航空材料的新宠复合材料_材料工程论文五篇

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《复合材料》是2007年9月重庆大学出版社出版的图书，作者是冯小明、张崇才。

树脂：高分子化合物树脂：孙海晋装置作品航空材料的新宠复合材料_材料工程论文五篇欢迎来收藏，希望能分享给用的到的朋友！

第一篇 航空材料的新宠复合材料_材料工程论文

材料是人类赖以生存和发展的物质基础，也是社会现代化和高新技术发展的先导。在材料这个大家庭中，金属材料、无机（陶瓷）材料、有机高分子材料是大家比较熟识的，而复合材料，则是这个家族中一颗璀璨的明珠。复合材料是指由两种或两种以上不同性质、不同形态的组分通过复合工艺组合而成的一种多相材料，它既保持了原组分材料的主要特点，又显示了原组分材料所没有的新性能，可以通过材料设计使各组分的性能相互补充并彼此联系，从而获得新的优越性能。像通常我们了解的玻璃钢，其实就是一种玻璃纤维增强树脂基复合材料。

由于有机高分子材料在性能、成型方法及灵活的可设计性等方面的优势，使以其为基体的高分子基复合材料（也称树脂基复合材料，聚合物基复合材料）发展非常迅速，目前在军用、民用上获得了广泛的应用。虽然以金属材料、无机材料为基体的复合材料的发展略逊于树脂基复合材料，但它们同样存在很大的发展空间。

悠久的历史

也许你想象不到，树脂基复合材料的历史可以追溯到几千年前。最早的树脂基复合材料是古人用干草拌黄泥制作墙体和地面的纤维复合材料；而那承载着“卧薪尝胆”、“西施浣纱”等悠远故事的越王勾践剑，也是一种包层金属复合材料；至今尚存留着无穷奥秘的古埃及木乃伊的包料竟是一种缠绕工艺复合材料；而传统的千层底布鞋，乃是一种三维编织复合材料。这些，都是你始料未及的吧？

二战时期，由于战争资源的需要，第一个纤维增强合成材料而成的复合材料应时代而生：1940年，以手糊成型方法制成了玻璃纤维增强不饱和聚酯的军用飞机雷达罩。WwW.0519news.COm1944年，玻璃纤维增强树脂作为机身和机翼材料的飞机试飞成功。由此可见，复合材料的诞生和发展都和紧密联系在一起。

在人们对复合材料的性质了解还不够深入时，树脂基复合材料主要作为次承力构件应用到航空器中。随着生产工艺的发展，材料性能的逐步提高，复合材料在航空器中的地位越来越重要。怎样减少飞机结构重量以提高飞机的装载效率是百年来飞机发展所一直追求的目标。从20世纪初的木、布结构，到30年代轻合金的全金属结构，30年代－60年代虽然金属材料的性能有很大提高，但是单依靠提高金属材料性能来进一步降低飞机结构重量系数（即飞机结构重量与飞机起飞重量的比值）已达到极限。为此，飞机设计师们不得不寻求新的途径，于是找到了高比强度（材料强度与密度的比值）、高比刚度（材料模量与密度的比值），另外能按控制结构变形要求来设计的纤维增强树脂基复合材料。

随后，具有更高比强度、比刚度，同时兼具更高剪切强度、剪切模量以及耐热性的第二代现代复合材料应运而生，主要以硼纤维、碳纤维、芳纶纤维为增强材料，以聚酰亚胺等高性能树脂为基体，同时包括铝、镁、钛等金属基体，金属间化合物，碳化硅、氮化硅等陶瓷基体。而性能更高的氧化铝纤维、碳化硅纤维、晶须等增强材料的出现，更引发了具有多功能、高韧性、耐热的第三代高性能复合材料的发展。1980年以后，先进复合材料在航空、航天等领域已经得到了较为广泛的应用。

军民领域的多面手

为了提高军用飞机性能，美国空军材料研究所早在20世纪50年代中期就开始寻求比已经采用的铝合金、钛合金等金属材料的比强度、比刚度更大的材料。为此，研究开发了先进树脂基复合材料、铝锂合金等轻质高性能材料。先进树脂基复合材料在航空、航天飞行器结构上的应用获得了成功，现已成为与铝合金、钛合金、钢并驾齐驱的四大结构材料之一。先进树脂基复合材料的用量已经成为飞机先进性的一个重要标志。

复合材料飞机结构技术是以实现高结构效率和改善飞机气动弹性与隐身等综合性能为目的的高新技术。先进树脂基复合材料的应用，对飞机结构轻质化、小型化和高性能化起着至关重要的作用。复合材料结构特点和应用效果，在高性能战斗机实现隐身、超声速巡航、过失速飞行控制，前掠翼飞机先进气动布局的实际应用，舰载攻击/战斗机耐腐蚀性改善和轻质化，直升机长寿命和轻质与隐身化等诸多方面得到了展现。复合材料技术已成为影响飞机发展的关键技术之一。

美国空军f-117隐身战斗机采用碳纤维增强环氧复合材料做成骨架和外面的蒙皮，没有金属表面，也没有金属铆钉反射雷达波；美国1989年首飞的隐身轰炸机b-2，复合材料占结构用量的50%；f-22基本构型没有采用特殊的外形隐身措施，没有过多牺牲机动性，而它传奇般的隐身性能主要是通过复合材料和隐身涂料完成的。而f-35中应用复合材料已占到结构质量的30%～35%；“旅游者号”（voyager）全复合材料飞机于1986年创下了不加油、不着陆连续环球飞行9天，航程40 252千米的世界纪录，其碳纤维结构用量大于90%，飞机的结构重量只有453 千克，载油量3吨。

军用飞机中复合材料结构件的成功应用，给民用飞机的材料选择带来了巨大的影响，波音、空客等干线客机中复合材料在结构材料中的应用比例也越来越高。空客a380是550座级超大型宽体客机，整机采用了较多的复合材料（23%），大大减轻了飞机重量，减少了油耗和排放，降低了营运成本。波音787“梦想”飞机则是200座～300座级飞机，航程随具体型号不同可覆盖6 500～16 000千米。它使用碳纤维、有机纤维、玻璃纤维增强树脂以及各种混杂纤维的复合材料制造了机翼前缘、压力容器、引擎罩等构件，不仅使结构重量减轻，还提高了飞机的各种飞行性能。波音787中复合材料的用量达50%，这可使其比目前同类飞机节省20%的燃油消耗。空客公司由于受到波音公司复合材料高用量的威胁，计划在a350飞机上将复合材料的用量再次提高到53%，以形成与波音787飞机的竞争。而倍受国人关注的国产大飞机c919复合材料的用量也将达到20%以上。复合材料在飞机上的应用经历了从次承力构件—尾翼主承力构件—机翼—机身主承力构件的发展，已成为飞机结构的主要材料。

优异的特性

树脂基复合材料具有许多优异性能，尤其是非常适合在航天器结构上使用。随着航天器设计要求的不断提高，复合材料及其工艺技术的发展和成熟，目前复合材料已逐步成为航天器结构的主要材料，如航天器的主承载结构、太阳电池阵列结构、天线结构及其他有关部件均广泛采用了复合材料。

树脂基复合材料到底具有哪些优势，让它能具有如此强大的魅力呢？我们知道，普通碳钢的密度一般为7.8克/立方厘米，而玻璃纤维增强树脂基复合材料的密度通常只有1.5～2.0克/立方厘米。密度比玻璃纤维更小的碳纤维和有机纤维增强树脂基复合材料的密度就更低，这个特性成就了树脂基复合材料的高比强度、比模量，使其具有优异的轻质、高强的特性。人造地球卫星的质量减轻1千克，运载它的火箭质量则可以减轻1 000千克，因此用复合材料来制造人造卫星有很大的优势。

二者树脂基复合材料具有非常优异的可设计性，简单地说，就是树脂基复合材料可以根据不同的用途要求，灵活地进行产品的设计。如对于结构件，可以根据受力情况合理布置增强材料，节约材料、减轻质量；对于耐腐蚀性能要求的产品，选择耐腐蚀性能好的基体树脂和增强材料；对于介电性能、耐热性能等要求都可以通过选择合适的原材料来满足。

三是纤维增强的树脂基复合材料具有突出的成型工艺性，成型工艺方法众多，目前已经应用的成型工艺方法有几十种，而新的方法还在发展中，能满足各种类型制品的制造需要，尤其特别适合大型、形状复杂、数量少的制品的制造。

第二篇 材料科学与工程专业 材料科学基础 大平台教学研究_材料工程论文

[摘要]为适应高等教育改革的要求，本文根据暨南大学材料科学与工程专业的培养目标和方案，对“材料科学基础”大平台教学进行探讨。从课程发展的历史、性质及定位出发，优选教材，并依据“奠定学科基础”的角度，对教材中的教学内容进行了科学地扬弃，从而合理组织教学，科学运用教学手段，从中取得了一些较好的教改效果和经验。

[关键词]材料科学与工程专业　材料科学基础　教学

“材料科学基础”是研究材料的成分、结构、性能之间的关系及其变化规律的一门基础学科，是材料科学与工程专业一级学科公共主干专业基础课。根据提出的拓宽专业口径、按专业大类进行人才培养的基本思路和1997年学位办颁发的新专业目录，材料类的专业设置不再按传统分为金属材料、无机非金属材料和高分子材料。为此，各相关高校在材料科学与工程专业主干课程“材料科学基础”的教学上都进行了教学改革。暨南大学材料科学与工程专业自20xx年设立以来，就依据的要求，将专业培养目标设定为培养“大材料”科学研究与工程技术所需的人才。故“材料科学基础”课程内容设置为介绍三大材料的基础知识，在教学模式、手段及课程配套方面也具有鲜明的特色。本文阐述了暨南大学材料科学与工程系以“奠定学科专业基础，培养学生科学的思维能力”为宗旨，开展“材料科学基础”教学工作的经验和体会。并以此为契机，进一步优化教学内容，探索新的教学模式和教学手段，进一步提高教学质量。

一、课程发展历史、性质与定位

材料是人类文明发展的基石。wWW.0519news.COM人类发展的文明史就是按石器时代、陶器时代、青铜器时代、铁器时代来划分的，可见材料对人类文明进程的重要贡献。与人类使用材料的漫长历史相比，对材料的研究即材料科学的历史比较短暂。19世纪中叶，开始采用金相显微镜研究钢铁，相平衡热力学和统计热力学则为建立材料的相平衡与相变提供了理论基础。20世纪20年代，原子结构和量子力学提供了研究材料微观结构的理论，x射线衍射技术和电子显微技术为探索材料的微观结构提供了手段。20世纪50年代，金属学已初具规模。高校金属材料专业都开设了《金属学》课程。到20世纪60年代，世界经济的腾飞促使陶瓷学和高分子材料学建立，其代表作分别为wg金格瑞的《陶瓷导论》(introduction to ceramics)和pj flory的《高分子化学与物理》(polymer chemistry and physics)。前者，wg金格瑞教授将金属学的原理应用于无机材料的结构、热力学、动力学、相变及性能当中，成功地指导了水泥、玻璃和陶瓷材料的生产和科研。而pj flory教授则主要围绕聚合物的合成过程、聚集态结构以及物理、化学等行为特征，阐述了高分子材料的结构及性能。到今天，三大材料的研究相互渗透，研究方法相互借鉴，产生了21世纪的材料科学。

“材料科学基础”着眼于材料基本问题诸如材料的结合键、材料的晶体结构及缺陷、材料的相结构与相图、材料的凝固、材料中的扩散，材料的塑性变形、材料的亚稳态。从金属材料的基本理论出发，将高分子聚合物材料、陶瓷材料、复合材料等结合在一起，使学生能把握材料的共性，熟悉材料的个性。本课程横向融合金属材料、陶瓷材料和高分子材料的基础理论于一炉，纵向则充分利用学生已经学过的基础知识(包括高等数学、普通物理、物理化学、材料力学等)，并能连接后续的材料的与表征、材料物理、材料加工工艺学等必修课程及高分子材料、无机非金属材料、金属材料等模块的选修课程。

二、教学内容的优化和选择

现代材料工业和技术的发展推动材料从组成、结构和功能的单一化向复合化、一体化发展，使培养大材料、宽专业人才的教学改革迫在眉睫。在此形势下，20xx年暨南大学材料科学与工程专业设立并开始招收首届本科学生，确定了《材料科学基础》为专业基础课(必修，72学时，4学分)。本课程内容旨在以物质结构和结构形成为主线将三大固体材料(金属材料、无机非金属材料、高分子材料)的基础知识有机结合，构建大材料专业公共性专业基础课教学体系。该课程体系旨在强化对学生重基础的通才教育模式，在教学内容上力求共性教学，突出个性特点。为此。从选择教材着手，优化教学内容，强化基础教学，着重培养学生科学的思维方法、创新能力以及运用基础理论解决实际问题的能力。

目前， “材料科学基础”教材体系可分为两大类。第一类沿袭“金属学”课程的教学内容，增加了少量无机非金属材料、高分子材料和复合材料等内容，往往侧重金属材料。这类教材基本上适合以金属材料为主导的材料科学与工程专业的教学。第二类教材则是在增加非金属材料、高分子材料、复合材料等新材料内容的同时，对该课程的所有内容进行了全新的组合，将它们有机地融入整个教材体系中，形成新的包含各种类型材料的教学体系。由于低年级本科学生的专业知识有限，这类教材在教学中要突出构建整个教学内容的逻辑性和条理性，避免学生掌握了各材料的个性，却忽视了各材料的共性，从而使整个课程陷入一个“材料学概论”的泥潭。为达到突出共性教学的目的，搭建一个合理材料科学与工程的知识平台，根据整个学科的培养方案和教学计划，我们选择上海交通大学出版社出版的面向21世纪新教材《材料科学基础》作为教材，从教学目标出发，该教材最显著的特点是着重于基本概念和基础理论，便于在教学中掌握深度和广度。根据本专业培养目标的要求和培养方案的特点，在确立教材内容、体系与后续课程的相互关联的基础上，在保持课程自身体系的完整性的条件下，兼顾到不同材料的特点及知识体系与要素课程内各个环节之间的逻辑关系，对该教材的内容进行了“扬弃”，将课程教学内容分为三大模块：

1　材料的结构。①微观结构：原子的排列方式、高分子链结构；②结构的完整性：晶体学基础、金属的晶体结构、合金、离子晶体结构规则、共价晶体结构、聚合物的晶态结构；③结构的不完整性：晶体缺陷、表面和界面、非晶态、亚稳态、准晶态。

2　固体中原子及分子的运动。①扩散：菲克第一、第二定律、扩散的热力学、扩散原子理论、影响因素；②高分子的分子运动：分子链的运动及其柔顺性、分子的运动方式及影响因素。

3　材料的组织结构变化。①材料的形变和再结晶：单晶和多晶体的塑性变形、回复和再结晶；②相图。单元系相图：凝固、形核和晶体长大；二元系相图：匀晶、共晶和包晶相图、混溶间隙、相图；三元系相图：相图基础、三元匀晶和共晶相图。

为了在上述教学内容中力求共性教学，以最大限度地淡化三大材料各自的专业色彩，力求突出共性的内容。例如，相平衡与相图的内容，选择了相律、相平衡热力学理论、一元、两元和三元基本相图类型的阅读等为重点内容，而淡化与此相关的教材中有关金属材料的冶金和铸造 

方面的内容。

通过多年的教学实践，上述教学内容的优化既得到了后续课程教师的肯定，又使学生学以致用，达到了奠定学科专业基础、培养科学思维的目的。

三、教学内容组织方式与目的

本课程教学内容的特点是“三多一少”，即叙述性的原理、规律多，需要记忆的概念、定义多，课程内容知识点多。理论计算少。因该课程内容枯燥、抽象，学生感到难学。具体表现在：不能很好地将数学理论应用到材料科学的基础课程、无法判定从而掌握教学内容中的重点、不能将所学的知识点和实际的材料联系起来。所以，我们在教学内容的组织上做了一些探索：

1　突破传统的“一本教科书”的局限性。本课程的教学内容在严格按照教学大纲和教学计划授课的同时，综合多种中文教材、英文教材等，力图做到知识面完整、讲授描述通俗易懂。如针对本专业每年都有数目不等的海外学生的特点，在教学提倡采用晓园出版社出版的《材料科学与工程》作为补充性教材，提升外招学生对学科知识的认同感和认知度。

2　探索课堂教学，有所为，有所不为。课堂讲重点、难点，讲思路，留给学生充分的思考时间和空间，以调动他们的主动性和积极性。对难点和重点内容，尽量举出其应用实例，结合学科前沿知识，使学生知道该原理的用处，听课时不感到抽象、空洞，达到了理论联系实际的目的。而且，对重点和难点内容务必做到举一反三，确保学生能够掌握，以达到以点带面，进而掌握所学知识的目的。

3　注重教学内容的连贯性，连通性，提高学生对所学知识点的融会贯通能力。本课程在教学过程中，提倡预习，并将即将讲授的知识点与所学基础知识点的关联告知学生，使其掌握学习的主动性。对部分关联度高的章节，采用课堂讨论、换位讲授等方法，调动课堂气氛，使学生自觉地运用基础知识解决教学过程中的难点，从而提高他们通晓所学知识点的能力，达到全面提升专业素质和人文素质的目的。例如，在相图的学习中，尝试让学生利用所学的物理、化学知识换位讲授一元相图和二元相图的基础，一方面使他们学会对所学知识点进行归纳和演绎，另一方面提升他们的口头表达、演讲技巧。

4　充分、恰当地采用现代化多媒体教学方法，并辅之以动画，实现图、文、声、像的视听一体化教学。特别是对那些教学难点和需要丰富空间想象力的内容，形象、生动地展示在学生面前，既直观又富动感，可明显提高教学效果。

四、教学方法与教学手段

“材料科学基础”课程内容抽象、概念性强，学生在学习时容易感到枯燥难学。因此，在课堂上应常采用启发式教育，常用提问、问答或引而不发方法，调动学生的积极思维能力。在讲授时使用ppt演示文稿，尽量多用教学模型、挂图、照片和曲线图表等形象化语言。涉及部分教学内容如位错运动等，应结合动画生动地用图像演示给学生，以加深他们对课程内容的理解，提高学习兴趣。对于部分与前期知识关联度高的基本理论如单元相图，组织学生进行课堂讨论(seminar)，并以学生发言为主，让他们直接参与教学。对需要运用较多数学知识且理论性较强的内容，如扩散第一、第二定律，应多采用板书推导，加强逻辑性学习。另外，为了提高学生对那些需要有丰富空间想象力的晶体结构、金相组织的转变和识别、位错、位错增殖和缠结过程等知识难点的理解和掌握，将先进的多媒体现代化教学手段引入材料科学基础教学中，并让它们以二维或三维动画形式生动形象地展示在学生面前，弥补传统教学在时间和空间等方面的不足，以提高教学效果。在课外，还可建立空间，在群聊中解决课堂中来不及解决的问题，通过师生交流，提高学生探索性自学能力和学习的积极性。

在“宽口径，大平台”培养模式下开展材料科学与工程教学， “材料科学基础”作为专业必修的主干课程，突出共性教学是打好学科专业知识的必备条件。从时代的需要出发，合理选择及组织教学内容、创新教学手段和方法，使其与教学内容相互协调，是构建“材料科学基础”教学体系的关键。今后， “材料科学基础课程”将继续围绕以符合时代发展、符合教育规律为中心开展课程建设，不断探索和实践，为成功培养宽专业人才奠定基础。

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[12]吴弘，孙广垠，材料科学基础课程教学艺术与实验改革初探[j]中国科教创新导刊,20xx,(465)：21—22。 

第三篇 材料学专业材料科学基础教学改革初探_材料工程论文

【摘要】 文章从材料学专业材料科学基础教学中存在的问题,结合笔者对材料科学基础教学的经验,阐述了高等院校材料学专业材料科学基础改革的必要性,并对教学内容、教学方法等方面的改革进行了探讨。

【关键词】 材料学;材料科学基础;教学改革

材料是人类生存和发展的基础。纵观人类利用材料的历史,可以清楚地看到,每一种重要材料的发现和利用,都会把人类支配和改造自然的能力提高到一个新的水平,给社会生产力和人类生活带来巨大的变化,把人类物质文明和精神文明向前推进一步。可以说没有半导体材料的开发和工业生产,便不可能有目前的计算机技术和现代信息技术革命;没有现代的高温高强度结构材料,便没有今天的宇航科技;没有低损耗的光导纤维,便不会出现光纤维的长距离传输,也无当前的光通信可言。高等院校深刻感受到材料对社会影响的方方面面,深刻认识到现代社会对材料学方面人才的需求。

我国各大高校纷纷设立了材料学院,并建立健全了材料学方面各类培养课程。材料科学基础是材料学专业学生必修的专业基础课。通过材料科学基础课程的学习, 可使学生掌握材料科学基础领域的基本理论知识和实验操作技能,以利于学生学习材料学专业的后续课程。[1-6]本论文通过材料学专业材料科学基础课程教学中存在的问题,阐明了材料学专业进行材料科学基础教学改革的必要性,并结合本人讲授材料科学基础过程中的体会,初步探讨了如何提高材料科学基础的教学效果,并对教学内容,教学方法等方面的改革进行了探讨。

1.材料学专业材料科学基础教学改革的必要性

随着现代社会对材料学人才的大量需求,材料学专业已逐步成为全国各大高校重要的组成部分,但由于专业的性质,材料学专业也是高校中最难学习的专业之一。WWw.0519news.COM要成为一个材料学专业合格的本科毕业生,既要具备化学方面的基础,又要物理方面的基础,还要掌握材料化学,材料物理等材料专业的知识。但由于学生大学学习的时间是有限的,这就造成材料学专业课程设置时,存在“课时紧,任务重” 的问题。以材料科学基础为例,材料学专业材料科学基础授课时间一般不少于120学时,而纵观全国各大高校材料学专业,材料科学基础通常为54学时,个别为72学时,且大多没有实验。这并不意味着材料学专业对材料科学基础的要求低,而是由于材料学专业课程多、学时紧等原因导致的无奈之举。材料科学基础学时少造成学生对材料科学基础的知识掌握肤浅,很难真正体会材料科学基础的本质,同时也影响了后续材料学专业课的学习。另外,不设材料科学基础实验,学生的动手能力得不到锻炼,在进行后续课程时没有任何基础,从而影响了其它材料学专业实验的顺利进行。总之,材料学专业材料科学基础教学存在的诸多弊端已严重地影响了材料学专业学生的正常学习,因此,材料学专业材料科学基础教学改革势在必行。

2.材料科学基础的课程内容和特点

材料科学基础是一门古老又新兴的课程,它是一门理论性强,内容丰富,掌握起来有相当难度的课程。同时,它也是一门重视实验,能够培养学生动手能力的课程。具体来讲,材料科学基础主要内容分为三大模块:第一模块为晶体结构和缺陷,包括各种晶体的空间结构、可能出现的各种缺陷及缺陷的表示法。本模块内容约占总学时的25%～35%;第二模块为原子及分子运动、材料的变形和再结晶,本模块内容约占总学时的45%～55%;第三模块为单元及多元相图,包括晶体的凝固和相图的关系、相图的等,本模块内容约占总学时的15%～25%。各模块的主要内容,可以提炼出材料科学基础主要包括晶体的结构及表示方法。[7-9]

3.材料学专业材料科学基础课程改革研究

3.1 教学内容改革

根据材料科学基础的主要内容和课程特点,结合材料学专业对材料科学基础的要求,我们对材料科学基础教学内容主要进行了如下改革:“精简内容,把握重点,强调相关。”材料科学基础经过上百年的发展,内容已经相当丰富,而且还在不断更新。如此庞大的内容仅仅通过短短的54学时或者72学时来顺利完成全部教学内容几乎是不可能的,因此,精简教学内容是材料科学基础教学必须进行的环节。针对材料学专业的特点和材料学专业对材料科学基础的要求,并考虑到材料学专业材料科学基础没有实验的实际情况,我们对这三大模块进行了以下改革:首先,精简第三模块的内容,使其仅占总学时的5%,同时在第三模块中加入15%的实验内容,从而使学生掌握基本的实验操作;其次,把握第一模块的内容,第一模块为材料科学基础基础知识和基本理论,是材料科学基础学习的重点,这部分的学习可以使学生初步了解材料科学基础的本质,同时在第一模块增加材料科学基础的x衍射、透射电镜等基本的表征手段的学习,这部分内容达到总学时的40%;最后,强调第二模块中与材料学专业相关的材料科学基础内容, 占总学时的40%。第二模块的内容非常繁多,我们通过学习原子和分子的运动规律、材料的形变及再结晶规律,使学生能熟练掌握与材料学专业有关的材料科学基础知识,为后续材料学专业学习打下基础。

3.2 教学方法改革

材料科学基础是一门看似简单,但掌握起来却有相当难度的课程。在教学过程中必须尽快让学生掌握材料科学基础的学习方式,跟上上课节奏,学生才能有效地掌握这门课程。这就要求在教学过程中必须改革传统的灌输式教学方法。在教学实践中通过借鉴前人的经验和总结自己的教学过程中的教训,在教学方法上主要做了以下改革:(1)通过现实的例子,引发学生学习材料科学基础的兴趣。针对材料是科技的基础这特点,通过材料的突破实现国家的科技发展的例子,增加学生学习材料科学基础的兴趣。同时,介绍材料科学基础与材料学专业其他课程的关系,使学生了解材料科学基础对其专业学习的重要性,引起学生对材料科学基础学习的高度重视。比如讲到晶体结构和由于掺杂引起的缺陷内容时,可以介绍当前高科技领域的发展基本都是通过掺杂引起材料能带发生变化的特点,激励同学们努力学习好这门大部分高科技所需要的基础知识,为将来祖国的发展作出自己的贡献;同时介绍材料学专业方面的所有专业课或多或少的与这们课有关联的特点,使学生了解材料科学基础对其专业学习的重要性。(2)以晶体结构为主线,引导学生深刻理解物质的结构决定性质的原理。为了让学生更好地掌握晶体的结构缺陷和性质的关系,如必须使学生真正理解什么是位错运动,实际晶体结构中的位错是什么样子。(3)通过课本目录,帮助学生学会总结,比较,归纳。材料科学基础内容琐碎繁多,在学习过程中,必须及时总结,比较和归纳,才能将材料科学基础的内容形成整体,不致前面学的很快就忘记,影响后面内容的学习。在教学过程中,针对学生在长期学习过程中不看目录的缺点,我们强调了目录的作用。比如学习完一章后引导学生根据目录回忆本章主要内容,象本章包括几节,每节主要讲了什么主要内容,其中重点是什么等。然后引导学生比较这一章与前面几章的联系和区别。最后,学过的内容,总结和归纳出要掌握的主要内容。(4)逐步引导,培养学生自学。大学教学的一个很重要的任务就是教会学生自学,学生在学习材料科学基础的过程中对于晶体的结构和三元相图,掌握起来具有较大难度,需要老师讲解,但对于原子结构和键合相对简单,可以通过在老师引导下,学生自学的方式掌握。这既节约了学习时间,又有效地锻炼了学生的自学能力。(5)通过做凝固和晶体结构实验使学生对书本上学的凝固原理和晶体结构缺陷有更深入的了解,如让同学门把铁碳合金熔化后浇注在砂型腔里铸造成钢锭,研究是凝固原理对其结构的影响,然后把凝固后的钢锭用xrd(x射线衍射),研究其晶体结构和晶体缺陷,同时把钢锭磨平后在显微镜下研究其晶相,找出成分中的马氏体等晶相组织,与书上的相图对比,加深对书本上知识的理解。

3.3 考试方式改革

课程成绩的考核是课程的重要内容,考核方式对教学效果有很大的指导作用。针对材料科学基础的特点和主要内容,我们将材料科学基础的考试方式分为三块,一是传统的闭卷考试,占总成绩的60%,二是平时成绩,主要是作业完成情况和每章主要内容总结等,占20%,三是实验情况,在学生的实际操作中,考察学生的动手能力,以及通过实验考察学生对课本内容的理解能力占20%。其中在闭卷考试中,我们强调了课本的基本知识,同时,有相当数量的综合题主要考察学生对所学的内容的综合应用情况,而概念题则考察学生对材料科学基础结构和本质的理解情况。

4.结论

通过以上教学改革探索,激发了学生学习材料科学基础的兴趣,加深了学生对材料科学基础这门课的理解,为后续的材料学专业的课程学习打下了坚实的基础。

参考文献

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第四篇 工程材料质量检测_材料工程论文

摘要：由于材料质量造成工程中的任何一个环节、任何一个部位出现问题，那么都会给工程的整体质量带来严重的后果，直接影响的生命安全，甚至会造成巨大的经济损失和人员伤亡。文章就工程材料的质量检测进行探讨。

关键词：工程材料；质量检测；检验方法

由于材料质量造成工程中的任何一个环节、任何一个部位出现问题，那么都会给工程的整体质量带来严重的后果，直接影响的生命安全，甚至会造成巨大的经济损失和人员伤亡。加强工程材料检测工作，可以提高工程质量，加快工程进度，降低造价，推动施工技术进步。本文就工程材料的质量检测谈一些体会。

一、影响的工程材料质量因素

1．由于工程材料供应没有计划、堆放不规范及管理不善等因素，因而是钢筋、水泥等工程材料锈蚀、受潮，降低了材料原有的性质，缩短了材料的使用寿命。

2．由于工程材料检测不及时，存在错检、漏检等情况，因而把不合格的工程材料当作合格的工程材料来使用，遗留下了一定的质量隐患。

3．调查不充分，未能因地制宜，判断失误，从而存在严重的安全隐患。

二、保证工程材料质量的措施

1．建立健全质量保证体系，加强合同管理。在工程材料的质量检测中， 首先要求施工单位建立健全质量保证体系，要求施工企业在人员配备、组织管理、检测程序、负法、手段等各个环节上加强管理，同时在施工承包合同和监理委托合同中要明确对材料的质量要求和技术标准，并明确监理方在材料监理方面的责任、权限以及建设单位的要求等。WWW.0519news.cOM

2．明确材料检测程序，制定材料检测细则所谓的明确材料检测程序，制定材料检测细则，具体做法就是针对每个工程的实际情况，制定详细的材料检测规划和细则，明确材料检测程序。在材料检测细则中，要明确材料检测师的职责、工作方法、步骤、手段以及对材料的质量要求和保证质量应采取的措施等。

三、工程常用的材料性质和检测项目

工程常用材料的基本性质可分为物理性质（如密度、堆积密度、孔隙率、密实度、吸收率、抗冻性、导热性等）、力学性质（如抗压、抗拉、抗弯、抗剪等强度）和工艺性质。修建市政工程首先要把好材料关，合格优质的材料加上成熟的工艺和熟练的技能，就能确保市政工程质量。对市政工程建设常用的钢材、水泥、砂、碎石、回填土、沥青等，首先要知道材料必检的项目，才能对材料合格与否作出准确的判断，以下列出几种常用材料的必检项目：

1．钢筋原材料：拉力试验、冷弯试验、缩性试验；

2．钢筋焊接（搭接焊）：抗拉试验；

3．水泥（常规五大指标）：细度、初凝时间、终凝时间、安定性、强度；d） 砂：级配、含泥量、细度模数；

4．碎石：压碎值、含泥量、针片状含量、级配；

5．回填土料：液塑限试验、击实、gbr试验；

6．沥青（常规三大指标）：针人度、软化点和延度。

四、工程材料检测要求

1．钢筋原材料检测：应以同厂别、同炉号、同规格、同一交货状态、同一进场时间，每60t为一验收批，不足60t时，按一验收批检测，钢筋的物理性能和化学成分各项试验，如有一项不符合钢筋的技术要求，则应取双倍试件（样）进行复检，再有一项不合格，该验收钢筋则判为不合格。不合格的钢筋不得再使用，并要有处理报告，以防止其混入其他批量中。

2．袋装水泥检测：应以同一水泥厂、同标号、同一生产时间、同一进场日期的水泥，200t为一验收批，不足200t时，亦按一验收批检测。

3．散装水泥检测：应以同一水泥厂生产的同期出厂的，且同品种、同标号的水泥，以一次进厂（场）的同一出厂编号的水泥为一批，但一批总量不得超过500t。同时，还要注意水泥的有效期（一般为3个月，硅酸盐水泥为1个月），过期必须做复检，连续施工的工程相邻两次水泥试验的时间不应超过其有效期。

4．砂、碎石或卵石检测：应以同一产地、同一规格、同一进场时间，每400m3或600t为一验收批。不足400m3或600t时，按一验收批检测。

5．石油沥青检测：以同一产地、同一品种、同一标号，20t为一验收批，不足20t时也要按一验收批检测。

6．路基填筑土压实度检测：路基填筑土压实度检测一般采用灌砂法，当压实层顶面不再有轮迹时，检测频率为2000m3检测8点，不足2000m3时，至少应检测2点。

五、工程材料的检验方法

检验方法有书面检验、外观检验、化学性能检验、物理性能检验、机械性能检验和无损检验等。

1．书面检验，就是通过随样提供的材料质量保证资料、第三方检测试验报告、实验报告等进行审核，取得监理、总包、施工方共同认可方可使用。

2．外观检验是对材料的品种、规格、外形几何尺寸、标识、腐蚀情况、损坏及包装情况、焊接外观及保温情况、包装情况进行直观检查，看其有无质量问题。

3．化学性能检验是借助化学%考/试大%试验和化学试剂及仪表仪器对材料样品的化学成份进行鉴定测试。

4．物理性能检验是借助仪器、仪表、光学、试验机等对材料样品的物理特性进行鉴定测试。

5．机械性能检验是借助力学机械及测试设备和仪表仪器对材料的样品的力学特性进行鉴定测试。

6．无损检验是利用超声波、x射线、表面探伤（着色、磁粉、渗透）等检测器具和仪器仪表进行鉴定测试。

六、工程常用材料现场质量控制措施

1．按施工计划结合施工方法要求，组织各种材料进场，按总体平面布置堆放，不同品种、不同规格的材料分别堆放，并准备好防雨覆盖设施，特别要防止水泥受潮变质和钢筋锈蚀。

2．调查土料场蕴藏数量及开采、运输条件，并对工程主要材料（水泥、钢材、沥青、碎石、砂）进行室内试验，及时出具试验报告，坚持做到用数据说话。

3．对路基土首先应进行土场调查、土壤分类、土壤塑性指数和土壤颗料，进行土壤天然含水率、分路段或分层用土的最大干容重和最佳含水量的试验，并确定各种用土的重型击实际准，做好试验路段，拟定好施工技术控制指标。

4．对各类混凝土构造物中所用的钢筋种类、钢号和直径，应坚持做到符合设计文件的规定，其技术标准符合部颁标准，焊条、预埋件的品种、规格和质量必须符合设计要求和规范规定。

5．根据市政工程质量监理要求，坚持做到对工程质量进行监督检验，坚持做到不合格的原材料不准使用，不合格的预制构件不准安装，在现场要掌握工程质量动态，及时发现和提出施工中的质量隐患和预防措施要求。

6．对材料或半成品构件（涵管、预制梁、盖板等），订货前要取得供货厂家的产品合格证书及试验报告，进行采样试验，验证其质量可靠性。

7、材料仓库、现场材料堆放处均应设立标示牌，写明品种、产地、规格、检验状态，严格按“三检检制”执行，工作程序必须认真执行iso 9000标准，使原材料自始至终处于受控状态，并做到可追溯。

七、结语

工程材料是保证工程质量的首要条件。在材料质量控制的实践中，我们深刻地体会到，要加强工程材料检测工作，从源头抓起，明确材料质量管理的程序，制定材料质量管理细则，严格招待国家有关质量检测方面的法律、法规，严格按国家试验标准和规程进行检验，确保工程材料的质量。

第五篇 沥青砼路面施工对原材料质量控制的探讨_材料工程论文

摘要：沥青路面是具有良好使用品质的路面结构形式，但若发挥沥青路面的良好使用性能，应有优质的施工原材料质量做保障，本文就原材料质量控制方面进行探讨。

关键词：沥青砼路面施工原材料质量控制 探讨

沥青路面的早期损坏经常与使用的材料不好、压实度偏低、级配变异性大、排水设计不合理等有关。要充分发挥沥青砼路面的优点，必须有良好的施工原材料品质作保障。要确保沥青砼路面达到预期的设计目标和路用性能，必须认真细致做好施工阶段的原材料质量控制工作。

一、集料品质

衡量集料质量的技术指标有如压碎值、洛杉矶磨耗损失、视密度、对沥青的粘附性、坚固性、软石含量，石料磨光值、石料棱角等地料源性指标，以及有如级配、针片状颗粒含量、含泥量等加工性指标。料源性指标的数值同加工碎石的块石石质有关，同加工方式相关性较小。因此，固定料源加工的碎石，其指标检测值相对比较稳定。而加工性指标的检测数值同加工质量及加工过程有关。在集料质量控制过程中，我认为应着重考虑加工性指标的质量控制。

1.集料的级配控制

为减少生产集料级配的变异性，首先应合理选择集料规格。s1-s5 规格集料，颗粒过大，且粒径范围过大；其它规格集料互相组合性、适用性较差，并且每种规格集料粒径范围过大，不利于级配控制.

破碎机筛孔设置对生产集料级配的变异性起着很重要的控制作用。为减小集料级配的变异性，应将控制集料级配的关键筛孔设定为破碎机的受控筛孔，这样集料的级配就比较稳定。破碎机筛孔控制与其数值最接近的次级集料颗粒通过率。www.0519news.cOM如22.5mm 筛孔控制集料19mm 通过率，16mm 筛孔控制集料13.2mm 通过率，所以19mm、13.2mm 这样的筛孔为受控筛孔。处于两个受控筛孔之间的筛孔通过率变异性也较小，也可以认为是受控筛孔。靠近受控筛孔的集料通过率变异性也比较小，这种筛孔可认为是次级受控筛孔，其集料通过率变异性也相对较小。

保持破碎机产量的均衡性，有利于保持破碎集料级配的稳定性。当破碎机产量定的过高时，石块破碎负荷增大，破碎出集料的形状、大小都将发生变化，并且使集料筛分效率降低，使各种规格集料不能有效筛分，集料易形成分档不清晰，级配波动较大，特别是针片状颗粒含量增多。

在集料生产过程中，应选择材料强度高、不易被磨损的筛板。破碎机加工集料使用的原材料可以是直接开采的块石，也可以是经过初碎的小料石，但在加工过程中，不能混杂使用，否则也会引起加工集料级配的变化。

2.集料比重及吸水率

集料的比重、吸水率对沥青混合料的力学性能的影响是明显的。

集料比重大时，沥青混合料试件力学强度好（稳定度值高），集料比重小时，沥青混合料试件稳定度低。沥青混合料的残留稳定度指标表征沥青混合料的水稳性，使用比重大、吸水率小的集料的沥青混合料水稳定性好（残留稳定度数值较大）。车辙试验试验结果显示，集料比重大、吸水率小时，沥青混合料抗车辙性好（即高温稳定性好）。

集料的比重、吸水率对沥青混合料的力学强度、水稳性、高温稳定性有显著的影响。要想获得品质好的沥青混合料，首先应选用集料比重大吸水率小的石料，这种石料质地致密坚硬，力学性能好，沥青混合料力学强度高。集料的吸水率也并非越小越好，对于比重接近的石料，一般吸水率小的石料表面光滑，不宜于沥青的粘附，沥青膜也较薄，因此吸水率在0.3-0.7%之间的石料都是比较合适的。

3.集料含泥量

沥青路面用集料的基本要求是干燥、洁净。对于沥青路面用粗集料的洁净程度，沥青路面施工技术规范使用含泥量指标控制（即小于0.075mm 颗粒含量）。规范数值为小于1.0%，即为含泥量指标合格。但含泥量小于1.0%的指标，并不是保证沥青路面良好性能的指标。从粗集料与沥青的粘附性实验及沥青混合料冻融劈裂试验两项实验结果可得出结论，粗集料含泥量大于0.5%时，将明显降低沥青膜同集料的粘附性，使沥青混合料易出现水损害现象。粗集料含泥量变大时，粗集料表面粘附的泥土层影响沥青混合料的力学强度，这些粉状物的存在，使沥青同集料表面发生化学反应的能力下降，使沥青胶泥（沥青与矿粉）的粘结强度下降，从而使沥青混合料在高温时抵抗变形的能力降低，即高温稳定性下降。现行沥青路面施工技术规范应制定更严格的含泥量标准，含泥量小于1.0%，这一指标过大。根据本课题相关试验，当含泥量达到0.5%时，沥青混合料的水稳性及高温稳定性将明显下降。因此，在施工中将含泥量指标控制在小于0.4—0.5%的范围内较为合适。

减小粗集料含泥量的措施为：

⑴严格控制加工块石的洁净程度。当开采块石塘口有覆盖土层时，开采块石之前必须清除泥土覆盖层，避免泥土污染块石。对于同泥土层临近的块石，由于已受到污染，弃用或冲洗后使用；

⑵使用水洗法加工碎石时，必须增加水冲洗次数，使集料彻底洁净；

⑶加强料场管理，集料必须覆盖，否则在加工料场内的集料受到粉尘的二次污染，再加上雨淋，含泥量明显增多；

⑷料场要硬化，使用水泥砼硬化处理料场，避免铲车在装料时，将软层泥土、泥块混入集料料堆中。

⑸生产集料的反击破碎机必须配备除尘设备，并且在集料生产过程中，保证除尘设备处于正常的工作状态。这样才能减小粗集料的含泥量及细集料中小于0.075mm 颗粒的含量。

4.集料针片状颗粒含量

集料针片状颗粒含量较多时，沥青混合料其抗车辙性能下降，从沥青混合料马歇尔试验结果，可得出相同的规律，但差值没有车辙试验那么大，这是由于试验方式的差别所造成的。集料形状接近立方体，有明显的棱角，针片状颗粒少，对沥青混合料的良好力学性能，尤其是高温稳定性是特别重要的。

二、集料的选择

控制原则：就地选择、性能优良、质量稳定、经济适用，原材料的质量控制应从材料源头把关。

1.粗集料

粗集料宜选用接近正方体或棱形体的矿料，要求洁净、干燥、具有足够的强度和耐磨性，防止风化石、石英、长石、方解石等杂石侵入，严格控制针、片状颗粒含量。粒料加工期间，每3000t同类粒料做一次抽样试验，确保粒料质量。

2.细集料

宜采用优质的天然砂或机制砂，在缺砂地区，也可使用石屑。由于沥青混合料的稳定度是随着细集料的粗糙度增加而增加，细集料的粗糙度或棱角增加了集料的嵌挤作用，提高了混合料的热稳定性，所以细集料也可采用质量较好的石灰岩或玄武岩加工的石屑。

矿粉必须采用石灰岩等碱性石料磨制的石粉，不得使用酸性岩石磨制的石粉，矿粉应干燥、洁净，不得结团。矿粉的粗细程度十分重要。矿粉过细，表面比过大，沥青用量增大，拌和容易结团，且压实后空隙率小于3 % ，容易形成油斑、油包等病害，夏季易泛油；矿粉颗粒过粗，虽减少了沥青用量，但增大了空隙率，水稳性差，在荷载作用下，容易形成松散、坑槽等病害。采用合格的矿粉极为重要，不合格的矿粉应坚决废弃。

三、沥青品质及选择

应根据公路等级、路面结构类型及面层厚度，结合气候条件，确定沥青种类。要尽量选取高树脂、少石蜡的石油道路沥青，含腊量越大的沥青，越容易产生裂缝。沥青的感温性是沥青性能的核心指标，感温性好的沥青抗车辙能力强，感温性差的沥青抗裂缝能力强。另外，沥青粘度也应适当，粘度高的沥青强度高，高温稳定性好，不易发生过大的永久变形，但低温易开裂，同时由于粒料表层包裹的沥青过厚，沥青用量增大，热稳定性降低。

改性沥青感温性低、脆点低，抵抗车辙、推移及裂缝能力强。选用改性沥青时要根据沥青改性的目的和要求选择改性剂。为提高永久变形能力，宜采用树脂类、热塑性橡胶类改性剂；为提高抗水损害能力，宜采用橡胶类改性剂和各类抗剥落剂；为提高抗疲劳开裂能力，宜采用橡胶类、热塑性橡胶类或热塑性树脂类改性剂。

四、结束语

1、原材料来源：尽量选择大型供料商，能确保原材料供应数量及料源稳定。

2、定期检测生产线振动筛筛孔，保证每档料的均匀性及稳定性。这点很重要，实际中很容易被忽视。

3、规格料的运输和堆放：硬化拌和场地、完善排水设施，各种原材料分开堆放且布局合理防止混料及污染。尽量减少转运存放次数，堆积时采用不同的机械方式会造成材料堆放时不同程度的离析。

沥青路面是整个路面工程的功能性作用的最后也是最重要的部分，是整个工程的精华部分，是真正体现管理、技术、设备等综合能力、水平的部分。我们加强对沥青砼原材料质量控制对提高沥青路面质量取得了良好的效果，以后将进一步总结经验，逐步完善，减少沥青混凝土路面的早期破坏，增加其使用寿命，发挥更大的经济效益。

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