導語：如何才能寫好一篇粉末冶金概念，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：粉末冶金；汽車零件；金屬粉末；高性能

粉末冶金材料是指用若干種金屬粉末或是金屬粉末與非金屬粉末作原料， 通過按比例配料、壓制成形、燒結等工藝過程而制成的材料。這種生產工藝過程也就是粉末冶金法， 它屬于一種不同于熔煉和鑄造的方法。由于其生產工藝過程與陶瓷制品工藝極為相似， 所以粉末冶金法又被稱為金屬陶瓷法。粉末冶金法不僅是制造某些具有特殊性能材料的方法， 同時也是一種無切屑或少切屑的加工方法。它具有生產效率高、材料利用率高、節省機床和生產占地面積等特點。但其也存在一定的缺陷，如金屬粉末和模具費用高， 制品大小和形狀受到一定限制， 制品的韌性也較差。粉末冶金法常被用于制作硬質合金材料、結構材料、減磨材料、難熔金屬材料、摩擦材料、過濾材料、無偏析高速工具鋼、金屬陶瓷、耐熱材料、磁性材料等。

一、粉末冶金技術的含義及其特點

粉末冶金技術附屬于材料制備和成形的加工技術，而作為粉末冶金的雛形就是塊煉鐵技術，塊煉鐵技術也是人類最初制取鐵器的唯一手段，其對人類社會進步作出了巨大貢獻。

1、 粉末冶金技術的含義

粉末冶金的方法其實誕生已久。人類早期通過機械粉碎法來制取金、銀、銅和青銅的粉末，用來當作陶器等的裝飾涂料。早在200年前，一些歐洲國家，如俄、英等國就曾大規模的制取海綿鉑粒，并經過熱壓、鍛和模壓、燒結等加工工藝來制造錢幣和一些貴重器物。1890 年，美國的庫利吉發明用粉末冶金方法制造燈泡用鎢絲，從而奠定了現代粉末冶金技術的基礎。直到1910年左右，人們已經開始用粉末冶金法來大量制造了鎢鉬合金制品、青銅含油軸承、硬質合金、集電刷、多孔過濾器等，并逐步形成了一整套粉末冶金相關技術。上世紀30年代，旋渦研磨鐵粉和碳還原鐵粉技術問世后，從而為粉末冶金法制造鐵基機械零件較快的發展機遇。從第二次世界大戰后，粉末冶金技術得到了較快的發展，新型的生產工藝和技術裝備、新的材料和制品不斷出現，開拓出一些能制造特殊材料的領域，成為現代工業中的重要組成部分。

2、 粉末冶金技術的主要作用

由于粉末冶金技術的具有特殊優點，使其已成為解決新材料問題的有效途徑，而且在新材料的發展中歷程中發揮著舉足輕重的作用。

粉末冶金技術由于其可以在最大限度地來減少合金成分發生偏聚，消除粗大且不均勻的鑄造組織。在制備高性能稀土永磁材料、稀土發光材料、稀土儲氫材料、高溫超導材料、稀土催化劑、新型金屬材料上具有獨特的作用。同時還可以制備非晶、納米晶、準晶、微晶以及超飽和固溶體等一系列高性能非平衡材料，這些材料由于具有優異的電學、光學、磁學和力學性能。因此可以較容易地實現多種功能類型的復合，充分發揮各組元材料各自的特性，是一種低成本生產高性能金屬基和陶瓷復合材料的工藝技術。可以生產普通熔煉法無法生產的具有特殊結構和性能的材料和制品，如新型多孔生物材料，多孔分離膜材料、高性能結構陶瓷和功能陶瓷材料等。可以實現凈近形成形和自動化批量生產，從而，可以有效地降低生產的資源和能源消耗。可以充分利用礦石、尾礦、煉鋼污泥、軋鋼鐵鱗、回收廢舊金屬作原料，是一種可有效進行材料再生和綜合利用的新技術。

二、粉末冶金技術的發展趨勢

隨著汽車和飛機零件以及切削和成形工具發展的需要，粉末冶金制造零部件的強度和質量都得到了較好的改善和提高。汽車制造業作為粉末冶金零件的最大用戶，1996 年汽車行業占有美國粉末治金零件的市場份額的69%，成為美國粉末冶金零件的最大市場。發展粉末冶金需要制取新技術、新工藝及其過程理論。

1 、向全致密化發展

粉末冶金的重點是超細粉末和納米粉末的相關制備技術，機械合金化技術，快速冷凝制備非晶、微晶和準晶粉末制備技術，粉末粒度、結構、形貌、成分控制技術，自蔓延高溫合成技術。粉末冶金技術發展的總趨勢是向超細、超純、粉末特性可控方向發展，從而建立以“凈近形成形”技術為中心的各種新型固結技術及其過程模過程理論，如粉末注射成形、擠壓成形、噴射成形、溫壓成形、粉末鍛造等。建立以“全致密化”為主要目標的新型固結技術及其過程模擬技術。

2 、向高性能化、集成化和低成本等方向發展

粉末冶金制造零部件相關的新的成形技術層出不窮，如：粉末注射成形、溫壓成形、流動溫壓成形、噴射成形、高速壓制成形等新技術不斷涌現。目前， 粉末冶金技術正向著高致密化、高性能化、集成化和低成本等方向發展。有代表性的鐵基合金，將向大體積的精密制品，高質量的結構零部件發展；制造具有均勻顯微組織結構的、加工困難而完全致密的高性能合金；用增強致密化過程來制造一般含有混合相組成的特殊合金；制造非均勻材料、非晶態、微晶或者亞穩合金；加工獨特的和非一般形態或成分的復合零部件。

3 、粉末冶金產業化發展

由于相鄰學科和相關技術的相互滲透和結合.更賦予了粉末冶金新的發展活力。粉末冶金新工藝層出不窮。粉末冶金產業化是指這些技術已比較成熟。甚至在一些國家已有生產規模，但主流還處于研究成果向產業化轉化的過程之中。其工藝、設備、市場等已為產業化準備了條件，可以產業化，取得社會效益和經濟效益。主要是指該技術實現產業化、集群化、模塊化發展。其主要應用領域有汽車用粉末冶金零部件，汽車制造業仍是粉末冶金（PM）發展的牽引力；粉末注射成（PowderInjection Molding（PIM））溫壓成形技術（Warm Compaction）在眾多為提高PM 件密度的生產方法中。溫壓成形技術被認為是最為經濟的一種新工藝。本文將重點介紹以下產業化技術：

① 溫壓技術

溫壓技術在上世紀90 年代被譽為粉末冶金技術上重大突破，并于1990年取得了第一項采用一次壓制燒結工藝制備高密度鐵基（P / M）零件的美國專利。該技術可以使燒結鋼中的孔隙度降低到6 %左右，而傳統技術的孔隙度為10%以上，產品的密度能達到7.3g/cm3或以上，因此較大程度的拓寬了高密度、高強度燒結鋼零件在工業上廣泛應用的可能性。

② 模壁

模壁和溫壓是兩個平行的提高鐵基結構零件密度的方法。近年來，發展最迅速的是干模壁技術，即采用靜電的方法，從而將干劑粉末吸附到模壁上進行，從而很好的避免了濕模壁在制備過程中壓坯表面易于粘粉的缺點。

③注射成形

金屬注射成形（MIM）是一種將塑料注射成形與粉末冶金技術結合而成的近凈成形技術，此技術也是國內外公認的21 世紀粉末冶金的主流技術，被稱為“第五代加工技術”。而且該技術也最適于用來大批量生產一些三維復雜形狀的零件，同時還可以實現自動化連續作業，從而大大提高生產效率。目前，在一些發達國家，MIM技術已經成為一項最具競爭力的金屬成形技術，而且開始大量用于不銹鋼粉末冶金生產。

三、粉末冶金機械零件的制造現狀與挑戰

我國粉末冶金技術起步較晚，自1958年誕生以來，一直是處在蹣跚學步的狀態中，而且一直不被人們重視，被當做是一個沒有前景的小行業來對待。然而從世界粉末冶金行業發展狀況來看，粉末冶金行業卻是一個最具市場活力，發展速度極快，同時應用范圍也是最廣的冶金技術，尤其是日本在粉末冶金技術方面發展飛快，每年生產燒結含油軸承十幾億只。直到上世紀80年年代初，在我國體制改革的大潮中，粉末冶金零件行業正式劃歸當時的“基礎件工業局”進行管理，并結束了粉末冶金零件行業自身自滅的狀態，從而得到相應的發展機遇。我國自上世紀90年代至今約20多年間，粉末冶金零件得到迅猛發展，同時也經受住了金融危機的不利影響。

表1是我國自2007-2011年間粉末冶金分會53家會員企業的數據進行統計的結果，雖然我國粉末冶金行業目前顯示出盎然生機，但也面臨著各方面的挑戰。現筆者將自己的針對其中的一些問題以及看法和相應的意見提供給大家參考：

四、粉末冶金機械零件制造技術在汽車行業的應用現狀與前景

近年來，由于人們生活觀念的改變，同時人們的環保意識也不斷提高，因而輕量化的汽車也越來越受人們的親睞，從而汽車工業也開始大量使用輕質合金材料，如鋁合金、鎂合金來生產汽車零部件。也正是由于粉末冶金能夠很好的避免成分偏析，又可以滿足具有各種特定性能的零部件一次性成型的要求。

目前粉末冶金汽車零件主要有兩個市場，一個為汽車生產商市場，另一個為汽車維修服務點，即維修配件市場。而汽車生產商市場則是粉末冶金零件的主要市場，通常情況下，汽車生產商會與粉末冶金零件制造企業進行定向合作，從而導致其他零件制造企業難以插足獲利。而維修配件市場相對來說則要開放的多，而且需求量也較大，但大多都是存在某些質量問題的貨物。從表2可知，我國在汽車制造行業中對粉末冶金技術制造的零件的使用量只有日本的2/3左右，但我國的粉末冶金制造的零件的總量卻要比日本的多，可見粉末冶金汽車零件的市場潛力是巨大的。

我國目前汽車行業正處于蓬勃發展期，因此也給我國粉末冶金零件制造企業帶來了難得市場機遇。同時根據美國一家信息分析中心預測，2020年我國汽車銷量將達到2000萬輛，屆時中國將超過美國成為全球汽車銷量第一的國家。而我國粉末冶金汽車零件的主要制造企業有三十多家，且其主要生產的零部件為汽車所使用的一些軸承或者是小配件，總體呈現出還是處于相對來說較為低端的位置，而關于發動機或調速箱等關鍵部位的零部件則基本上是整體通過國外進口，同時隨著全球經濟一體化趨勢的不斷加速，我國粉末冶金企業畢竟面對國際化市場，這對我們來說既是機遇也是挑戰。因此就需要我國粉末冶金企業把握機遇，迎難而上，主動積極的溶于國際化市場當中。

參考文獻

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［關鍵詞］粉末冶金;市場營銷;產品結構調整

1針對市場需求，調整產品結構

首先，做好深入細致的市場調研，針對市場需求，目標市場，準確市場定位。新產品開發要深入到用戶，鋼鐵粉末企業的市場銷售人員要廣泛聽取用戶的意見，充分考慮到用戶在使用過程中出現的實際問題，不能只做銷售人員，要做用戶的建議者、指導者、問題解決者，要接觸和了解將來可能成為競爭對手的產品及它們的銷售渠道，匯總同類產品的銷售量和客戶的反映，并把收集市場反饋和調查的信息公正、客觀、準確地上報企業以便正確決策。目前國內鋼鐵粉末企業由于實力問題，研發能力都不是很強，在技術研發方面的投資比較小，由于近幾年國內鋼鐵粉末市場變化快，而企業所能掌握的市場信息總是有限的，這就要求鋼鐵粉末企業進行市場調查時，對企業實力與市場需求之間進行協同性研究。根據自身實際情況，研發產品，擴大規模，才能規避不必要的風險，持續健康發展。其次，針對競爭日益激烈的鋼鐵粉末市場，唯有及時調整產品結構，增加產品的深度、寬度、相關性，提高產品的核心競爭力，才能突出重圍，在競爭中立于不敗之地。具體方式如下。

1.1調整產品組合的深度:即增加或降低產品組合的深度

增加產品組合深度，具體形式有:一是向下延伸。即鋼鐵粉末企業由高檔次產品向下延伸，增加低檔次產品。比如開發低松比高強度還原鐵粉，發揮海綿鐵粉顆粒形狀復雜、成形性好，同等密度下強度、機械性能高等優勢，在低密度異形件、含油軸承、銅包鐵粉等領域得到更多應用。二是向上延伸。即鋼鐵粉末企業由低檔次產品向上延伸，增加高檔次產品。如霧化粉生產企業加大新產品開發力度，重點由低利潤水平的純鐵粉向高壓縮性鐵粉、擴散粉、預合金粉和預混合鋼粉等產品轉移。三是雙向延伸。即由中檔產品同時向上、向下延伸，即同時增加高檔次和低檔次產品。如由80.25鐵粉延伸出的80.22、80.23及80.27鐵粉。四是增加不同于現有產品的新產品，比如開發出化工用鐵粉等。降低產品組合的深度，就是根據情況減少現有產品。當某些產品銷售量較差市場前景暗淡，就必須淘汰。如萊鋼粉末最初研發的LRP150鐵粉等。

1.2調整產品組合寬度，拓寬產品應用范圍

鋼鐵粉末企業擴展產品組合的寬度，開發和經營市場潛力大的新的產品，擴大生產經營范圍以至實行跨行業的多樣化經營，有利于發揮企業的資源潛力，開拓新的市場，減少經營的風險性，增強競爭能力。如由于還原鐵粉和霧化鐵粉價格倒掛造成100目還原鐵粉銷售量急劇減少，從而迫使還原鐵粉廠家改變產品結構，進一步開拓焊材、化工、冶金、火焰切割等新領域、新用途的應用。鋼鐵粉末企業縮小產品組合的寬度，剔除發展前景暗淡、利潤空間小、無法規模化生產的產品，可以集中資源經營那些發展前景好、利潤可觀、利于規模化生產的產品，提高規模化生產效率，有利于提高整體市場競爭能力。

1.3調整產品組合的相關性

鋼鐵粉末產品相關性的調整過程中，有些鋼鐵粉末企業增加現有產品的相關性，提高專業化程度，增強鋼鐵粉末企業在相關行業的知名度，鞏固與提高企業的市場地位。但是，由于客觀需要，鋼鐵粉末企業在經營資源的開展上有時實際是走上了減少產品組合相關度的道路，即增加與現有產品、業務和市場無關的產品業務，實行多樣化經營。如有些鋼鐵粉末生產企業因為看到房地產行業利潤可觀盲目進入。發展無關聯多種經營必須量力而行。對于鋼鐵粉末企業來說，其多元化經營程度越高，企業管理難度就越大，其人才、技術等需求就越大，因此必須量力而行，積極、穩妥、循序漸進地開發，確保成功率，企業才能不斷壯大。

2提高企業的市場競爭地位

2.1采取聚焦策略、專注鋼鐵粉末企業最擅長領域

鋼鐵粉末企業要“因地制宜”，根據各自企業自身的特點，把自身所掌握的有限資源優化組合起來，專注鋼鐵粉末領域，力爭在鋼鐵粉末領域做得最好、做得最優，企業的鋼鐵粉末產品要能做到“人無我有，人有我精”。鋼鐵粉末企業要樹立一個理念:和任何一個同行業強企相比，即使企業有很多個方面不如強企，但只要有一項、兩項比它好，并著力培養這兩個方面，就能夠吸引有這方面需求的客戶。

2.2增強企業技術創新意識，避免產品在低端競爭

鋼鐵粉末企業要加大科技研究開發的投入，重視技術研發人員的培養、教育和激勵，加強對知識產權的開發和保護，增強技術創新意識，提高產品的科技含量，形成企業獨特的核心技術與核心產品，避免和同行業企業同擠一座獨木橋，同樣的辦法生產同樣的廉價產品，擁擠在低端產品競爭，企業間相互自相殘殺。同時，增強鋼鐵粉末的技術創新能力，鋼鐵粉末企業在引進技術的同時，還要加強對引進技術的消化、吸收和創新，從而提高企業自身的技術研發能力。

2.3確立整體營銷觀念，創新營銷模式

要確立整體營銷觀念，突破以最終顧客市場營銷為中心的傳統市場營銷理論的概念，從長遠利益出發，將公司的市場營銷活動涵蓋內外部環境的所有重要行為者，促使企業對原有的競爭模式進行思考，進而結合自身實際不斷創新。在競爭日趨激烈的市場環境下，鋼鐵粉末企業的營銷活動為實現目標任務必須追求共同利益。企業不但要重視供應鏈上關聯企業的市場營銷，也要對競爭對手開展市場營銷研究分析。加強與競爭對手之間的溝通和了解，企業能夠針對競爭對手的狀態影響其行為方式，進而使競爭態勢朝對本企業有利的方面發展，合理避免惡性競爭，有利于鋼鐵粉末行業間共同構建有序的市場競爭環境。國內大多鋼鐵粉末企業尤為欠缺的是產品(Product)、價格(Price)、促銷(Promotion)、渠道(Place)四大策略的相互配合與協調。其中，產品品質是實施價格策略的基礎，渠道策略也要與價格策略、產品策略同步，促銷策略更要與價格策略、產品策略和渠道協調一致。如價格策略不要在客戶試用期間就立即開展。很多其他行業的大企業為了協調一致往往在營銷部門內同時設立產品經理和市場經理。產品經理負責產品事宜，為產品推出市場奠定基礎;市場經理則負責協調和規劃企業在一個地區或一個目標客戶群所需的所有產品及服務。這種方式值得國內鋼鐵粉末企業借鑒。總之，國內鋼鐵粉末企業必須確立整體營銷觀念，創新營銷模式，制定切實有效的措施和方法，協調企業各個部門，為企業贏得忠實和穩定的客戶資源。

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關鍵詞　工程材料　教學改革　材料加工　技術人才

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A

1 工程材料加工課程教學改革應該遵循的原則

1.1 理論知識與技能實踐共同發展

工程材料加工是一門涵蓋多種材料工藝的學科，該學科實踐性很強，實驗課程和課堂教學都必須與生產實際相聯系。課程不僅涵蓋化學、力學、冶金等方面的知識，還對相關的工藝流程和相關原理做出闡釋，豐富學生理論知識層面的認知。在國外高職院校相關專業的教學課程設置中，通常將實驗課程以系列的形式搭配主干理論知識，根據教學需要進行選擇。因此本課程的實踐環節應該在保障焊接、鑄造、金屬塑性加工等工藝實驗的基礎上，添加激光加工、超聲加工等新型加工工藝，培養學生的認知能力和動手能力。

1.2 適應材料專業人才培養的需要

工程材料加工是我國高職院校機械設計及自動化、材料加工工程等專業的必修課程，在很大程度上體現了高職院校培養人才的相關需求。在傳授學科領域范圍內主要加工制造方法的同時，又引進新型材料加工工藝，這種教學安排既體現了相關行業對人才的專業需求，也是由高職院校人才培養發展方向決定的。

2 工程材料加工教學理論知識的發展方向

2.1 優化專業課程內容

材料加工工藝既包括鍛造、鑄造和焊接等傳統工藝，又涵蓋微電子封裝、真空鍍膜等現代加工工藝，在專業課程教學過程中，必須對這些教學內容進行有效的優化整合，適時引入專業領域的前沿科研成果和發展成就，打造一個適宜人才培養計劃的專業知識架構。舉例來說，工藝教材內容設置應該在單一的傳統工藝中加入粉末冶金等先進工藝，金屬液態成型教學重點應該向熱門的砂型鑄造傾斜等等。在具體的教學活動中，教師應該突出教學的核心和重點內容，輔助學生拓展知識領域，為培養創造性思維和動手能力奠定基礎。

2.2 擴大專業知識面

隨著時代的發展，材料相關專業涉及的領域也逐漸得到拓寬，在解決實際問題的過程中產生了許多分支型的工藝和原理，這就要求高職院校的專業建設要做出改變，進一步拓寬基礎知識面、擴充知識體系。教師應該在課堂教學中以一至兩個典型工藝為講解范例，對其它工藝進行概述或將其作為課外閱讀，既引導學生“舉一反三”，又達到廣泛涉獵的教學目的。

2.3 專業教材建設

教材是開展教學活動的專業指導性資料，在材料相關專業的教材設置方面，各級院校應該組織教師對教材進行認真研讀，并且形成書面性的參考意見，輔助教育部門對專業教材進行修訂，將以鍛造、焊接、表面工程等為代表的傳統工藝，以及以快速原型制造、粉末冶金為代表的新型工藝相結合，彌補專業教材內容設置上的缺口，避免教材內容與時代脫節。

3 工程材料加工教學實踐內容的改革思路

教學實踐直接作用于學生，教學活動的開展是對學生思維能力、理解能力、創造能力和動手能力的多方面培養。為了順應我國教育體制改革的需要，高職院校材料加工相關專業應該對傳統的教學方法和手段進行改革，理論和實驗并重的同時，將教學重點向實踐運用方面傾斜。

3.1 運用多種教學手段 （下轉第162頁）（上接第160頁）

工程材料加工具有工科專業的普遍特點，即概念和原理抽象化、理解難度較大。針對這一特點，教師應該充分運用多種模型道具或者直觀的教學手段，將抽象的工藝流程或者技術原理具體化，便于學生理解。比如，在講解鍛造壓、鑄造等成型工藝的教學中，可以運用計算機輔助教學，將工藝操作流程以多媒體動畫形式呈現出來，便于教師講解，也易于學生理解。

3.2 加強互動式的課堂教學

傳統“填鴨式”教學已經被時代拋棄，現代教學更加注重師生之間的有效互動。在材料加工課堂教學中，教師可通過適度的話題切入，引導學生展開自由討論，通過互相交流溝通對所學知識進行鞏固。以材料“加工硬化”和“二次硬化”的教學為例，在課堂討論的過程中，學生可通過互相之間提問對不同工藝特點加以辨別，著重關注易于混淆的部分。

3.3 改革實驗教學

實驗教學是培養學生動手能力的重要環節，為了改變傳統的驗證性實驗模式，教師應該根據教材設定有針對性的實驗項目，轉化實驗教學思路，由點到面、層層推進實驗教學，大幅度提高綜合性實驗的比例。以材料加工生產工藝的演示過程為例，教師選題范圍應該以貼近畢業設計為重要指導方向，將其作為教學科研的重要部分來開展，在這一綜合實驗過程中，通過對工藝全過程的演示，啟發學生發揮主觀能動性，發現問題并對其進行分析，積極地參與到實驗中，將創造性思維能力作用于實踐。

3.4 加強校企合作

校企合作是近年來興起的一種新型辦學模式，學校充分根據企業對專業人才的供需狀況和技術需求進行定向人才培養，企業為這些后備人才創造足夠的實踐空間。校企合作辦學通過設立教學指導機構、定期邀請企業工程技術人員對教學開展指導等方式，實現了材料加工理論知識和生產實踐的有機結合，順應市場對相關人才的具體需要進行安排教學內容和實際訓練課程，為高等職業院校相關專業學生順利走上工作崗位奠定了基礎。

4 結束語

經濟的發展對高職教育提出了新的要求，面向市場需求進行人才培養已經成為教學實踐發展的主要趨勢。我國高職院校材料加工相關專業的教學實踐要將培養實用型技術人才作為教學目標，實現教學管理水平的新突破。提高材料加工教學質量，為社會經濟發展提供急需的技術應用型人才，是一項需要各部門協同合作的長期性工作，不僅需要學校對教學方法進行改革，還需要相關企業和政府部門的實踐合作和政策扶持。

參考文獻

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1 Cu 基胎體的分類

眾所周知，純 Cu 液態對碳是呈惰性的，在 Cu-C內界面上很難發生擴散。在 Cu 中添加少量的合金元素，目的是改善 Cu 對金剛石的潤濕，即降低接觸角和提高 Cu 合金對金剛石的粘結強度，以此來達到工具中金剛石不過早脫落，提高金剛石工具使用性能的目的。所以通常采用其它合金元素與 Cu 一起作為金剛石工具的胎體材料。根據合金元素種類的不同，Cu 基胎體可分為以下幾類:

1) 青銅基胎體

青銅基胎體是在 Cu 中加入強化元素 Sn 或再加入其它元素，青銅基胎體在金剛石工具中應用比較普遍。青銅粉的可燒結性和成形性很好，熔點低、燒結溫度也低。以下是幾種常見的青銅基胎體:錫青銅，是制造金剛石工具的主要結合劑，以錫青銅為結合劑制造的超硬磨具，強度、硬度高，又有較高的脆性; 錫青銅收縮率小，易產生分散性縮孔，適合制造形狀復雜且要求有一定氣孔率的磨具; 錫青銅導熱性較好，有利于磨具磨削時降低磨削溫度和防止工件表面燒傷［2］。6-6-3 青銅合金，燒結溫度低，可燒結性和成形性均很好，綜合力學性能較好，多用于地質鉆頭、鋸片刀頭的胎體，是普遍應用的金屬胎體。Cu-Sn-Ti 合金，是很好的金剛石磨具胎體。對金剛石具有出色的潤濕性，幾乎完全潤濕; 燒結后的合金，脆而不粘，對金剛石有足夠的固結力和粘結力。Cu-Sn-Ni 合金，是用 Ni 取代 Ti，合金力學性能有大幅度提高，但液態合金對金剛石的潤濕性比Cu-Sn-Ti 合金相差很大; 由于 Ni 能強化胎體，合金的液、固相線都有稍許提高，抑制了高溫下的燒結流失。Cu-Sn-Ni 合金用作粗磨、精磨砂輪效果尚好［3］。

2) 白銅基胎體

白銅基胎體指 Cu-Ni 基合金，用的比較多的是錳白銅和鋅白銅。錳白銅指 Cu-Ni-Mn 合金，鋅白銅指 Cu-Ni-Zn 合金。白銅的力學性能高于青銅基合金，熔點也比青銅合金高; 有較高的強度和韌性，常用在有沖擊重載荷的工具上，如石油鉆頭和地質鉆頭［3］。有時為了特殊的需求，也常在 Cu 基胎體金剛石工具中加入 Fe、Cr、Ti 等其他改性元素，以提高工具的性能。如陳芃等［4］指出在 6-6-3 青銅胎體中加入含量比為 3∶ 1 的 Fe-Ni 合金元素時，胎體強度提高 24%，對金剛石的把持力提高了 50. 2%。SunLan 等人［5］使用 SiC 晶須對 Cu-Fe 基胎體進行強化也收到了較好效果，加入 1. 5% ( 體積分數) 的 SiC晶須可以使金剛石鋸片的使用壽命提高 30%。孫毓超［6］指出，Cu 基胎體合金中 Cr 含量在 0. 10%( 原子分數) 時，胎體對金剛石的粘結強度最高達到350MPa; Ti 含量在 0. 07% ( 原子分數) 時，粘結強度出現峰值，達到 400 MPa 以上。Luciano 等［7］還在金剛石工具中加入微量非金屬元素，如在 Cu 基胎體中加入適量的 P 和 Si 均能降低 Cu 合金的熔點，使 Cu 合金能在較低溫度下浸潤金剛石。

2 金剛石表面金屬化在 Cu 基金剛石工具中的應用

由于金剛石與一般金屬和合金之間具有很高的界面能，致使金剛石不能為一般合金所浸潤。試驗表明，在對金剛石呈惰性的金屬 Cu 中加入少量強碳化物形成元素( Ti、Cr 等) 可以改變金剛石的表面狀態，從而大大改善溶液對金剛石表面的浸潤性。林增棟［8］通過研究得出，在 Cu 合金中添加強碳化物形成元素，在適當的溫度下發生液-固兩相界面反應，在金剛石和合金溶液間生成碳化物界面，使 Cu合金對金剛石的浸潤轉化為 Cu 合金對碳化物界面的浸潤，從而提高了金剛石與合金之間的粘結力。例如，在 Cu 中加入碳化物形成元素 Ti，會發生界面反應從而實現對金剛石顆粒的浸潤和粘結［9］。試驗測定得出，在與金剛石表面浸潤角為 145°的 Cu溶液中加入 10% Ti，則 Cu-10Ti 合金對金剛石的浸潤性能大大改善，浸潤角降至 30°以下; 加 Sn 于 Cu-Ti 合金中，能進一步改善合金對金剛石的浸潤性，并測得 Cu-10Sn-20Ti 合金與金剛石的浸潤角幾乎趨于 0°，這種合金材料對金剛石的焊接結合力可達100 MPa 以上，增強了金屬基體對金剛石的粘結力，提高了金剛石工具的性能水平。林增棟［10］用 Cu-Sn-Ti、Cu-Cr 合金粉與金剛石顆粒燒結制備的金剛石砂輪中金剛石顆粒出刃非常突出，高達金剛石顆粒的 2/3，并被牢固釬焊住。金剛石出刃鋒利度、壽命均大大提高。

3 預合金化技術在 Cu 基金剛石工具中的的應用

自從 Umicroe 在 20 世紀 90 年代首先提出預合金粉概念以來，預合金粉在金剛石工具制造業及粉末冶金業的應用越來越廣泛。目前，大多數金剛石鋸片、磨輪、取芯鉆頭及其它天然石材和建材加工工具的制造商在產品制造過程中，除了純 Co 外，均使用相當比例的預合金粉。預合金粉末由于每個粉末顆粒都包含組成合金的各種金屬元素，因此預合金粉成分均勻性相當好。同時，預合金粉共熔點比合金中單元素的熔點要低得多，燒結過程中，只要溫度達到預合金粉末的液相線以上，整個粘結金屬成分的粉末熔化［11］。因此，使用預合金粉末有以下顯著特點:1) 預合金粉刀頭比機械混合粉刀頭的元素分布均勻，從根本上避免了成分偏析;2) 預合金粉合金化充分，組織均勻，大大提高了燒結制品的抗壓、抗彎強度，易于滿足金剛石制品的胎體性能要求;3) 由于預合金化大大降低了燒結過程中金屬原子擴散所需的激活能，降低了燒結溫度，縮短了燒結時間，有利于避免金剛石高溫損傷;4) 預合金粉抗氧化能力強，燒結性能好;5) 預合金粉胎體具有高硬度和高沖擊強度;6) 預合金粉可提高對金剛石的把持力，提高金剛石工具的鋒利度，延長工具的使用壽命。張紹和等［12］用預合金 Cu 制備金剛石鉆頭，在華東某單位用在鉆進流紋巖中，鉆頭平均壽命為60. 7m，平均時效為 2. 6m / h; 而非預合金胎體制備的鉆頭平均壽命為 30. 5m，平均時效為 1. 8m/h，預合金胎體鉆頭比非預合金胎體鉆頭的壽命提高了99% ，平均時效提高了 45% ; 在成都某水電院鉆進砂卵石層的使用試驗中，使用非預合金粉末胎體鉆頭鉆進的平均壽命為 25m，平均時效為 1. 6m/h; 而使用預合金粉末胎體鉆頭，其平均壽命為 50m，平均時效為 2. 3m/h，分別提高了 100%和 43. 8%。向波等［13］采用共沉淀還原法制備 Cu 基預合金粉，所制得的胎體材料晶粒細小、分布均勻，純胎體的相對密度達到 98. 24%，抗彎強度達到 1 014. 63～ 1 127. 45MPa，硬度達到 97. 7 ～ 100. 4HRB; 而相同條件下用傳統機械混合法制備的純胎體的相對密度為 93% ～ 95%，抗彎強度為 810 ～ 920MPa，硬度為 70 ～ 80HRB。由此可見采用共沉淀法制備的預合金粉的性能也是遠遠高于機械混合法的。

4 稀土元素在 Cu 基金剛石工具中的應用

稀土元素對胎體的強化研究始于上世紀 80 年代，它對材料的性能有許多特殊的影響。已經證明［14 －17］，稀土元素具有細化晶粒、凈化材料表面和界面、吸附有害雜質 O、S、P 等并與之反應生成相應的化合物等作用，能夠顯著提高材料的綜合性能，因而稀土元素在材料的科學研究和制備過程中獲得了廣泛的應用。吳玉會等［18］將稀土元素 La 與金屬 Ni 制備成預合金粉，加入 Cu 基金剛石工具胎體。當 La-Ni 預合金含量達到 1. 5% 時，胎體硬度達到最高值92. 0HRB; 添加 La-Ni 為 1. 0% 時，純胎體材料的抗彎強度達到最大值640 MPa，遠遠高于未加 La-Ni 合金粉時純胎體材料的抗彎強度( 514MPa) ; 金剛石/金屬基復合材料的抗彎強度達到最大值 570MPa，比不添加稀土的試樣的抗彎強度值提高了 32%。宋月清等［19］把 La-5Ni 合金粉加入 6-6-3 青銅基胎體中，發現: 在 Cu 基胎體中添加 La-5Ni 合金粉末，可顯著提高胎體的綜合力學性能，特別是胎體的抗彎強度提高幅度很大，當 La 含量達 0. 75% 時，純胎體的抗彎強度從 512MPa 提高到 823MPa，提高了60% ; 含金剛石胎體的抗彎強度從 480MPa 提高到671MPa，提高了 37% ; 磨損后金剛石在胎體中的出露高度由 95μm 增加到 120μm，提高了 26%; 胎體對金剛石的粘結包鑲能力提高。盧安軍等［20］在 Cu 基金剛石鋸片中加入稀土Y，不僅有效提高了胎體的硬度，而且增強了胎體對金剛石的包鑲能力，實現胎體與金剛石在切割過程中的匹配磨損，提高鋸片的切削性能。在保證鋒利度基本不變的情況下，含 Y 鋸片的壽命甚至比 Co基鋸片的壽命提高了 17%，具有取代 Co 基金剛石鋸片的應用潛力。李長龍等［21］在切玻璃用鋸片中加入稀土化合物 La2O3。研究得出，稀土化合物的加入能增大金剛石的出刃高度，增加刀頭的脆性，使金剛石的出刃更加容易，而且還不會降低金剛石的利用率。用含稀土氧化物的鋸片對玻璃酒瓶做切割試驗，相比國內其它廠家的鋸片，切割效率提高了 38. 75%; 相比切割速度較快的臺灣某廠家的鋸片，切割效率提高了 21. 60%。

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關鍵詞:無機合成 硬化學 軟化學

合成化學的發展是推動化學學科及其相關學科發展的主要動力,其中無機合成的發展方向是進行特定結構和性質的無機材料定向設計和合成。隨著科學技術的日益發展和科技條件的提高,人們提出了兩種制備無機材料的方法,即硬化學方法和軟化學方法[1-2]。

硬化學方法一般指那些要在超高溫或超低溫、超真空、強射線輻射、失重等極端條件下進行的化學合成。在這些極端條件下,可以形成許多種在一般條件下無法得到的新化合物及新物相與物態。例如,在模擬宇宙空間的無重力、高真空的情況下,可能合成出沒有位錯的高純度晶體;在超高壓下,許多物質的內外層電子軌道的距離均會發生變化,從而使元素的穩定價態發生質的飛躍。隨著現代科學技術的發展,憑借已有的和將有的能力集中力量進行極端條件下的無機化學合成研究,將會在新材料、新知識、新設備和新工藝等方面獲得重大進展。

硬化學方法主要包括:失重合成、超高溫高壓合成、等離子體合成、自蔓延高溫合成、固體火焰燃燒反應以及一些爆炸反應等。在硬化學法提供的諸多材料制備技術中,等離子體合成法是目前研究最多的一種。等離子體可分為冷等離子體和熱等離子體。冷等離子體中氣體溫度低而電子溫度高,主要用于那些反應吸熱大、產物高溫不穩定的化合物,如NH3-H3N、H2N-NH2的合成。在熱等離子體中,由于達到了局部熱力學平衡狀態,而且溫度很高,復雜分子一般無法存在,大都離解成原子和離子,因此特別適用于粉末冶金、金屬精煉和特種高溫材料的合成,也適用于大的吸熱反應。例如等離子體合NO2,比傳統方法利用天然氣先合成NH3,再合成NO2的方法簡單的多[3];美國Las Alamos國家實驗室成功的合成了Si3N4、SiC、B4C等超純超細無機粉末,主要依賴于一種等離子體系統,其可以合成超純、超細材料的射頻。隨著科技的發展,越來越多的硬化學方法被開發出來,并應用到實際生產中,如離子束合成、濺射合成等。

硬化學合成方法的特點是高溫、高真空、高壓、高能和高制備成本,依賴于“硬環境”的硬化學方法所獲得的材料必須是在熱力學平衡態的,同時還需要有高精尖的設備和巨大的資金投入。

軟化學是近年來在的新材料研究中形成的一種全新的制備思路,是指在較溫和條件下實現的緩慢地化學反應過程。軟化學是在較低溫度的“軟環境”中進行,可以得到多種具有“介穩”結構的材料體系,這樣,便有可能實現不同類型組分（如有機物-無機物、生物體-無機物、金屬-玻璃、陶瓷-金屬)在同一材料體系中的結合,也有可能發現一些用硬化學反應難以獲得的低焙、低嫡或低對稱性的新材料,尤其是一些具有特殊結構或形態低維、雜化和復合材料體系,因此軟化學方法更有應用潛力。

軟化學方法可以說是一種新型材料設計與合成的概念,在這種思路下產生了一系列新型材料的制備技術,開辟出了具有環境友好、節能、經濟、高效的工藝路線,與“綠色化學”的核心思想一脈相承。軟化學對其化學反應機制、路徑、過程的易于控制,為了達到裁剪其物理性質的目的,我們可根據通過控制軟化學反應過程的條件,對產物的結構和組分進行設計。軟化學合成正在將新材料制備的前沿技術從高溫、高真空、高壓、高能和高制備成本的硬化學方法中解放出來,進入一個更廣闊的空間。軟化學提供的方法考驗的則是人的技能、智力、學識和改造力,因而可以說軟化學是一個具有智力密集型特點的研究領域。

軟化學合成法所需設備比較簡單,反應步驟也可以較容易地控制,制備成本低廉。軟化學方法主要包括:溶膠-凝膠過程、插入反應、離子交換過程、水熱法、前驅體法、共沉淀法、溶體(助熔劑)法、初產物法、拓撲化學過程及一些電化學過程等。溶膠-凝膠法是目前軟化學中最常見的合成方法,其與傳統固體材料制備方法的區別在于:溶膠-凝膠反應過程中,由分子級均勻混合的無結構的前驅體,經一系列的結構化過程,形成具有高度微結構控制和幾何形狀控制的材料[4]。溶膠-凝膠過程通常包含了如水解、聚合、干燥、致密化等多個物理化學步驟,從而實現反應溶液過渡到固體材料的階段。目前,工業制備陶瓷、玻璃及相關復合材料的薄膜、塊體和微粉等已經廣泛采用溶膠-凝膠過程。田秀淑等[5]分別以無機鹽和有機醇鹽為先導化合物,對溶膠-凝膠法制備Al2O3-SiO2-ZrO2復合膜的成膜工藝進行詳細的研究。隨著納米復合材料的發展,軟化學合成技術在功能材料的制備方面發揮重要作用,比如納米催化劑、納米磁性材料、納米氣敏材料、納米光學材料等[6]。

硬化學和軟化學合成方法都是化合物和材料合成的熱點研究領域,不同方法制出的材料,其性能并不完全一樣,有時性能甚至相差很大,新的制備方法經常可以開拓材料的新性能。硬化學和軟化學作為無機合成化學的兩種思路,共同為材料合成提供技術支持。

參考文獻

[1]馮守華,徐如人.無機合成與制備化學研究進展[J].化學進展,2010,12(4):445-457.

[2]周益明,忻新泉.我國固體無機化學的研究進展[J].化學通報,2010,(11):1-6.

[3]徐如人,龐文琴,霍啟升.無機合成與制備化學[M].北京:高等教育出版社,2009.

[4]黃劍鋒.溶膠-凝膠原理與技術[M].北京:化學工業出版社,2009.

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關鍵詞：激光無損檢測 超聲無損檢測 射線無損檢測

在現代生產中針對不同對象選擇何種無損檢測方法已成為人們關注的問題,為解決好這個問題,就必須對無損檢測方法及其特征有較全面的了解。所謂無損檢測,是在不損傷材料和成品的條件下研究其內部和表面有無缺陷的手段。也就是說,它利用材料內部結構的異常或缺陷的存在所引起的對熱、聲、光、電、磁等反應的變化,評價結構異常和缺陷存在及其危害程度。下面簡要介紹三種常用方法的應用和發展。

一、激光技術在無損檢測領域的應用與發展

激光技術在無損檢測領域的應用始于七十年代初期,由于激光本身所具有的獨特性能,使其在無損檢測領域的應用不斷擴大,并逐漸形成了激光全息、激光超聲等無損檢測新技術,這些技術由于其在現代無損檢測方面具有獨特能力而無可爭議地成為無損檢測領域的新成員。

1.激光全息無損檢測技術

激光全息術是激光技術在無損檢測領域應用最早、用得最多的方法。激光全息無損檢測約占激光全息術總應用的25%。其檢測的基本原理是通過對被測物體加外加載荷,利用有缺陷部位的形變量與其它部位不同的特點,通過加載前后所形成的全息圖像的疊加來反映材料、結構內部是否存在缺陷。

激光全息無損檢測技術的發展方向主要有以下幾方面。

(1)將全息圖記錄在非線性記錄材料上,以實現干涉圖像的實時顯現。

(2)利用計算機圖像處理技術獲取干涉條紋的實時定量數據。

(3)采用新的干涉技術,如相移干涉技術。在原來的基礎上進一步提高全息技術的分辨率和準確性。

2.激光超聲無損檢測技術

激光超聲技術是七十年代中期發展起來的無損檢測新技術。它利用Q開關脈沖激光器發出的激光束照射被測物體,激發出超聲波,采用干涉儀顯示該超聲波的干涉條紋。與其他超聲無損檢測方法相比,激光超聲檢測的主要優越性如下。

(1)能實現一定距離之外的非接觸檢測,不存在耦合與匹配問題。

(2)利用超短激光脈沖可以得到超短聲脈沖和高時間分辨率,可以在寬帶范圍內提取信息,實現寬帶檢測。

(3)易于聚焦,實現快速掃描和成像。

3.激光無損檢測的發展

激光超聲檢測成本高,安全性較差,目前仍處于發展階段。但在無損檢測領域,激光超聲檢測在以下幾方面的應用前景引起了人們的關注:(1)可用于高溫條件下的檢測.如熱鋼材的在線檢測;(2)適用于某些不宜接近的樣品,如放射性樣品的檢測;(3)激光束可入射到任何部位,可用于檢測形狀奇異的樣品;(4)可用于超薄超細的樣品及表面或亞表面層的檢測。國外近幾年已有將激光超聲檢測用機復合材料的檢測、熱態鋼的在線檢測的報道,在化學氣相沉積、物理氣相沉積、等離子體濺射等高溫鍍膜工藝過程中膜層厚度的實時檢測方面也進行了研究。

二、超聲檢測技術在無損檢測中的應用與發展

超聲無損檢測技術(UT)是五大常規檢測技術之一,與其它常規無損檢測技術相比,它具有被測對象范圍廣。檢測深度大;缺陷定位準確,檢測靈敏度高;成本低,使用方便;速度快,對人體無害以及便于現場使用等特點。

1.超聲檢測技術的應用

(1)目前大量應用于金屬材料和構件質量在線監控和產品的在投檢查。如鋼板、管道、焊鞋、堆焊層、復合層、壓力容器及高壓管道、路軌和機車車輛零部件、棱元件及集成電路引線的檢測等。

(2)各種新材料的檢測。如有機基復合材料、金屬基復合材料、結構陶瓷材料、陶瓷基復合材料等,超聲檢測技術已成為復合材料的支柱。

(3)非金屬的檢測。如混凝土、巖石、樁基和路面等質量檢驗,包括對其內部缺陷、內應力、強度的檢測應用也逐漸增多。

(4)大型結構、壓力容器和復雜設備的檢測。由于超聲成像直觀易懂,檢測精度較高。因此,近幾年我國集超聲成像技術及超聲信號處理技術等多學科前沿成果于一體的超聲機器人檢測系統已研制成功,為復雜形狀構件的自動掃描超聲成像檢測提供了有效手段。

(5)核電工業的超聲檢測。

(6)其它方面的超聲檢測。如醫學診斷廣泛應用超聲檢測技術;目前人們正試圖將超聲檢測技術用于開辟其它新領域和行業,如人們正努力將超聲檢測技術用于血壓控制系統進行系統作非接觸檢測、辨識。性能分析和故障診斷等。

2.超聲檢測技術的發展

在現代無損檢測技術中,超聲成像技術是一種令人矚目的新技術。超聲圖像可以提供直觀和大量的信息,直接反映物體的聲學和力學性質,有著非常廣闊的發展前景。現代超聲成像技術都是計算機技術、信號采集技術和圖象處理技術相結合的產物。數據采集技術、圖象重建技術、自動化和智能化技術以及超聲成像系統的性能價格比等發展直接影響超聲檢測圖像化的進程。現代超聲成像技術大多有自動化和智能化的特點,因而有許多優點,如檢測的一致性好,可靠性、復現性高,存儲的檢測結果可隨時調用,并可以對歷次檢測的結果自動比較,以對缺陷做動態檢測等。

目前已經使用和正在開發的成像技術包括:超聲B掃描成像,超聲C掃描成像、超聲D掃描成像,SAFT(合成孔徑聚焦)成像,P掃描成像,超聲全息成像,超聲CT成像等技術。

三、射線技術在無損檢測領域內的應用與發展

1.射線檢測技術的應用

射線檢測技術是利用射線(X射線、射線、中子射線等)穿過材料或工件時的強度衰減,檢測其內部結構不連續性的技術。穿過材料或工件的射線由于強度不同在X射線膠片上的感光程度也不同,由此生成內部不連續的圖像。

(1)早期使用在石油工業.分析鉆井巖芯。

(2)在航空工業用于檢驗與評價復合材料和復合結構。評價某些復合件的制造過程。也用于一系列情況下樣件的評價;這種檢測與評價過程,大大簡化了取樣破壞分析過程。

(3)檢測大型固體火箭發動機,這樣的射線系統使用電子直線加速器X射線源,能量高迭25MeV,可檢驗直徑達3m的大型同體火箭發動機。

(4)檢驗小型、復雜、精密的鑄件和鍛件,進行缺陷檢驗和尺寸測量。

(5)檢查工程陶瓷和粉末冶金產品制造過程發生的材料或成分變化,特別是對高強度、形狀復雜的產品。

(6)組件結構檢查。

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【關鍵詞】新型材料；陶瓷；硬脆；超聲加工

【中圖分類號】G422.64 【文章標識碼】B 【文章編號】1326-3587（2013）09-0002-02

高速發展的世界各國，金屬與非金屬硬脆材料的使用越來越廣泛，特別是具有高硬度、耐磨損、耐高溫、耐腐蝕、化學穩定性好，不易氧化特點的陶瓷材料需求日愈廣泛，但是工程陶瓷與其它硬脆材料一樣存在共同的缺點，即在具有高硬度的同時也具有極高的脆性，造成加工十分困難，特別是成形孔加工尤為困難，嚴重阻礙了陶瓷材料的應用及推廣。因此，陶瓷等硬脆材料的加工技術值得探究。

一、新型材料的引入

在科學技術高速發展的今天，新型材料在航空航天業、國防科技、生物工程及計算機工程等尖端領域的應用日益廣泛，特別是核工業、兵器工業、航空航天業及化工、電子工業和現代化機械工業，對產品零件材料的性能有著各種各樣的高標準要求。從使用條件上看，有的要求能絕緣，有的要求高導電率；有的要求耐磨損、耐腐蝕；有的要求在高溫、高應力狀態下工作。從材料的化學成份上看，僅僅只用一般的碳素結構鋼、鑄鐵（灰口、可鍛、球墨）黑色金屬根本滿足不了現展的要求，還需用高強度鋼（高錳鋼、不銹鋼）、合金鋼（銅合金、鋁合金、鈦合金）及其它有色金屬。從材料的金相組織上看，不僅只用一般的鐵碳合金，局限于鐵素體、珠光體為主的普通鋼材，還需要用以索氏體、托氏體為主的中硬鋼和馬氏體淬硬鋼。從毛坯的制作方法來看，不僅使用冶煉方法制成金屬材料，而且使用粉末冶金和熱噴涂等方法制成金屬零件。更為常見的是，不僅大量使用金屬材料，還大量使用了各種非金屬材料，如石材、陶瓷、塑料、纖維和顆粒增強的復合材料。這些形形、各種各樣的新型材料如雨后春筍樣出現以順應現代科技發展需要。

二、國內外對新型材料加工技術的探索

能滿足高端科學使用性能的新型材料如石英、光學玻璃、工程陶瓷等是因為它們具有高硬度、高耐磨性、耐高溫、耐腐蝕等優點，但同時具有硬脆性缺點，使生產制造困難，被稱為“難加工材料”，加工難究其原因是：硬度高、強度高、脆性大、塑性低、導熱性低、有微觀的硬質點或硬夾雜物、化學性質活潑等導致切削過程中切削力加大，切削溫度增高，刀具磨損加劇，切屑難控制，加工工件表面出現裂紋，甚至崩碎，導致加工表面質量惡化，生產率低。傳統的加工方法根本不能滿足對這些材料零件的精密加工要求，因此對這些超硬材料的精密及超精密加工技術就成為各國加工技術研究的熱點。

早在1927年，國外就有人首次提出了“超聲加工”的概念，20世紀50年代我國對超聲振動磨削機理進行了探索研究，并在1985年研制成功超聲旋轉加工機，到80年代后期提出了高效的超聲磨削復合加工方法，縱觀歷史，世界多國不斷的對新型材料進行加工技術探究。以陶瓷材料為例，1993年美國堪薩斯洲大學有人提出了一種超聲旋轉加工陶瓷材料去除率的理論模型，并驗證了與普通磨削相同的條件下旋轉超聲加工工具具有低的切削力和相對高的材料去除率；美國內布拉斯加大學和內華達大學對陶瓷材料微去除量精密超聲加工技術進行了研究，通過模擬陶瓷材料超聲加工的力學特性對材料去除機理進行分析發現，低沖擊力會引起陶瓷材料結構的變化和晶粒的錯位，而高沖擊力會導致中心裂紋和凹痕。內布拉斯大學還分析了陶瓷精密超聲加工的機理、過程動力學及發展趨勢，并詳細的討論了超聲技術在陶瓷加工方面的應用情況。1998年左右我國兵器工業第五二研究所有人對外圓磨床的改造進行了超聲振動內圓磨削試驗發現，能有效消除普通磨削產生的表面裂紋和崩坑現象，提高磨削精度及加工效率；隨后上海交大、天津大學、東北大學等多所大學對陶瓷材料的超聲振動磨削加工進行了深入研究，對加工中砂輪堵塞及自銳性進行了分析，提出了高效的超聲磨削復合加工方法，使加工工件表面微裂紋大幅減少，表面質量大大提高，加工效率是傳統的超聲加工的六倍以上，生產率大大提高。

由此看來，超聲振動精密磨削技術就是能滿足像陶瓷這類硬脆材料的加工需要而發展起來的技術之一。超聲加工不但能加工硬脆的金屬材料，還能加工非金屬等硬脆材料，解決了超硬材料、難加工材料領域中的許多關鍵工藝問題，并取得良好的效果。

三、超聲振動磨削加工原理及應用

1、超聲振動磨削加工原理

超聲振動磨削加工原理是：由超聲波發生器產生的高頻電振蕩信號（一般為16～25KHz）經超聲換能器轉換成超聲頻機械振動，超聲振動振幅由變幅桿放大后驅動工具砂輪產生相應頻率的振動，迫使磨料懸浮液高速地不斷撞擊、拋磨被加工表面，使工件成型。因此超聲波加工就是利用超聲振動的工具，帶動工件和工具間的磨料懸浮液，周期性的沖擊和拋磨工件的被加工部位，使其局部的材料被蝕除而成粉末，以對硬脆材料進行穿孔、切割和研磨等加工。（如圖1所示）

2、應用超聲旋轉加工陶瓷

超聲加工技術經歷了從傳統超聲波加工到旋轉超聲波加工的發展階段，旋轉式超聲加工是在傳統超聲加工的工具上疊加了一個旋轉運動，這種加工用水帶走了被去除的材料并冷卻了工具，不需要傳統超聲加工中的磨料懸浮液，因此，這種方法被廣泛應用于超聲振動磨削加工。

超聲旋轉加工原理是采用切削工具，如車刀、沖頭、壓頭之類都可以，如圖2所示，采用金剛石空心鉆工具以轉速為0—5300r/min的速度作旋轉運動，同時在超聲換能器作用下以頻率為20KHz作高頻振動，與此同時工件以恒定的壓力向工具進給運動，冷卻液從鉆芯由泵抽入，流過加工區，沖走碎屑并冷卻工具。

綜上所述，超聲旋轉加工實質上就是將超聲振動工具的錘擊運動和工具的旋轉運動的磨削作用結合在一起，而材料的去除機理是傳統超聲加工和金剛石磨削材料去除機理的復合，即在超聲振動沖擊（錘擊）下產生壓痕和碎裂、由切削工具的旋轉運動轉化為磨削過程的磨蝕、在超聲振動和工具旋轉運動的同時產生撕扯作用的拋磨（如圖3所示），通過錘擊、碎裂、磨蝕、撕扯這樣材料去除機理的組合，使超聲旋轉加工中材料去除率高于超聲加工和傳統金剛石磨削，通過抽出工具抽出超聲振動和旋轉運動的產物，可進一步提高材料的去除率，同時在高頻振動下工件表面層產生疲勞容易被磨削運動去除，且加工壓力小，是對陶瓷之類的硬脆材料比較理想的加工方法。

四、超聲加工技術的發展前景

目前適用于硬脆材料加工的手段的主要有光刻加工、電火花加工、激光加工、超聲加工等特種加工技術。超聲加工與電火花加工、電解加工、激光加工等技術相比，既不依賴于材料的導電性又沒有熱物理作用，與光刻加工相比可加工三維形狀，這決定了超聲加工技術在陶瓷、半導體硅等非金屬硬脆材料加工方面有著得天獨厚的優勢。

盡管我國的旋轉超聲加工技術與先進國家相比有較大差距，發展較緩慢，特別是先進超聲機床的研制十分落后至今還沒找到市場化的數控旋轉超聲加工機床。但關于超聲加工機床中超聲電源的智能化、頻率跟蹤功能的實現及功率的自動調節等方面和超聲振動系統中大功率超聲換能器、多頻率工作點的換能器等復合換能器的功能模塊研究已取得了較大的發展，如何轉化這些研究成果推動旋轉超聲加工機床的研制、完善機床性能仍需努力。國內外旋轉超聲加工技術的研究現狀與相繼開發的性能優良的數控旋轉超聲加工機床其應用也日趨工業化。

綜觀國內外，超聲加工技術在不斷完善之中 ，正向著高精度、微細化發展，微細超聲加工技術有望成為微電子機械系統技術的有力補充。超聲加工技術的發展及其取得的應用成果是可喜的。展望未來，超聲加工技術的發展前景是美好的。

【參考文獻】

1、左美云，信息系統的開發與管理教程[M]. 清華大學出版社， 20009

篇8

《汽車制造及工藝裝備》是車輛工程專業的一門重要的專業課，具有工程實踐性強及多學科知識交叉應用的特點，是我校重點建設課程之一。該課程面向即將在車輛工程及相關領域從事汽車設計、制造、試驗、研發、生產組織與管理、教學等方面工作的應用型或應用研究型高素質專業人才，設置了汽車制造系統概論、汽車零部件常用工藝方法、典型零部件制造工藝及裝備、汽車整車制造工藝及裝備、汽車制造新技術新工藝等主要內容。

一、存在的主要問題及原因

首先結合近三年試卷分析結果，并向學生發放課程學習情況調查表，分析總結授課效果。其次走訪汽車企業及工程技術人員特別是畢業于車輛工程專業的員工進行座談，了解其對學科知識結構的認識和對工藝知識的需求。根據調查結果分析總結目前尚存在的主要問題及原因。

（一）課程設置內容

《汽車制造工藝》課程中很多理論知識與基礎課程（如機械制造基礎等）重復，而在整車制造四大工藝及裝備方面不夠全面，對汽車制造系統性也少有涉及。根據國產汽車結構不斷優化的需求及轎車產量占比約45%的實際狀況，以及汽車企業反饋的人才能力需求信息，該課程設置中某些主要教學內容已經不能滿足專業需要，應及時予以調整并更改教學大綱。

（二）教材與教學設施

急需與上述改革配套的新教材，以轎車制造工藝為主線，在層次上更為清晰、理論上更為系統和嚴謹、內容上更為新穎實用。此外，配套的教學模型、實物嚴重缺乏，學院僅有的三坐標掃描儀及車門焊接夾具實驗臺架功能有限，需要進一步擴展相應工裝以豐富實踐教學內容。

（三）教學方法與手段

該課程以理論教學為主。受汽車生產企業技術保密約束，公開的具體圖像和視頻較少，部分教學難點缺少視頻和動畫等多媒體技術的支持。對于專業基礎較差、空間想象力不高的學生來說，簡單的工藝方法尚能理解，但復雜抽象的裝備內在結構由于缺少客觀認識則很難掌握其工作原理。

（四）工程實踐環節

汽車制造工藝及裝備是一門實踐性較強的專業課。由于技術含量較高的汽車企業大多是合資或外資企業，這些企業自身無義務接納學生實習，即使接受也得不到經濟利益甚至還會影響生產進度，更擔心學生違反紀律發生人身安全事故，這使得汽車制造工藝實習基地數量非常少，實踐教學難度很大。此外，由于汽車制造生產過程的高度自動化和生產裝備的精密化，學生在參觀性的實習中能學到實質性內容日益減少；某些技術和知識因企業保密制度使學生難以接觸或近距離觀察；學生在整個實習過程中只在車間參觀實習，缺少實際參與和演練。這些都使學生的積極性受到影響，實習效果達不到實踐教學的綜合性要求。

（五）考核內容與形式

該課程考核采用期末考試成績占比80%（考核基礎知識、基本理論和基本原理）+平時成績占比20%（考查平時課堂表現、作業、出勤等）的模式，百分制；實習成績則主要考核學生的實習報告和實結的撰寫質量，5級分制。由于期末考試成績占比較大，很多學生平時不認真學習，到期末突擊復習死記硬背。這種模式不能全面評價學生對專業知識的掌握程度，更無法合理考核學生的專業素質和綜合能力，因此不能全面反映教學效果和教學質量，也不利于提高學生的知識應用能力和創新能力。

二、課程教學改革的基本思路

針對以上教學中存在的問題，結合本校實際情況，依據車輛工程專業人才培養目標及總體建設規劃，確定課程改革基本思路。首先根據課程建設目標重構課程內容體系，注重本課程的安排及與其他課程內容的銜接；再依據學生學習認知的特點探索相應的授課與考核方法；同步開展相應教學資源的建設；改進實踐教學環節，強化實踐教學效果。結合重點課程建設項目推動課程的教學研究與實踐。

三、課程改革內容及實踐

（一）課程設置內容的改革

汽車制造工藝及裝備內容廣泛，涉及多個領域。整體上需要將整個內容梳理成層次清晰的知識網絡，在保證本課程知識的系統性同時兼顧與其他相關課程的關聯性。此外，實踐教學最好應同步實施而不是等理論教學完成后再實習。課程知識體系分三大部分，由概論、發動機和底盤制造工藝及裝備、車身制造工藝及裝備及內飾件和總裝配工藝構成。具體細節上對與機械制造基礎等課程相同的內容或刪或減，強化典型零件、補充非常規工藝；強化零件制造過程控制以及產品質量分析和判別等方面的理論知識和技能，使學生對汽車零部件及其整機的制造過程形成系統性、關聯性的思維方式和知識構架。其中，零部件與車身制造工藝及裝備是課程核心內容，系統性及專業性較強，占用絕大多數課時。這部分內容在進行課程整體設計與開發過程中，需劃分學習項目并細化學習任務，并根據學習任務的重要性和難易程度，賦予每個任務不同權重。實踐環節則分為兩大部分，新增的、貫穿于零部件制造工藝中的課程設計及分散在車身制造工藝及裝備中的實習，與理論教學結合較緊密。最后根據課程內容體系重新修訂了教學大綱及修改教案，落實各環節的教學目標和教學內容。

（二）教材與教學設施改革

1.教材。

根據上述課程內容，新編寫了《汽車制造工藝及裝備》教材。該教材較全面系統地闡述了現代汽車生產體系、汽車典型零部件的生產工藝和設備、整車制造四大主要工藝及裝備等，并單獨或在各章中介紹了汽車生產工藝及裝備的發展歷程、先進的整車和零部件制造技術及其發展趨勢等。每章所附的思考題和推薦閱讀書目有益于掌握和理解課程的重點難點內容，補充閱讀資料有助于擴展讀者的思路和視野。該書編者中有一直從事高校教學科研工作的教師和多年在汽車生產企業工作的工程技術人員，也有兼具兩種經歷的作者。因此，該書主要特點之一是內容借鑒企業生產工藝文件，密切結合實際，有助于加強學生對理論知識的理解，使之進入汽車生產企業后盡快適應實際工藝技術環境、掌握工藝技能；特點之二是通過綜合分析大量相關資料，對汽車制造工藝、設備的一些概念和內容進行了重新歸納、闡釋和澄清，使其內涵更加準確；特點之三是跟蹤先進的生產加工技術，編入了相應的新知識、新技術和新工藝，具有一定的前瞻性。

2.教學設施。

考慮學院現有條件，在三坐標掃描儀基礎上配套設計一種多功能夾緊裝置，方便使用和提高測繪速度。購置若干通用和專用夾頭擴展車門焊接夾具實驗臺架功能。利用快速成型機3D打印自行設計的連桿銑床夾具、曲軸軸瓦鉆模等相應工裝以豐富實踐教學內容。

（三）教學方法與手段改革

任課教師應具有一定實踐經驗，授課時以教材內容為主線，結合生產實際案例，生動而靈活的運用學科知識。因課時有限，不可能在規定學時內完成上述所有教學內容，所以講授時應突出教學重點，將非重要或簡單易懂章節改為自學，如汽車制造裝備發展歷史變遷、彈簧類和粉末冶金類及內飾件等。重點章節除思考題外，讓學生針對自己感興趣的主題撰寫一定篇幅的小論文。要求每個同學有不同的題目，通過查閱資料或者到實習工廠去觀察后獨立完成，培養學生的學習興趣、獨立學習能力和應用知識的能力。為了增強學生對該課程內容的直觀認識，提高學生的學習興趣，根據新教材編制的多媒體課件，增加曲軸、箱體、沖壓、焊接、涂裝及裝配等視頻教程。

（四）工程實踐環節改革

如前所述，本課程是一門實踐性較強的專業課，需要將工程實踐貫穿于課程教學，這對保證教學質量具有關鍵作用。可充分利用實習階段的有利條件，由單一的汽車制造實習拓展為涵蓋工藝裝備課程設計、汽車制造生產線參觀實習、汽車銷售4S店參觀等多方位的實習模式，重新整合汽車制造工藝實踐教學內容。其中，以生產線參觀實習為主，以課程設計及參觀汽車銷售為輔。

1.工藝裝備課程設計。

采用團隊教學法，在階段理論教學完成后分組讓學生對一個具體的汽車零部件進行工藝分析及工裝夾具的設計和制作。首批以連桿和曲軸制造工藝為例，進行了連桿銑槽夾具和曲軸軸瓦鉆模等簡易工裝的設計嘗試，從優秀設計中選出代表性作品利用3D打印機成型。通過這一環節使學生基本掌握該課程的關鍵知識，初步形成工程意識。在此基礎上探討以學生為主體的創新實踐活動，鼓勵學生利用學到的知識參與創新設計大賽，提高學習興趣。

2.生產線參觀實習。

參考卓越工程師教育培養計劃的核心要求，與校企單位合作，探討提高實踐環節質量的有效方法。這階段需適時結合課程進度和企業生產安排，帶學生到企業參觀生產線，具體內容為典型零部件的生產工藝和設備、整車制造四大主要工藝及裝備。在此環節中教師既是組織者也是實施者，因此，必須加強實踐教學師資隊伍建設。具有碩士以上學歷和具有高級職稱教師應占據一定的比例，以保證實踐教學教師在層次、結構、數量上科學合理地滿足教學的正常運轉。鼓勵教授、資深教師、博士研究生參加實踐教學以及實踐教學工作。

3.汽車銷售4S店參觀實習。

這階段的目的主要是了解汽車制造后的銷售過程，同時了解不同結構、不同價格的零件在制造工藝方法上的區別與聯系。對汽車制造下游企業有初步的認識。

（五）考核模式與內容改革

1.考核模式改革。

理論課考核采用過程性考核+水平性考核的模式。過程性考核貫穿學生的整個工作學習過程，注重培養學生的工程素質和職業習慣；水平性考核主要考查學生的知識掌握情況，分期中和期末兩階段實施（1+1模式）。整個考核成績由階段考試30%+期末考試40%+平時成績20%構成。實踐環節的考核突出對學生能力的考核，以成果性考試（設計圖紙質量等）和結合實習報告現場提問為主，由組員互評、組長評價和指導教師評價三部分進行綜合評價。

2.考核內容改革。

豐富考試題型，弱化對學生基本概念和基礎知識的記憶性考核，突出對重點知識的理解、分析及應用。加強了中期考核力度。改進了平時成績考核的方式，弱化了考勤成績，突出對學生在知識整理、工藝設計方法、分析問題能力等方面的考核，促進學生的日常自學與階段性復習。在綜合題型中注重結合工程實際問題的應用。

3.建設試題庫。

根據新教學大綱要求對原有試題進行調整，更新、補充和修改完善。豐富考試題庫，力求多題型、多層次。將考核內容以試卷形式形成教學文件。

四、結語

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論文摘 要 分析機械制造技術基礎課程的教學現狀，針對教學中存在的問題和該課程的教學特點，探討機械制造技術基礎的教學改革方法，以期促進機械制造技術基礎課程教學質量的提高。

機械制造技術基礎是高等本科教育中機械類及近機類專業的一門重要專業基礎課程，是一門講述有關機械產品制造過程的綜合性技術課程。在本校的相關專業教學大綱中規定該課程的教學內容由工程材料及成形技術和機械制造技術兩大部分構成：工程材料及成形技術部分講述現代工業常用材料（金屬、高聚物、陶瓷、復合材料等）和熱加工工藝基礎（鑄造、鍛造、焊接、粉末冶金、熱處理等）的相關知識；機械制造技術部分講述機械加工工藝基礎的相關知識。課程的教學目的是通過本課程的學習，要求學生能總體地了解和把握機械制造活動，掌握金屬切削過程基本規律和機械加工的基本知識，能合理選擇材料、毛坯制備、機械加工方法，具有產品質量、公差與配合的基本知識，初步具有解決生產現場工藝問題，決策制造模式方面的能力。

1 機械制造技術基礎的教學現狀

機械制造技術基礎是一門傳統的課程，多年來人們積累了許多寶貴的教學經驗和教學方法，教學質量也得到一定的提高和改善，但由于其教學內容比較抽象、復雜且涉及實際生產經驗等特點，還存在一些問題。

1.1 教學手段的不正確使用

隨著科學技術的發展，許多先進的教學手段進入課堂教學，如幻燈片、投影儀、語音設備、多媒體等。最初將這些手段引入教學的目的是使教學內容化繁為簡，化難為易，由抽象變為直觀，便于觀察和認識，有利于學習和掌握教材，提高教學速度和質量。目前，教學過程中存在兩種極端情況：一種是有些教師，特別是經驗較少的青年教師，在教學過程中把這些設備當做減輕備課任務的一種工具，如把所有內容都打進PPT，上課過分依賴PPT，以此減少備課時間；另一種是有些教師對這些教學手段過于排斥，認為他們的應用會分散學生的注意力，仍然采用傳統的教學方式，即講授+板書，這樣一來教學過程顯得過分呆板，課堂氣氛不活躍，很多抽象的東西如機床的結構、加工過程等使學生難以理解，漸漸失去學習的熱情。

1.2 實驗與金工實習時間安排不合理，不足以理論聯系實踐

機械制造技術基礎這門課是一門與實踐密切相關的專業基礎課，材料在不同工作環境中的各種特性、設備的各種結構、工藝的各種優缺點及在生產中可能會造成的后果等，學生必須結合大量實踐經驗才能更好地理解，很多操作步驟和原理聽起來很費解，但只要到車間或現場看一眼就不難明白。已有的教學模式將理論和實踐在時空上分離，先將理論全部學完再實踐，或先實踐完再進行理論學習。缺少工程實踐的理論教學，由于學生缺少感性認識而變得十分難解，處于云里霧里的迷糊狀態；沒有理論支撐的工程實踐必然只能停滯在獲得一些感性知識和操作技能的較低的層次上[1]。

1.3 考核方式欠合理

目前機械制造技術基礎這門課程的學習效果評價方式絕大多數仍然以書面答卷的方式進行，如此一來，學生在學習過程中單純地追求卷面分數，與考試相關的內容就重視，與考試無關的內容就不重視。有的甚至平時根本不聽課，連書本都不翻，憑考前“臨時抱佛腳”來死記硬背書中的一些概念、術語和簡單理論來達到修完這門課程的目的。這樣一來，學生考完這門課后，什么也沒學到，什么也沒得到。

1.4 教學內容相對陳舊

機械制造技術基礎的教學內容主要涉及傳統知識的介紹，缺乏先進性和時代感，導致一些學生主觀上認為該課程無用而對它產生排斥思想[2]。盡管有些負責任的教師在教學中采用各種不同掛圖、實物模型、動畫等方法以適應不同章節的教學需要，仍難以取得較好的教學效果。 轉貼于

2 機械制造技術基礎的教學改革方案

針對機械制造技術基礎課程教學中存在的問題，為了激發學生對本課程的學習興趣，提高教學質量，提出教改措施。

2.1 有效地選用靈活多變的教學方法

為了保證課程教學質量，宜采用靈活多變的教學方法和手段。例如，講解一些機床結構、刀具夾具結構等知識時，僅靠教師的理論講述無法使學生完全理解，通過采用直觀教學、現場教學和電化教學等手段，利用實驗室的機械裝備，可在短時間解決黑板上難講透的問題[3]。此外，還可以通過交互式、討論式、研究式和啟發式教學方法，營造師生互動的教學環境，增強學生的學習積極性和學習熱情[4]。

2.2 充分發揮實踐在教學過程中的作用

機械制造技術基礎不同于純粹的理論課，它具有很強的實踐性和應用性。實踐效果對教學質量的好壞起到重要的作用。根據學校已有或周邊生產工廠的條件，將理論教學和生產實踐結合起來，通過實踐與學習相互穿插的方式，或者理論教學與現場教學并行的方式，使學生的參與意識和工程能力大為增強，不僅能很好地消化所學的理論知識，而且能提高解決工程實際問題的能力。

2.3 采用合理考核方式

高等教育應為國家培養對社會有用的人才。卷面考試成績的好壞很難全面說明一個人能力的高低。宜采用合理的考核方式，使學生在學習過程中不再單純為了通過考試而功利地受迫學習，而是自覺、勤奮、緊張地學習，真正在知識、能力和素質等多方面得到全面的提高。為此可以對學生在實踐環節、設計環節、課堂環節、答辯環節、操作環節等分別進行考核，從而較全面地考核學生對該門課程的學習情況。

2.4 強化教學內容和專業發展的動態結合

科學技術日新月異，新的機械制造方法不斷涌現。要提高學生的學習興趣，在備課時教師宜結合具體教學內容，及時收集學科最新的發展態勢，介紹一些與之相關的最新的材料、成形、制造等方面的相關知識，使學生在感受到現代先進制造技術的同時理解學習傳統知識的重要性，增加對這門課的學習興趣。此外，還可以讓學生在課后自己收集感興趣的前沿科技，培養自學能力。

2.5 加強師資隊伍建設

要實現良好的教學目標，過硬的師資隊伍是關鍵。機械制造技術基礎的課程性決定了該課程的教師不僅要具有扎實的專業理論功底，也要具有較熟練的實踐技能，更要具有理論與生產結合的綜合能力。許多教師，雖然理論知識豐富，但實際生產經驗不足，動手操作能力有所欠缺，呈現出“紙上談兵”的局面。因此，在建設師資隊伍過程中，通過合理安排培訓內容和時間、參加項目開發等方式，加強他們綜合能力的提高[5]。

3 結束語

提高機械制造技術基礎的教學質量是現代社會和經濟發展的要求，是培養合格人才不可缺少的一部分。機械制造技術基礎教學應圍繞教學目的，針對教學特點，從教學內容、教學模式、教學手段及考核方式等多方面努力實施改革，才能增強教學效果，使學生滿足社會對他們的要求。

參考文獻

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[2]羅小林，包家福.《機械設計基礎》課程教學內容改革的探討[J].廣西大學學報:自然科學版，2002(6):93-97.

[3]王書元，王克明.《機械制造工藝學》教學改革的思考[J].黑龍江科技信息，2009(18):171.

篇10

關鍵詞：大工程觀；工程實踐；多學科交叉；工程文化

“大工程觀”是美國工程教育針對過度“工程科學化”，在20世紀90年代后所掀起的“回歸工程”浪潮中提出的。其核心內容是重構工程教育，回歸工程教育本質內涵，摒棄狹窄的科學與技術認識理念。這種“回歸”更加重視工程實際以及工程教育本身的系統性和完整性，即建立與科學技術密切關聯的包括社會、經濟、文化、道德、環境等諸多因素的大工程教育。這為中國高等工程教育改革提供了新的借鑒，也要求我們結合我國高等工程教育的實際，探索適合我國高等工程教育發展的新理念、新思路、新途徑。

一、“大工程觀”及其對現代工程人才培養的新要求

人們通常認為，工程是以創造某一社會存在物為目標，以相關產業及特定專業技術為主體，融合關聯技術，并按照相應的規則與規律所集成的人類實踐活動。“大工程觀”認為工程是科學與技術及伴隨相應時期的社會、政治、經濟、文化、道德、環境等諸要素的集合體。它以嶄新的視角，為我們揭示了工程作為推動社會發展的直接生產力，其進步與發展不僅取決于科學、技術等要素自身的發展水平，同時也取決于諸如一定歷史時期的社會、政治、經濟、文化、道德、環境等非技術要素狀況的深刻內涵。工程在開發建設中有很明確的經濟目的或社會服務目標，具有很強的知識集成屬性，特別注重諸多技術要素與非技術要素的選擇及有效的組合、集成。因此，“大工程觀”的本質就是要建立將科學要素、技術要素以及非技術要素相融合，并通過工程實踐，形成具有集成性、創新性、實踐性的工程教育理念體系。這種“工程回歸”的體系不是對工程科學的否定，而是在肯定工程科學的基礎上重新全方位重視、全面增強工程實踐，是在重視工程實踐基礎上對工程學科進行創造性的整合與集成，從哲學角度來講是工程教育發展的否定之否定。

我國高等工程教育教學改革的目的就是培養能適應21世紀社會、經濟、科學、文化發展所需要的工程創新人才。“大工程觀”的理念強調人才培養需要突出以下能力或素質：一是綜合的知識結構。工程的復雜性決定了工程人才的培養必須具備跨學科的知識結構，單一的學科知識架構不利于復雜工程問題的解決。二是整體性思維。工程的系統性決定了培養的人才要學會選擇和集成各類技術，學會對各類資源的組織與協調，錘煉系統性、集成性、優化性的整體思維模式。三是工程實踐能力。工程活動是實踐性很強的活動，工程人才的培養也同樣離不開工程實踐。工程實踐包含工程設計、工程實施、工程運行管理及工程維護等內容。因此，工程實踐能力的培養在工程教育中至為關鍵。四是人文情懷。工程的文化性決定了工程是有靈魂的構建體，工程的真正價值在于科學精神與人文精神的和諧統一，在于全面體現“自然、人、社會”的統一。現代工程人才既要懂科學技術也要有人文情懷。歸根結底，“大工程觀”就是要注重培養具有較強工程實踐能力、擁有多學科背景及整體性思維方式以及具備良好的職業道德和人文精神的人才。

二、“大工程觀”下的工程實踐教學改革的思考

1.構建跨學科工程實踐平臺

綜上所述，工程尤其是現代工程是一個非常復雜的系統，涉及多個學科的知識背景以及諸多社會、政治、經濟、文化等非技術要素。而我國現行高等工程教育恰恰是以學科專業為基本單元組織教學活動，這種單一學科專業的設置與工程的本質要求是不相適應的。解決這一矛盾，就需要在教育中打破學科壁壘，建立一個跨學科的工程實踐平臺，形成多學科交叉的工程環境，幫助學生在工程實踐中還原一個被學科割裂開來的工程整體原貌。

跨學科工程實踐平臺的構建，首先要轉變觀念，克服本位主義，共享資源，共同發展。平臺構建必須以大工程觀的理念，站在全校甚至社會視野范圍內，跨院系、跨學科專業，突破已經形成的資源定勢，充分整合各類資源（學科專業資源、科研資源、企業與社會資源等）合而為一為其用。其次，平臺建設在資源的選擇與整合上應考慮以下基本原則：（1）符合現代技術發展的主流方向，彰顯先進性；（2）整合的學科專業資源便于形成完整的工程鏈；（3）加強校企合作，尤其是要注重引入國際國內知名企業的資源，使學生能身臨真正的工程實踐；（4）引入科研資源，將科研及其成果轉化為教學內容，為工程實踐教學服務；（5）結合實際，切實遵循平臺建設資源共建、共享的基本原則，形成利于合而為一的平臺運行機制及其相關管理辦法。

2.改革工程實踐教學內容

現代工程系統的全方位要求，決定了工程教育應當關注學科的交叉與融合，應當使學生在工程實踐中，學會并掌握融合相關交叉學科的能力與方法。在實踐中整合課堂所學到的知識，強化提升發現問題、解決問題的能力。因此，工程實踐教學作為工程教育的重要部分，在教學內容改革上應當注重工程知識的學科交叉性、完整性，注重知識的創新性和前沿性。首先，在教學內容設置上，要打破以往只注重技術的訓練，應當融入經濟、管理、文化等非技術因素內容，形成較為完整的工程概念。其次，應以項目為載體，設置跨學科的工程實踐項目，項目所涉及的內容和所需解決的實際問題必須是跨學科的。并注意選擇不同學科的學生、教師共同參與，形成跨學科研究與實踐模式。通過跨學科工程實踐項目的設置，幫助學生積累整體化學習經驗，培養學生在工程實踐中學會選擇和集成各類技術、組織協調各類資源，形成系統性、集成性、優化性思維，提升工程綜合能力。例如，可以讓不同學科的學生參與同一產品的全生命周期的工程訓練項目，在訓練中相互學習、相互啟示、相互激勵，使他們在共同的實踐中了解工程的完整性、系統性。

3.關注工程文化教育

工程文化是工程活動中形成的文化現象，它是在創造新的社會存在物時，通過理念、思維、知識、方法、制度等所表現出來的文化形態。工程教育的根本目的是培養具有交叉知識、先進理念、整體思維與核心價值觀等綜合素養的人才，而價值觀的培育恰恰是工程文化的核心內容。因此在工程實踐教學中應注重工程文化的教育，工程文化的熏陶。

三、我校工程訓練教學改革的探索與實踐

工程訓練作為培養大學生工程實踐能力和創新能力的一個重要途徑，已得到國內高校的普遍重視。然而目前全國大多數工程訓練中心都是從傳統實習工廠轉型而來，其建設方向、思維理念仍然受到傳統金工實習教學模式的影響，顯然這種模式已經不能適應現代工程人才培養需求。因此如何適應現代工程人才素質訴求的轉變、實現真正意義上的“轉型”，是所有理工科高校直面的重大問題。我們通過五年積極而又艱難的摸索與建設，形成了以“多學科交叉”、“工程創新項目教學”、“工程文化”為主要特色的現代工程訓練教學模式，并取得了明顯成效。

1.構建多學科交叉平臺，形成友好的工程環境

我校工程訓練中心自成立之日起，就不囿于已成定勢的教育資源，積極尋求校企合作、主動探索跨學科專業的結合、廣泛尋覓國際資源、設法引入在研科研項目、努力造就多元合作途徑，全方位構建關聯學科協調、交叉融合、環境友好的現代工程創新實踐教學平臺。

工程訓練中心目前已建有機械制造基礎、注塑成型、粉末冶金、快速原型制造、網絡化制造、電子產品設計及制作等基礎工程實驗室。通過專業合作，共建物流工程、工業過程自動化控制系統、工業過程仿真系統、火炮自動機反求設計等專業綜合實驗室。通過校企合作，共建正泰電工工業設計中心、漢江機床滾動功能部件實驗室、德國KUKA智能焊接聯合研究室、日本SMC南京氣動技術中心、美國PTC學院等校企合作實驗室。同時，中心還設有機器人綜合技術、智能車設計、無人飛行器設計、綜合工程訓練等20個跨學科大學生團隊工作室。

通過上述努力，我校工程訓練中心已基本建成具有機械、電子、材料、自動化、車輛、交通、測控儀器、工程管理、藝術設計等多學科背景，并可適度承接復雜工程項目的教學平臺。

2.改革課程教學內容，培養學生整體化思維

多學科交叉與融合平臺的構建，使我校工程訓練中心的教學呈現出多元化、復合化的發展態勢。同時，相應課程教學內容的改革要求更加注重工程教育本身的系統性和完整性，更加注重在工程訓練中培養學生整體化思維。我們對傳統工程訓練教學內容的改革主要體現在以下兩個方面。

（1）改革基礎教學實習內容。基礎實習課程已由傳統金工實習的模式，全面改造為融工程文化、工程設計、工程管理、工程制造四位一體的新模式。其中，工程文化引導學生關注工程中的非技術因素；工程設計向學生傳達了“中國設計”的創新理念；工程管理使學生領悟基于產品全生命周期的先進管理理念；工程制造讓學生通過現代化制造手段，親身體驗先進制造方法，直接感受信息化與工業化的融合。基礎實習課程的改革實現了技術與非技術交叉融合，充分展現了工程實踐教育的系統性和完整性。

（2）創建工程創新項目教學體系。工程創新項目教學是以“工程創新實踐”為導向，以“項目”為載體，實現“大工程觀”下現代工程師培養目標要求的工程實踐教學活動。工程創新項目教學體系包含創新訓練項目、創新競賽項目、創新實驗項目和企業實戰項目等工程創新實踐教學活動。從多個角度為大學生工程創新能力的培養創造了條件。在跨學科工程創新實踐項目課程中，我們通過“1+X”教學模式，即以“1”個設計性項目為驅動，采用網絡課程、開放性實驗、專題講座、團隊研討等“X”種輔助形式來拓展學生的實踐能力，并以團隊合作方式完成項目的設計與制作。學生通過項目實踐，加深對理論知識的理解、重構、升華，掌握對技術的識別、選擇、集成，學會對資源的整合、協調、運用，形成對整體化思維的培養。

3.加強工程文化建設，傳承工程人文精神

多年來，關于工程訓練改革，人們多是從技術的角度談論或設計實踐環節。我們認為，要進行深層次的改革，必須著力加強工程文化建設。主要從以下幾個方面入手：

（1）營造工程文化氛圍。我校工程訓練中心通過團隊文化、安全文化、軍工文化教育以及大學生科技作品展廳建設、制作展示技術演進史展板等方式，積極營造良好的工程文化氛圍。通過項目管理，推進大學生團隊建設，培養合作精神，激發創新思維，形成了濃厚的團隊文化。構建安全責任體系，實施三級安全教育機制，加強安全制度建設，通過安全操作規程展板展示、設置安全黃線、懸掛消防警示標語、消防安全演練，將安全文化教育滲透到每個教學環節。利用兵器博物館、軍工“三具”研討室等資源，使學生直接觸摸到“真槍實彈”，傳達“無私奉獻、團結協作、自主創新、精益求精”的軍工文化精神。通過“大學生科技作品展廳”建設，讓學生體驗工程科技創新成果帶來的成功喜悅。精心制作了“青銅器的鑄造、機床、簡單機械工具、水力機械、蒸汽動力、標準化生產、電力與智能和數字化設計制造”等8個主題、300多幅的技術演進史展板，讓學生感悟“創新是發展的動力”。經過上述建設，一進入我校工程訓練中心，就會感覺一股濃郁的工程文化之風迎面撲來，較完整地展現了大工程觀下的新型工程訓練中心的建設。

（2）工程文化進教材、進課堂。我校工程訓練中心通過加強課程建設，讓工程文化注入教材、走進課堂、融入實踐。我們通過技術演進史，傳達文化的繼承與創新；通過現代大工程案例，傳達“大工程觀”；通過企業文化，理解全球化競爭與合作；通過全球危機與工程師責任，傳達可持續發展理念；通過國際工程師認證，理解當今社會發展對工程師能力標準的需求。

在實訓中，我們通過產品的引入、創意的實現，讓學生認識到工程的最終結果并不是零件或產品，而是包括功能、原理、使用服務、能源消耗、效率、美學文化、人機工程等諸多內涵的綜合體。由此引導學生關注節能、綠色制造、全壽命消耗等性能要素，為培養具有全方位工程素質人才夯實基礎。

參考文獻：

[1] 趙婷婷，買楠楠. 基于大工程觀的美國高等工程教育課程設置特點分析——麻省理工學院與斯坦福大學工學院的比較研究[J]. 高等教育研究，2004（6）：94-96.