬粉末混合并經(jīng)過高能球磨過程制成金屬間化合物粉末，并通過燒結(jié)過程制備金屬間化合物塊材。機械合金化工藝可以在實驗室里進行，可以安排學生通過機械合金化工藝制備金屬間化合物材料。此外在本科學生的專業(yè)課程設計和畢業(yè)設計期間也可以安排學生進行金屬間化合物材料的制備和性能的研究工作。通過對金屬間化合物材料的制備和性能的研究工作，使得學生充分的認識和了解金屬間化合物材料的性能特點，并加深學生對所學習的材料科學與工程專業(yè)課程知識內(nèi)容的認識和了解，使得學生對材料科學與工程專業(yè)的課程內(nèi)容有一定的掌握和熟悉，并通過實驗教學過程提高了學生的實踐能力和分析問題解決問題的能力，擴展了學生的知識面。所以本文作者認為應該在材料科學與工程專業(yè)的實踐教學過程中增加一些關于金屬間化合物材料的實驗課程，并以金屬間化合物材料的制備和性能的研究內(nèi)容作為實驗教學課程，這將有助于提高學生的實踐能力并擴展了學生的知識面，這為本科學生以后學習材料科學與工程專業(yè)的知識內(nèi)容打下堅實的實驗基礎。

三、金屬間化合物材料未來的研究方向和發(fā)展趨勢