前言：想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎？我們特意為您整理了5篇粉末冶金概念范文，相信會(huì)為您的寫作帶來(lái)幫助，發(fā)現(xiàn)更多的寫作思路和靈感。

粉末冶金概念范文第1篇

關(guān)鍵詞：材料成型；控制工程；金屬材料加工

1材料成型與控制工程概念闡釋

材料成型與控制工程是一個(gè)實(shí)用性學(xué)科，該學(xué)科剖析各種類型材料的宏觀結(jié)構(gòu)、微觀結(jié)構(gòu)、表面形態(tài)轉(zhuǎn)換，深入研究材料熱加工方法和塑性成形方法。材料成型與控制技術(shù)一般應(yīng)用在機(jī)械制造行業(yè)、建筑行業(yè)以及設(shè)備加工行業(yè)，技術(shù)水平直接決定了這些行業(yè)產(chǎn)品制造質(zhì)量、產(chǎn)品制造效率，關(guān)系到制造行業(yè)的利潤(rùn)，對(duì)于我國(guó)工業(yè)發(fā)展起到關(guān)鍵性基礎(chǔ)作用。一般來(lái)說(shuō)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)必須應(yīng)用材料成型與控制工程理論內(nèi)涵以及具體的加工工藝，確定材料的性質(zhì)、特點(diǎn)以及加工成品的功能，合理規(guī)劃設(shè)計(jì)材料加工。金屬材料是目前工業(yè)生產(chǎn)中較為常見(jiàn)的材料，材料成型與控制工程以分析金屬材料性質(zhì)、特點(diǎn)為主，充分考慮到材料成型與控制工程理論內(nèi)容以及金屬材料加工方法，探究材料成型與制造的關(guān)鍵技術(shù)，并利用領(lǐng)先的加工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)制造技術(shù)的革新，確立我國(guó)工業(yè)制造的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。加工金屬材料時(shí)，需要應(yīng)用到多種工藝技術(shù)，例如沖壓、擠壓、鍛造、鑄造以及焊接等工藝，這些工藝對(duì)技術(shù)水平提出了較高要求，每個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)出現(xiàn)差錯(cuò)都極易導(dǎo)致成型產(chǎn)品出現(xiàn)瑕疵，成型產(chǎn)品質(zhì)量難以達(dá)標(biāo)，其使用性能不能達(dá)到相關(guān)要求。因此，使用、加工金屬材料之前，應(yīng)仔細(xì)分析材料的物理性質(zhì)、化學(xué)構(gòu)成，并對(duì)材料進(jìn)行測(cè)試，使其達(dá)到加工成型相關(guān)要求，結(jié)合此種材料的工作環(huán)境特點(diǎn)準(zhǔn)備復(fù)合材料。

2材料成型與控制工程中加工金屬材料的具體方式

2.1機(jī)械加工成型方法概述。機(jī)械加工成型作為金屬材料加工過(guò)程中使用最為頻繁的一種方式，這種方法的優(yōu)勢(shì)在于加工簡(jiǎn)便，設(shè)備資源較為豐富，加工金屬材料的范圍涉及到多個(gè)種類，加工精度高，能夠加工幾乎所有的金屬材料。機(jī)械加工設(shè)備由普通機(jī)床逐步升級(jí)到數(shù)控機(jī)床，早期車、銑、刨、磨加工工序是單一的、獨(dú)立的，現(xiàn)如今已經(jīng)形成具備綜合加工能力的加工中心，提高了加工效率和加工精準(zhǔn)性。機(jī)械加工金屬材料需要結(jié)合產(chǎn)品的材料性質(zhì)、形狀特點(diǎn)，分析選擇對(duì)應(yīng)的加工工藝，確定工藝路線，選擇鉆、車、銑等加工方法以及相應(yīng)的加工刀具。通常在對(duì)硬度較低的金屬材料進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，鉆、銑等加工方式需要應(yīng)用高速某材料刀具，車削加工應(yīng)用硬質(zhì)合金類刀具，此類刀具表面適合涂層使用；在機(jī)械加工高硬度金屬材料時(shí)，適合選擇金剛石、立方氮化硼、陶瓷等材料制作的刀具，加工時(shí)使用切削液，能夠降低加工金屬材料表面和刀具的摩擦力，并將加工時(shí)產(chǎn)生的熱量帶走，確保材料加工質(zhì)量達(dá)標(biāo)。在機(jī)械加工特殊金屬材料時(shí)，適合選擇線切割、雕刻、電火花等加工方式，對(duì)于表面質(zhì)量有較高要求的，應(yīng)采取磨削加工方式，并根據(jù)具體情況實(shí)施拋光處理。2.2粉末冶金成型方法概述。粉末冶金技術(shù)是一種傳統(tǒng)的材料成型與控制工程加工成型技術(shù)，該種技術(shù)在促進(jìn)我國(guó)工業(yè)發(fā)展起到了積極的作用。粉末冶金成型技術(shù)最初應(yīng)用在復(fù)合材料零件的制作過(guò)程中，利用壓力成型的工藝完成加工、成型，適合應(yīng)用在尺寸小、形狀單一的零件制造中。該技術(shù)具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，能夠應(yīng)用于多種材料，工藝流程并不復(fù)雜，使用時(shí)突出增強(qiáng)相分布均勻、組織細(xì)密、界面反應(yīng)少的特點(diǎn)。伴隨科技的進(jìn)步、加工制造技術(shù)的突破，該種技術(shù)也得到了發(fā)展和改進(jìn)，現(xiàn)如今該技術(shù)主要應(yīng)用于汽車、軍事領(lǐng)域產(chǎn)品制造中，例如預(yù)制破片、剎車片等。應(yīng)用粉末冶金成型技術(shù)生產(chǎn)、制造的金屬產(chǎn)品具有較強(qiáng)耐磨性、較大強(qiáng)度，應(yīng)用在特種工程領(lǐng)域中能夠體現(xiàn)出較高的應(yīng)用價(jià)值，例如含油材料制品。粉末冶金成型技術(shù)根據(jù)成型方式劃分成三類：傳統(tǒng)壓制成型方式，注射成型方式，3D打印成型方式。粉末冶金成型技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中必須將成型方法與金屬材料的物質(zhì)性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、產(chǎn)品特點(diǎn)、產(chǎn)品要求相一致，以此來(lái)提高產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品精度、生產(chǎn)效率。2.3粉末冶金成型技術(shù)分析概述。粉末冶金工藝流程包括配料環(huán)節(jié)、混料環(huán)節(jié)、成型環(huán)節(jié)、脫脂環(huán)節(jié)、燒結(jié)環(huán)節(jié)、后處理環(huán)節(jié)。汽車以及機(jī)械設(shè)備使用的齒輪具體以壓制成型的加工工藝為主，這種工藝具有較高的生產(chǎn)效率，且材料成本低廉，產(chǎn)量大，適合規(guī)模生產(chǎn)。輕武器零件類似扳機(jī)等，具有較高的機(jī)械性能要求和尺寸精度要求，同時(shí)該產(chǎn)品形狀復(fù)雜；醫(yī)療器械例如止血鉗等產(chǎn)品要求較高的機(jī)械性能和表面質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；電子零件例如手機(jī)按鍵，具有較高的尺寸精度要求和質(zhì)量要求，這些產(chǎn)品都應(yīng)選擇注射成型工藝加工，待燒結(jié)后制品無(wú)成分偏析，精度準(zhǔn)確、機(jī)械性能好、組織致密、表面質(zhì)量好，密度為7.6g/cm3~7.8g/cm3，后期能夠采用整形、熱處理、表面處理、機(jī)械加工工藝進(jìn)行加工?，F(xiàn)如今，應(yīng)用粉末冶金成型技術(shù)能夠體現(xiàn)出性能良好、效率高、生產(chǎn)成本低的優(yōu)勢(shì)。2.4沖壓、擠壓、塑性成型方法概述。沖壓、擠壓、塑性成型方法的應(yīng)用范圍最廣。技術(shù)人員僅需要結(jié)合基礎(chǔ)材料成型特點(diǎn)，利用模具表面涂層以及技術(shù)，優(yōu)化加工過(guò)程中的應(yīng)力狀態(tài)，從而減少材料加工成型中的摩擦阻力，釋放材料壓力，提高產(chǎn)品質(zhì)量。沖壓、擠壓、塑性成型過(guò)程在加工復(fù)合材料時(shí)，應(yīng)結(jié)合增強(qiáng)材料比例、材料尺寸、材料強(qiáng)度、材料種類、材料質(zhì)量選取適當(dāng)?shù)臎_壓、擠壓、模鍛及其他塑形方式，進(jìn)而制造高質(zhì)量金屬材料制品。塑性成型過(guò)程中如果被加工金屬?gòu)?qiáng)度低，應(yīng)提高加工速度。上述內(nèi)容重點(diǎn)闡釋了應(yīng)用沖壓、擠壓、塑性成型方法時(shí)應(yīng)重視模具的設(shè)計(jì)、制造、方法、條件。2.5鑄造成型方法概述。鑄造成型加工方法包括熔模法、壓力法、反重力法、消失模法，離心法等，通常應(yīng)用在低精度要求大批量產(chǎn)品成型，這些產(chǎn)品都需要后續(xù)機(jī)械加工操作。

3結(jié)語(yǔ)

粉末冶金概念范文第2篇

關(guān)鍵詞:梯度功能材料,復(fù)合材料,研究進(jìn)展

TheAdvanceofFunctionallyGradientMaterials

JinliangCui

(Qinghaiuniversity,XiningQinghai810016,china)

Abstract:Thispaperintroducestheconcept，types，capability，preparationmethodsoffunctionallygradedmaterials.Baseduponanalysisofthepresentapplicationsituationsandprospectofthiskindofmaterialssomeproblemsexistedarepresented.ThecurrentstatusoftheresearchofFGMarediscussedandananticipationofitsfuturedevelopmentisalsopresent.

Keywords:FGM；composite；theAdvance

0引言

信息、能源、材料是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和社會(huì)發(fā)展的三大支柱。現(xiàn)代高科技的競(jìng)爭(zhēng)在很大程度上依賴于材料科學(xué)的發(fā)展。對(duì)材料,特別是對(duì)高性能材料的認(rèn)識(shí)水平、掌握和應(yīng)用能力,直接體現(xiàn)國(guó)家的科學(xué)技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)實(shí)力,也是一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力和社會(huì)文明進(jìn)步速度的標(biāo)志。因此,新材料的開(kāi)發(fā)與研究是材料科學(xué)發(fā)展的先導(dǎo),是21世紀(jì)高科技領(lǐng)域的基石。

近年來(lái),材料科學(xué)獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展[1]。究其原因,一方面是各個(gè)學(xué)科的交叉滲透引入了新理論、新方法及新的實(shí)驗(yàn)技術(shù);另一方面是實(shí)際應(yīng)用的迫切需要對(duì)材料提出了新的要求。而FGM即是為解決實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用問(wèn)題而產(chǎn)生的一種新型復(fù)合材料，這種材料對(duì)新一代航天飛行器突破“小型化”，“輕質(zhì)化”，“高性能化”和“多功能化”具有舉足輕重的作用[2]，并且它也可廣泛用于其它領(lǐng)域，所以它是近年來(lái)在材料科學(xué)中涌現(xiàn)出的研究熱點(diǎn)之一。

1FGM概念的提出

當(dāng)代航天飛機(jī)等高新技術(shù)的發(fā)展，對(duì)材料性能的要求越來(lái)越苛刻。例如：當(dāng)航天飛機(jī)往返大氣層，飛行速度超過(guò)25個(gè)馬赫數(shù)，其表面溫度高達(dá)2000℃。而其燃燒室內(nèi)燃燒氣體溫度可超過(guò)2000℃，燃燒室的熱流量大于5MW/m2,其空氣入口的前端熱通量達(dá)5MW/m2.對(duì)于如此大的熱量必須采取冷卻措施，一般將用作燃料的液氫作為強(qiáng)制冷卻的冷卻劑，此時(shí)燃燒室內(nèi)外要承受高達(dá)1000K以上的溫差,傳統(tǒng)的單相均勻材料已無(wú)能為力[1]。若采用多相復(fù)合材料,如金屬基陶瓷涂層材料,由于各相的熱脹系數(shù)和熱應(yīng)力的差別較大,很容易在相界處出現(xiàn)涂層剝落[3]或龜裂[1]現(xiàn)象，其關(guān)鍵在于基底和涂層間存在有一個(gè)物理性能突變的界面。為解決此類極端條件下常規(guī)耐熱材料的不足，日本學(xué)者新野正之、平井敏雄和渡邊龍三人于1987年首次提出了梯度功能材料的概念[1]，即以連續(xù)變化的組分梯度來(lái)代替突變界面,消除物理性能的突變,使熱應(yīng)力降至最小[3],如圖1所示。

隨著研究的不斷深入，梯度功能材料的概念也得到了發(fā)展。目前梯度功能材料(FGM)是指以計(jì)算機(jī)輔助材料設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，采用先進(jìn)復(fù)合技術(shù)，使構(gòu)成材料的要素（組成、結(jié)構(gòu)）沿厚度方向有一側(cè)向另一側(cè)成連續(xù)變化，從而使材料的性質(zhì)和功能呈梯度變化的新型材料[4]。

2FGM的特性和分類

2.1FGM的特殊性能

由于FGM的材料組分是在一定的空間方向上連續(xù)變化的特點(diǎn)如圖2,因此它能有效地克服傳統(tǒng)復(fù)合材料的不足[5]。正如Erdogan在其論文[6]中指出的與傳統(tǒng)復(fù)合材料相比FGM有如下優(yōu)勢(shì):

1)將FGM用作界面層來(lái)連接不相容的兩種材料,可以大大地提高粘結(jié)強(qiáng)度;

2)將FGM用作涂層和界面層可以減小殘余應(yīng)力和熱應(yīng)力;

3)將FGM用作涂層和界面層可以消除連接材料中界面交叉點(diǎn)以及應(yīng)力自由端點(diǎn)的應(yīng)力奇異性;

4)用FGM代替?zhèn)鹘y(tǒng)的均勻材料涂層,既可以增強(qiáng)連接強(qiáng)度也可以減小裂紋驅(qū)動(dòng)力。

圖2

2.2FGM的分類

根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)FGM有多種分類方式。根據(jù)材料的組合方式，F(xiàn)GM分為金屬/陶瓷，陶瓷/陶瓷，陶瓷/塑料等多種組合方式的材料[1]；根據(jù)其組成變化FGM分為梯度功能整體型（組成從一側(cè)到另一側(cè)呈梯度漸變的結(jié)構(gòu)材料），梯度功能涂敷型（在基體材料上形成組成漸變的涂層），梯度功能連接型（連接兩個(gè)基體間的界面層呈梯度變化）[1]；根據(jù)不同的梯度性質(zhì)變化分為密度FGM，成分FGM，光學(xué)FGM，精細(xì)FGM等[4]；根據(jù)不同的應(yīng)用領(lǐng)域有可分為耐熱FGM，生物、化學(xué)工程FGM，電子工程FGM等[7]。

3FGM的應(yīng)用

FGM最初是從航天領(lǐng)域發(fā)展起來(lái)的。隨著FGM研究的不斷深入,人們發(fā)現(xiàn)利用組分、結(jié)構(gòu)、性能梯度的變化,可制備出具有聲、光、電、磁等特性的FGM,并可望應(yīng)用于許多領(lǐng)域。FGM的應(yīng)用[8]見(jiàn)圖3。

圖3FGM的應(yīng)用

功能

應(yīng)用領(lǐng)域材料組合

緩和熱應(yīng)

力功能及

結(jié)合功能

航天飛機(jī)的超耐熱材料

陶瓷引擎

耐磨耗損性機(jī)械部件

耐熱性機(jī)械部件

耐蝕性機(jī)械部件

加工工具

運(yùn)動(dòng)用具:建材陶瓷金屬

陶瓷金屬

塑料金屬

異種金屬

異種陶瓷

金剛石金屬

碳纖維金屬塑料

核功能

原子爐構(gòu)造材料

核融合爐內(nèi)壁材料

放射性遮避材料輕元素高強(qiáng)度材料

耐熱材料遮避材料

耐熱材料遮避材料

生物相溶性

及醫(yī)學(xué)功能

人工牙齒牙根

人工骨

人工關(guān)節(jié)

人工內(nèi)臟器官:人工血管

補(bǔ)助感覺(jué)器官

生命科學(xué)磷灰石氧化鋁

磷灰石金屬

磷灰石塑料

異種塑料

硅芯片塑料

電磁功能

電磁功能陶瓷過(guò)濾器

超聲波振動(dòng)子

IC

磁盤

磁頭

電磁鐵

長(zhǎng)壽命加熱器

超導(dǎo)材料

電磁屏避材料

高密度封裝基板壓電陶瓷塑料

壓電陶瓷塑料

硅化合物半導(dǎo)體

多層磁性薄膜

金屬鐵磁體

金屬鐵磁體

金屬陶瓷

金屬超導(dǎo)陶瓷

塑料導(dǎo)電性材料

陶瓷陶瓷

光學(xué)功能防反射膜

光纖;透鏡;波選擇器

多色發(fā)光元件

玻璃激光透明材料玻璃

折射率不同的材料

不同的化合物半導(dǎo)體

稀土類元素玻璃

能源轉(zhuǎn)化功能

MHD發(fā)電

電極;池內(nèi)壁

熱電變換發(fā)電

燃料電池

地?zé)岚l(fā)電

太陽(yáng)電池陶瓷高熔點(diǎn)金屬

金屬陶瓷

金屬硅化物

陶瓷固體電解質(zhì)

金屬陶瓷

電池硅、鍺及其化合物

4FGM的研究

FGM研究?jī)?nèi)容包括材料設(shè)計(jì)、材料制備和材料性能評(píng)價(jià)。FGM的研究開(kāi)發(fā)體系如圖4所示[8]。

設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)

圖4FGM研究開(kāi)發(fā)體系

4.1FGM設(shè)計(jì)

FGM設(shè)計(jì)是一個(gè)逆向設(shè)計(jì)過(guò)程[7]。

首先確定材料的最終結(jié)構(gòu)和應(yīng)用條件,然后從FGM設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)中選擇滿足使用條件的材料組合、過(guò)渡組份的性能及微觀結(jié)構(gòu),以及制備和評(píng)價(jià)方法,最后基于上述結(jié)構(gòu)和材料組合選擇,根據(jù)假定的組成成份分布函數(shù),計(jì)算出體系的溫度分布和熱應(yīng)力分布。如果調(diào)整假定的組成成份分布函數(shù),就有可能計(jì)算出FGM體系中最佳的溫度分布和熱應(yīng)力分布,此時(shí)的組成分布函數(shù)即最佳設(shè)計(jì)參數(shù)。

FGM設(shè)計(jì)主要構(gòu)成要素有三:

1)確定結(jié)構(gòu)形狀,熱—力學(xué)邊界條件和成分分布函數(shù);

2)確定各種物性數(shù)據(jù)和復(fù)合材料熱物性參數(shù)模型;

3)采用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)—力學(xué)計(jì)算方法,包括有限元方法計(jì)算FGM的應(yīng)力分布,采用通用的和自行開(kāi)發(fā)的軟件進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。

FGM設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是與材料的制備工藝緊密結(jié)合,借助于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng),得出最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。

4.2FGM的制備

FGM制備研究的主要目標(biāo)是通過(guò)合適的手段,實(shí)現(xiàn)FGM組成成份、微觀結(jié)構(gòu)能夠按設(shè)計(jì)分布,從而實(shí)現(xiàn)FGM的設(shè)計(jì)性能?？煞譃榉勰┲旅芊?如粉末冶金法(PM),自蔓延高溫合成法(SHS);涂層法:如等離子噴涂法,激光熔覆法,電沉積法,氣相沉積包含物理氣相沉積(PVD)和化學(xué)相沉積(CVD);形變與馬氏體相變[10、14]。

4.2.1粉末冶金法(PM)

PM法是先將原料粉末按設(shè)計(jì)的梯度成分成形,然后燒結(jié)。通過(guò)控制和調(diào)節(jié)原料粉末的粒度分布和燒結(jié)收縮的均勻性,可獲得熱應(yīng)力緩和的FGM。粉末冶金法可靠性高,適用于制造形狀比較簡(jiǎn)單的FGM部件,但工藝比較復(fù)雜,制備的FGM有一定的孔隙率,尺寸受模具限制[7]。常用的燒結(jié)法有常壓燒結(jié)、熱壓燒結(jié)、熱等靜壓燒結(jié)及反應(yīng)燒結(jié)等。這種工藝比較適合制備大體積的材料。PM法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、易于操作和成本低等優(yōu)點(diǎn),但要對(duì)保溫溫度、保溫時(shí)間和冷卻速度進(jìn)行嚴(yán)格控制。國(guó)內(nèi)外利用粉末冶金方法已制備出的FGM有:MgC/Ni、ZrO2/W、Al2O3/ZrO2[8]、Al2O3-W-Ni-Cr、WC-Co、WC-Ni等[7]。

4.2.2自蔓延燃燒高溫合成法(Self-propagatingHigh-temperatureSynthesis簡(jiǎn)稱SHS或CombustionSynthesis)

SHS法是前蘇聯(lián)科學(xué)家Merzhanov等在1967年研究Ti和B的燃燒反應(yīng)時(shí),發(fā)現(xiàn)的一種合成材料的新技術(shù)。其原理是利用外部能量加熱局部粉體引燃化學(xué)反應(yīng),此后化學(xué)反應(yīng)在自身放熱的支持下,自動(dòng)持續(xù)地蔓延下去,利用反應(yīng)熱將粉末燒結(jié)成材，最后合成新的化合物。其反應(yīng)示意圖如圖6所示[16]：

圖6SHS反應(yīng)過(guò)程示意圖

SHS法具有產(chǎn)物純度高、效率高、成本低、工藝相對(duì)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。并且適合制造大尺寸和形狀復(fù)雜的FGM。但SHS法僅適合存在高放熱反應(yīng)的材料體系,金屬與陶瓷的發(fā)熱量差異大,燒結(jié)程度不同,較難控制,因而影響材料的致密度,孔隙率較大,機(jī)械強(qiáng)度較低。目前利用SHS法己制備出Al/TiB2,Cu/TiB2、Ni/TiC[8]、Nb-N、Ti-Al等系功能梯度材料[7、11]。

4.2.3噴涂法

噴涂法主要是指等離子體噴涂工藝,適用于形狀復(fù)雜的材料和部件的制備。通常,將金屬和陶瓷的原料粉末分別通過(guò)不同的管道輸送到等離子噴槍內(nèi),并在熔化的狀態(tài)下將它噴鍍?cè)诨w的表面上形成梯度功能材料涂層?？梢酝ㄟ^(guò)計(jì)算機(jī)程序控制粉料的輸送速度和流量來(lái)得到設(shè)計(jì)所要求的梯度分布函數(shù)。這種工藝已經(jīng)被廣泛地用來(lái)制備耐熱合金發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的熱障涂層上,其成分是部分穩(wěn)定氧化鋯(PSZ)陶瓷和NiCrAlY合金[9]。

4.2.3.1等離子噴涂法(PS)

PS法的原理是等離子氣體被電子加熱離解成電子和離子的平衡混合物,形成等離子體,其溫度高達(dá)1500K,同時(shí)處于高度壓縮狀態(tài),所具有的能量極大。等離子體通過(guò)噴嘴時(shí)急劇膨脹形成亞音速或超音速的等離子流,速度可高達(dá)1.5km/s。原料粉末送至等離子射流中,粉末顆粒被加熱熔化,有時(shí)還會(huì)與等離子體發(fā)生復(fù)雜的冶金化學(xué)反應(yīng),隨后被霧化成細(xì)小的熔滴,噴射在基底上,快速冷卻固結(jié),形成沉積層。噴涂過(guò)程中改變陶瓷與金屬的送粉比例,調(diào)節(jié)等離子射流的溫度及流速,即可調(diào)整成分與組織,獲得梯度涂層[8、11]。該法的優(yōu)點(diǎn)是可以方便的控制粉末成分的組成,沉積效率高,無(wú)需燒結(jié),不受基體面積大小的限制,比較容易得到大面積的塊材[10],但梯度涂層與基體間的結(jié)合強(qiáng)度不高,并存在涂層組織不均勻,空洞疏松,表面粗糙等缺陷。采用此法己制備出TiB2-Ni、TiC-Ni、TiB2-Cu、Ti-Al[7]、NiCrAl/MgO-ZrO2、NiCrAl/Al2O3/ZrO2、NiCrAlY/ZrO2[10]系功能梯度材料

圖7PS方法制備FGM涂層示意圖[17]（a）單槍噴涂（b）雙槍噴涂

4.2.3.2激光熔覆法

激光熔覆法是將預(yù)先設(shè)計(jì)好組分配比的混合粉末A放置在基底B上,然后以高功率的激光入射至A并使之熔化,便會(huì)產(chǎn)生用B合金化的A薄涂層,并焊接到B基底表面上,形成第一包覆層。改變注入粉末的組成配比,在上述覆層熔覆的同時(shí)注入,在垂直覆層方向上形成組分的變化。重復(fù)以上過(guò)程,就可以獲得任意多層的FGM。用Ti-A1合金熔覆Ti用顆粒陶瓷增強(qiáng)劑熔覆金屬獲得了梯度多層結(jié)構(gòu)。梯度的變化可以通過(guò)控制初始涂層A的數(shù)量和厚度,以及熔區(qū)的深度來(lái)獲得,熔區(qū)的深度本身由激光的功率和移動(dòng)速度來(lái)控制。該工藝可以顯著改善基體材料表面的耐磨、耐蝕、耐熱及電氣特性和生物活性等性能,但由于激光溫度過(guò)高,涂層表面有時(shí)會(huì)出現(xiàn)裂紋或孔洞,并且陶瓷顆粒與金屬往往發(fā)生化學(xué)反應(yīng)[10]。采用此法可制備Ti-Al、WC-Ni、Al-SiC系梯度功能材料[7]。

圖8同步注粉式激光表面熔覆處理示意圖[18]

4.2.3.3熱噴射沉積[10]

與等離子噴涂有些相關(guān)的一種工藝是熱噴涂。用這種工藝把先前熔化的金屬射流霧化,并噴涂到基底上凝固,因此,建立起一層快速凝固的材料。通過(guò)將增強(qiáng)粒子注射到金屬流束中,這種工藝已被推廣到制造復(fù)合材料中。陶瓷增強(qiáng)顆粒,典型的如SiC或Al2O3,一般保持固態(tài),混入金屬液滴而被涂覆在基底,形成近致密的復(fù)合材料。在噴涂沉積過(guò)程中,通過(guò)連續(xù)地改變?cè)鰪?qiáng)顆粒的饋送速率,熱噴涂沉積已被推廣產(chǎn)生梯度6061鋁合金/SiC復(fù)合材料?？梢允褂脽岬褥o壓工序以消除梯度復(fù)合材料中的孔隙。

4.2.3.4電沉積法

電沉積法是一種低溫下制備FGM的化學(xué)方法。該法利用電鍍的原理,將所選材料的懸浮液置于兩電極間的外場(chǎng)中,通過(guò)注入另一相的懸浮液使之混合,并通過(guò)控制鍍液流速、電流密度或粒子濃度,在電場(chǎng)作用下電荷的懸浮顆粒在電極上沉積下來(lái),最后得到FGM膜或材料[8]。所用的基體材料可以是金屬、塑料、陶瓷或玻璃,涂層的主要材料為TiO2-Ni,Cu-Ni,SiC-Cu,Cu-Al2O3等。此法可以在固體基體材料的表面獲得金屬、合金或陶瓷的沉積層,以改變固體材料的表面特性,提高材料表面的耐磨損性、耐腐蝕性或使材料表面具有特殊的電磁功能、光學(xué)功能、熱物理性能,該工藝由于對(duì)鍍層材料的物理力學(xué)性能破壞小、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、成型壓力和溫度低,精度易控制,生產(chǎn)成本低廉等顯著優(yōu)點(diǎn)而備受材料研究者的關(guān)注。但該法只適合于制造薄箔型功能梯度材料。[8、10]

4.2.3.5氣相沉積法

氣相沉積是利用具有活性的氣態(tài)物質(zhì)在基體表面成膜的技術(shù)。通過(guò)控制彌散相濃度,在厚度方向上實(shí)現(xiàn)組分的梯度化,適合于制備薄膜型及平板型FGM[8]。該法可以制備大尺寸的功能梯度材料,但合成速度低,一般不能制備出大厚度的梯度膜,與基體結(jié)合強(qiáng)度低、設(shè)備比較復(fù)雜。采用此法己制備出Si-C、Ti-C、Cr-CrN、Si-C-TiC、Ti-TiN、Ti-TiC、Cr-CrN系功能梯度材料。氣相沉積按機(jī)理的不同分為物理氣相沉積(PVD)和化學(xué)氣相沉積(CVD)兩類。

化學(xué)氣相沉積法(CVD)是將兩相氣相均質(zhì)源輸送到反應(yīng)器中進(jìn)行均勻混合,在熱基板上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并使反映產(chǎn)物沉積在基板上。通過(guò)控制反應(yīng)氣體的壓力、組成及反應(yīng)溫度,精確地控制材料的組成、結(jié)構(gòu)和形態(tài),并能使其組成、結(jié)構(gòu)和形態(tài)從一種組分到另一種組分連續(xù)變化,可得到按設(shè)計(jì)要求的FGM。另外,該法無(wú)須燒結(jié)即可制備出致密而性能優(yōu)異的FGM,因而受到人們的重視。主要使用的材料是C-C、C-SiC、Ti-C等系[8、10]。CVD的制備過(guò)程包括：氣相反應(yīng)物的形成；氣相反應(yīng)物傳輸?shù)匠练e區(qū)域；固體產(chǎn)物從氣相中沉積與襯底[12]。

物理氣相沉積法(PVD)是通過(guò)加熱固相源物質(zhì),使其蒸發(fā)為氣相,然后沉積于基材上,形成約100μm厚度的致密薄膜。加熱金屬的方法有電阻加熱、電子束轟擊、離子濺射等。PVD法的特點(diǎn)是沉積溫度低,對(duì)基體熱影響小,但沉積速度慢。日本科技廳金屬材料研究所用該法制備出Ti/TiN、Ti/TiC、Cr/CrN系的FGM[7~8、10~11]

4.2.4形變與馬氏體相變[8]

通過(guò)伴隨的應(yīng)變變化,馬氏體相變能在所選擇的材料中提供一個(gè)附加的被稱作“相變塑性”的變形機(jī)制。借助這種機(jī)制在恒溫下形成的馬氏體量隨材料中的應(yīng)力和變形量的增加而增加。因此,在合適的溫度范圍內(nèi),可以通過(guò)施加應(yīng)變(或等價(jià)應(yīng)力)梯度,在這種材料中產(chǎn)生應(yīng)力誘發(fā)馬氏體體積分?jǐn)?shù)梯度。這一方法在順磁奧氏體18-8不銹鋼(Fe-18%,Cr-8%Ni)試樣內(nèi)部獲得了鐵磁馬氏體α體積分?jǐn)?shù)的連續(xù)變化。這種工藝雖然明顯局限于一定的材料范圍,但能提供一個(gè)簡(jiǎn)單的方法,可以一步生產(chǎn)含有飽和磁化強(qiáng)度連續(xù)變化的材料,這種材料對(duì)于位置測(cè)量裝置的制造有潛在的應(yīng)用前景。

4.3FGM的特性評(píng)價(jià)

功能梯度材料的特征評(píng)價(jià)是為了進(jìn)一步優(yōu)化成分設(shè)計(jì),為成分設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),目前已開(kāi)發(fā)出局部熱應(yīng)力試驗(yàn)評(píng)價(jià)、熱屏蔽性能評(píng)價(jià)和熱性能測(cè)定、機(jī)械強(qiáng)度測(cè)定等四個(gè)方面。這些評(píng)價(jià)技術(shù)還停留在功能梯度材料物性值試驗(yàn)測(cè)定等基礎(chǔ)性的工作上[7]。目前,對(duì)熱壓力緩和型的FGM主要就其隔熱性能、熱疲勞功能、耐熱沖擊特性、熱壓力緩和性能以及機(jī)械性能進(jìn)行評(píng)價(jià)[8]。目前,日本、美國(guó)正致力于建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)特征評(píng)價(jià)體系[7~8]。

5FGM的研究發(fā)展方向

5.1存在的問(wèn)題

作為一種新型功能材料,梯度功能材料范圍廣泛,性能特殊,用途各異。尚存在一些問(wèn)題需要進(jìn)一步的研究和解決,主要表現(xiàn)在以下一些方面[5、13]:

1）梯度材料設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)（包括材料體系、物性參數(shù)、材料制備和性能評(píng)價(jià)等）還需要補(bǔ)充、收集、歸納、整理和完善；

2）尚需要進(jìn)一步研究和探索統(tǒng)一的、準(zhǔn)確的材料物理性質(zhì)模型，揭示出梯度材料物理性能與成分分布，微觀結(jié)構(gòu)以及制備條件的定量關(guān)系，為準(zhǔn)確、可靠地預(yù)測(cè)梯度材料物理性能奠定基礎(chǔ)；

3）隨著梯度材料除熱應(yīng)力緩和以外用途的日益增加，必須研究更多的物性模型和設(shè)計(jì)體系，為梯度材料在多方面研究和應(yīng)用開(kāi)辟道路；

4）尚需完善連續(xù)介質(zhì)理論、量子（離散）理論、滲流理論及微觀結(jié)構(gòu)模型，并借助計(jì)算機(jī)模擬對(duì)材料性能進(jìn)行理論預(yù)測(cè)，尤其需要研究材料的晶面（或界面）。

5)已制備的梯度功能材料樣品的體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,還不具有較多的實(shí)用價(jià)值;

6)成本高。

5.2FGM制備技術(shù)總的研究趨勢(shì)[13、15、19-20]

1）開(kāi)發(fā)的低成本、自動(dòng)化程度高、操作簡(jiǎn)便的制備技術(shù)；

2）開(kāi)發(fā)大尺寸和復(fù)雜形狀的FGM制備技術(shù)；

3）開(kāi)發(fā)更精確控制梯度組成的制備技術(shù)（高性能材料復(fù)合技術(shù)）；

4）深入研究各種先進(jìn)的制備工藝機(jī)理，特別是其中的光、電、磁特性。

5.3對(duì)FGM的性能評(píng)價(jià)進(jìn)行研究[2、13]

有必要從以下5個(gè)方面進(jìn)行研究：

1）熱穩(wěn)定性，即在溫度梯度下成分分布隨時(shí)間變化關(guān)系問(wèn)題；

2）熱絕緣性能；

3）熱疲勞、熱沖擊和抗震性；

4）抗極端環(huán)境變化能力；

5）其他性能評(píng)價(jià)，如熱電性能、壓電性能、光學(xué)性能和磁學(xué)性能等

6結(jié)束語(yǔ)

FGM的出現(xiàn)標(biāo)志著現(xiàn)代材料的設(shè)計(jì)思想進(jìn)入了高性能新型材料的開(kāi)發(fā)階段[8]。FGM的研究和開(kāi)發(fā)應(yīng)用已成為當(dāng)前材料科學(xué)的前沿課題。目前正在向多學(xué)科交叉,多產(chǎn)業(yè)結(jié)合,國(guó)際化合作的方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊瑞成，丁旭，陳奎等.材料科學(xué)與材料世界[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

[2]李永,宋健,張志民等.梯度功能力學(xué)[M].北京:清華大學(xué)出版社.2003.

[3]王豫,姚凱倫.功能梯度材料研究的現(xiàn)狀與將來(lái)發(fā)展[J].物理,2000,29(4):206-211.

[4]曾黎明.功能復(fù)合材料及其應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

[5]高曉霞，姜曉紅，田東艷等。功能梯度材料研究的進(jìn)展綜述[J].山西建筑,2006,32(5):143-144.

[6]Erdogan,F.Fracturemechanicsoffunctionallygradedmaterials[J].Compos.Engng,1995(5):753-770.

[7]李智慧,何小鳳,李運(yùn)剛等.功能梯度材料的研究現(xiàn)狀[J].河北理工學(xué)院學(xué)報(bào),2007,29(1):45-50.

[8]李楊,雷發(fā)茂,姚敏,李慶文等.梯度功能材料的研究進(jìn)展[J].菏澤學(xué)院學(xué)報(bào),2007,29(5):51-55.

[9]林峰.梯度功能材料的研究與應(yīng)用[J].廣東技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào),2006,6:1-4.

[10]龐建超,高福寶,曹曉明.功能梯度材料的發(fā)展與制備方法的研究[J].金屬制品,2005,31(4):4-9.

[11]戈曉嵐,趙茂程.工程材料[M].南京:東南大學(xué)出版社，2004.

[12]唐小真.材料化學(xué)導(dǎo)論[M].北京：高等教育出版社,2007.

[13]李進(jìn),田興華.功能梯度材料的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用[J].寧夏工程技術(shù),2007,6(1):80-83.

[14]戴起勛,趙玉濤.材料科學(xué)研究方法[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社,2005.

[15]邵立勤.新材料領(lǐng)域未來(lái)發(fā)展方向[J].新材料產(chǎn)業(yè),2004,1:25-30.

[16]自蔓延高溫合成法.材料工藝及應(yīng)用/jxzy/jlkj/data/clkxygcgl/clgy/clgy16.htm

[17]遠(yuǎn)立賢.金屬／陶瓷功能梯度涂層工藝的應(yīng)用現(xiàn)狀./articleview/2006-6-6/article_view_405.htm.

[18]工程材料./zskj/3021/gccl/CH2/2.6.4.htm.

粉末冶金概念范文第3篇

關(guān)鍵詞：機(jī)械制造 工藝 綠色制造

一、綠色制造的基本概念

1、綠色制造的基本定義

綠色制造也可以叫做清潔制造、無(wú)浪費(fèi)制造和環(huán)境意識(shí)制造等環(huán)保名稱。首先，我們來(lái)了解下制造業(yè)的概念。所謂的制造業(yè)是指將可用資源 （包括能源）通過(guò)制造過(guò)程，轉(zhuǎn)化為可供人們使用和利用的工業(yè)產(chǎn)品或生活消費(fèi)品的產(chǎn)業(yè)。很多行業(yè)都涉及到了制造業(yè)，例如：電子行業(yè)、造紙行業(yè)、化工行業(yè)、機(jī)械行業(yè)、航天行業(yè)等很多行業(yè)都涉及到了制造業(yè)，因此制造業(yè)已經(jīng)成為了我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱行業(yè)。那么，綠色制造的則是一個(gè)系統(tǒng)地考慮環(huán)境影響和資源效率的現(xiàn)代制造模式。綠色制造是指在資源制造過(guò)程中全面考慮環(huán)境和資源的因素，盡可能的做到對(duì)環(huán)境的污染最小，對(duì)資源的消耗量也最小，以此來(lái)做到企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)的效益同時(shí)優(yōu)化的一種現(xiàn)代制造模式。資源制造過(guò)程是指毛坯制造、材料選擇、原料冶煉、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、包裝、使用完后的維修和報(bào)廢這整個(gè)資源制造的過(guò)程。

2、關(guān)于綠色制造理念的基本內(nèi)容

綠色制造理念的核心是在產(chǎn)品制造的過(guò)程中，使用綠色的材料以及清潔能源，通過(guò)運(yùn)用綠色制造的理念來(lái)設(shè)計(jì)產(chǎn)品，以此來(lái)建立一個(gè)可持續(xù)性的產(chǎn)品生產(chǎn)和產(chǎn)品消費(fèi)的模式，總的來(lái)說(shuō)，綠色設(shè)計(jì)，清潔生產(chǎn)，綠色再制造是綠色制造理念的組成內(nèi)容。因此，在制造的過(guò)程中，要求考慮到產(chǎn)品制造對(duì)環(huán)境的影響，盡可能的做到資源利用率最高的同時(shí)也要盡可能的減小對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。

二、基于綠色制造理念的機(jī)械制造工藝

基于綠色制造理念的機(jī)械制造工藝的基本內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)：機(jī)械材料的選擇、機(jī)械產(chǎn)品的綠色設(shè)計(jì)的建模、機(jī)械產(chǎn)品的可回收性和可拆卸性、機(jī)械產(chǎn)品的成本設(shè)計(jì)?；诰G色制造理念的機(jī)械制造工藝根據(jù)其的比基本內(nèi)容，可以將綠色制造理念下的機(jī)械制造工藝技術(shù)可以分為以下幾點(diǎn)：

1、 節(jié)約能源的機(jī)械制造工藝

綠色制造理念為針對(duì)這些能量的損失，提供了以下幾項(xiàng)綠色的技術(shù)措施：

①工藝節(jié)能技術(shù)。工藝節(jié)能技術(shù)是指改變?cè)瓉?lái)的耗能大的機(jī)械工藝中加工的技術(shù)，采用科學(xué)、先進(jìn)的工藝節(jié)能技術(shù)以及綠色新工裝。

②適當(dāng)?shù)睦眯履茉础＿m當(dāng)?shù)睦眯履茉词侵缚稍偕馁Y源和污染的資源。

③管理節(jié)能技術(shù)。管理節(jié)能技術(shù)是指對(duì)能源的管理進(jìn)一步的加強(qiáng)，避免設(shè)備空車運(yùn)轉(zhuǎn)和能源浪費(fèi)的現(xiàn)象。

④低能耗的工藝技術(shù)。在機(jī)械制造的過(guò)程中將綠色設(shè)備和制造裝備都進(jìn)盡可能的向著低能耗的方向運(yùn)用。其實(shí)在我國(guó)已經(jīng)出現(xiàn)了這種低能耗的綠色設(shè)備，綠色設(shè)備在機(jī)床中的運(yùn)用可以提高機(jī)床的能效和優(yōu)化機(jī)床的結(jié)構(gòu)。例如：強(qiáng)冷風(fēng)磨削機(jī)床和干式切削加工機(jī)床。

⑤技術(shù)節(jié)能。技術(shù)節(jié)能是指加強(qiáng)技術(shù)的改造，并且提高能源的利用率。

2、環(huán)保型的機(jī)械制造工藝技術(shù)

環(huán)保型的機(jī)械制造工藝是指通過(guò)一定的工藝技術(shù)使得一些對(duì)環(huán)境或者人類有影響和危害的物質(zhì)，例如：廢氣、噪聲、廢液等，將這些有害的物質(zhì)盡可能的減少或者完全消除，以此來(lái)提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。當(dāng)然，在工藝設(shè)計(jì)的時(shí)候就該全面的考慮環(huán)保因素，提前積極的做好預(yù)防污染的產(chǎn)生，這樣才能更加有效的實(shí)施環(huán)保型的機(jī)械制造工藝技術(shù)。那么，在全面考慮環(huán)保因素的時(shí)候，可以從以下幾個(gè)方面來(lái)考慮：①減少水的污染，②減少大氣的污染，③減少環(huán)境的污染。

3、節(jié)約資源型的機(jī)械制造工藝技術(shù)

節(jié)約資源型的機(jī)械制造工藝技術(shù)是指在生產(chǎn)過(guò)程中簡(jiǎn)化工藝系統(tǒng)組成、節(jié)省原材料消耗的工藝技術(shù)。例如：通過(guò)提高刀具的壽命，選擇新型的刀具材料，以此來(lái)降低刀具的組成材料的消耗。再如：通過(guò)優(yōu)化毛坯的形狀，減少機(jī)械加工的余量，做到減低原材料的消耗。要實(shí)施節(jié)約資源型的機(jī)械制造工藝技術(shù)應(yīng)從兩方面來(lái)實(shí)施，這兩方面分別是：設(shè)計(jì)、工藝。從設(shè)計(jì)的方面來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)對(duì)零件數(shù)量的減少和零件重量的減輕，以此來(lái)采用優(yōu)化的設(shè)計(jì)技術(shù)，使得原材料的利用率提高。從工藝的方面來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)對(duì)毛坯的制造技術(shù)、下科技術(shù)的優(yōu)化，以及利用干式加工技術(shù)和、少無(wú)切削加工技術(shù)、綠色切削加工技術(shù)等新型的機(jī)械加工技術(shù)來(lái)減少材料的消耗度。

三、基于綠色制造理念的機(jī)械制造工藝技術(shù)的策略

隨著我國(guó)新技術(shù)和新工藝的發(fā)展，精密鑄造、冷按壓、直接沉積等成型技術(shù)和工程塑料在機(jī)械制造中的應(yīng)用日益成熟，從接近零件形狀向精密成形、仿形方向發(fā)展。那么，基于綠色制造理念的機(jī)械制造工藝技術(shù)的策略可以分為以下幾點(diǎn)：

①干切削技術(shù)。總所周知，材料切削是一種常規(guī)的機(jī)械制造工藝，一般都是在有切削液的條件下的濕切削。可是這種濕切削技術(shù)會(huì)有環(huán)境污染的問(wèn)題，而且費(fèi)用還要高于刀具的費(fèi)用，這不符合綠色制造的理念，因此，倡議使用干切削技術(shù)來(lái)實(shí)施機(jī)械制造。

②冷輾擴(kuò)技術(shù)。隨著數(shù)控和比例技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，冷輾擴(kuò)技術(shù)由原先只能做到輾擴(kuò)和成型技術(shù)的，發(fā)展到了達(dá)到高精度要求的冷輾擴(kuò)技術(shù)。

③金屬粉末的未注射成型工藝。金屬粉末的未注射成型工藝是指將傳統(tǒng)的粉末冶金工藝和塑料成型的工藝相結(jié)合而成的新型工藝。

粉末冶金概念范文第4篇

【關(guān)鍵詞】二氧化鈾芯塊；微觀結(jié)構(gòu)；芯塊質(zhì)量

0 前言

核電站運(yùn)行過(guò)程中，核燃料的裂變產(chǎn)物和吸收中子后形成的超鈾元素，具有強(qiáng)放射性，存在潛在的危險(xiǎn)。因此，在壓水堆核電站的設(shè)計(jì)中采用了多道屏障的措施，以確保運(yùn)行人員和周圍居民的安全，并避免對(duì)環(huán)境的污染。

第一道屏障是核燃料本身：壓水堆的核燃料是UO2芯塊，其熔點(diǎn)超過(guò)2800℃，發(fā)生裂變后，絕大部分產(chǎn)物仍是固體，98%以上的放射性物質(zhì)仍保留在其中。第二道屏障是核燃料包殼：UO2芯塊密封在優(yōu)質(zhì)鋯合金包殼管內(nèi)組成核燃料單棒。確保將放射性物質(zhì)包容在燃料包殼中。第三道屏障是壓力邊界：即使有少數(shù)燃料棒破損，泄漏的放射性物質(zhì)仍停留在一回路壓力邊界內(nèi)，不會(huì)排入環(huán)境。第四道屏障是安全殼：確保反應(yīng)堆發(fā)生任何事故，一回路壓力邊界內(nèi)泄漏出來(lái)的放射性物質(zhì)能夠被包容在安全殼內(nèi)，不會(huì)逸出。由此可見(jiàn)，燃料芯塊和燃料包殼作為核電站核安全的第一、二道屏障對(duì)核電站的安全運(yùn)行起著十分重要的作用，然而燃料組件在堆芯運(yùn)行過(guò)程中往往會(huì)因各種原因造成燃料棒包殼的破損。

曾經(jīng)把壓水堆燃料元件破損分為七類，而其中的三類（氫化、PCI、包殼坍塌）直接與二氧化鈾燃料芯塊的質(zhì)量有關(guān)。為此英國(guó)核燃料有限公司（BNFL）提出了完美燃料芯塊的概念，來(lái)確保芯塊質(zhì)量：

1）開(kāi)口孔率最少，以減少水和氣體的吸附，避免鋯合金包殼管的氫脆；

2）盡量不使燃料芯塊在堆內(nèi)密實(shí)，以避免包殼坍塌和出現(xiàn)局部中子通量峰；

3）有足夠的孔隙空間容納基體腫脹，減小包殼變形；

4）盡量減少裂變氣體釋放，防止包殼內(nèi)部超壓。

可以看出，所有這些條件都與UO2芯塊的微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)。

1 二氧化鈾芯塊的制造工藝

1.1 二氧化鈾粉末壓制成型

UO2粉末都要經(jīng)過(guò)壓制成型，才能制成滿足燃料元件要求的芯塊。壓制成型工藝的目的是將松散的粉末壓制成具有一定形狀、尺寸、密度和強(qiáng)度的坯塊，它的形狀和尺寸應(yīng)使其在燒結(jié)以后，與所要求的芯塊的最終形狀和尺寸接近，它的密度應(yīng)達(dá)到可以使坯塊容易燒結(jié)，坯塊強(qiáng)度也應(yīng)保證在隨后的運(yùn)送和操作中不致?lián)p壞。

圖1 示出了 UO2粉末在自動(dòng)壓機(jī)上冷壓成型的步驟：裝模、壓制、脫模、推走坯塊和重新裝模。一定重量或一定體積的 UO2粉末裝入膜腔，壓機(jī)通過(guò)沖頭對(duì)粉末施加壓力，粉末在外力作用下嵌鑲、嚙合、形成一定尺寸、形狀、密度和強(qiáng)度的坯塊，再?gòu)哪ぶ腥〕雠鲏K。

UO2粉末特性及壓制條件對(duì)坯塊質(zhì)量有很大影響，包括密度分布，回彈量和強(qiáng)度。粉末壓制過(guò)程中，因內(nèi)、外摩擦力的影響會(huì)引起壓制壓力沿徑向和軸向變化，造成坯塊密度在軸向及徑向分布不均勻，通常單向壓制的坯塊中，離施加壓力的沖頭越近的部位密度越高，遠(yuǎn)離的一端密度低；雙向壓制的坯塊中，兩端密度高，中間密度低。坯塊的密度不均勻會(huì)造成燒結(jié)后芯塊呈砂漏形或扭曲變形。為了提高坯塊密度均勻性，一般從三個(gè)方面入手：（1）采用預(yù)壓造粒來(lái)提高粉末的流動(dòng)性，（2）粉末中添加劑、模具內(nèi)壁涂劑、提高模具的硬度和表面光潔度來(lái)降低內(nèi)外摩擦，（3）提高壓坯載荷。而最重要的途徑是提高粉末的流動(dòng)性和降低粉末摩擦。

粉末顆粒在壓制過(guò)程中產(chǎn)生彈性變形和塑性變形，在外力撤除后會(huì)一定程度的回彈量，坯塊沿著軸向和徑向膨脹?？稍诜勰┲刑砑诱辰觿┖蛣?，使坯塊強(qiáng)度增加，從而減小回彈量。前者隨壓制壓力增加，彈性后效增加。后者在壓制壓力作用下，易產(chǎn)生粉碎性斷裂，顆粒嚙合和鑲嵌，強(qiáng)度增大，隨著壓制壓力增加，彈性后效減小。

坯塊強(qiáng)度是坯塊重要性能之一，坯塊需經(jīng)質(zhì)量檢查、運(yùn)輸和燒結(jié)等操作過(guò)程，必須具備一定的強(qiáng)度。粉末在壓制過(guò)程中，粉末表面粗糙度愈高，壓制后顆粒相互嚙合就越緊，坯塊強(qiáng)度愈高。

1.2 燒結(jié)

壓制好的燃料坯塊需經(jīng)過(guò)燒結(jié)才能達(dá)到具有足夠高的密度、強(qiáng)度、合適的氣孔分布及晶粒度、小的吸濕性和正比化學(xué)計(jì)量，從而有良好的輻照穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和高的熱導(dǎo)率。坯塊的燒結(jié)是在氫氣氛下進(jìn)行的，燒結(jié)工藝如圖 2 所示，主要分為三個(gè)階段。

第一階段：發(fā)生在 750℃以下，主要是活性UO2粉末表面吸附的可揮發(fā)物質(zhì)組分的清除和殘留應(yīng)力消除階段。在這個(gè)溫區(qū)內(nèi)，水和吸附氣體解析、揮發(fā)，過(guò)剩氧被還原成水蒸汽逸出，有機(jī)物經(jīng)碳化后與氫氣反應(yīng)生成甲烷逸出，雜質(zhì)氟也相繼生成 HF 排出，改善顆粒間的接觸，同時(shí)，坯塊壓制產(chǎn)生的殘留應(yīng)力逐漸松弛消除。

第二階段：溫度在 750～1300℃，UO2坯塊明顯收縮，小孔隙迅速消除，坯塊密度和強(qiáng)度隨溫度增加而增大。

第三階段：此階段溫度在 1300℃以上，直到 1700℃，燒結(jié)加快進(jìn)行，坯塊迅速收縮，顆粒接觸面增大成界面，孔隙球化，晶粒長(zhǎng)大，密度和強(qiáng)度增至最大。 影響 UO2高溫?zé)Y(jié)的因素有：

1）粉末性質(zhì)：主要有顆粒尺寸、形狀、孔隙度、比表面積、粉末密度、O/U等，其中比表面積是粉末活性的綜合量度，在一定程度上反映出粉末的可燒結(jié)性。

2）壓制參數(shù)：主要有粉末粘性、劑添加物及坯塊密度，其中坯塊密度反映出坯塊中孔隙的大小和數(shù)目，孔隙收縮是燒結(jié)致密的重要結(jié)果。

3）燒結(jié)氣氛：水冷堆用 UO2芯塊中均在氫氣中高溫?zé)Y(jié)，這樣可有效去除超化學(xué)計(jì)量的過(guò)剩氧，使O/U接近2.00。

UO2燒結(jié)一般用連續(xù)式推舟高溫爐中進(jìn)行，燒結(jié)后的芯塊的面形狀、尺寸和表面質(zhì)量等還不能達(dá)到組裝燃料棒的要求，一般需要用無(wú)芯磨床進(jìn)行磨削加工后才能使用。

二氧化鈾芯塊的制造對(duì)其熱學(xué)、力學(xué)、化學(xué)性質(zhì)以及堆內(nèi)行為和裂變產(chǎn)物行為等有較大的影響，主要影響因素有：

1）燒結(jié)密度，以理論密度的百分?jǐn)?shù)（%T?D）來(lái)表示；

2）孔隙率，包括開(kāi)口孔率和閉口孔率；

3）孔隙結(jié)構(gòu)；

4）晶粒結(jié)構(gòu)。

2 二氧化鈾芯塊的微觀結(jié)構(gòu)對(duì)芯塊質(zhì)量影響的分析

二氧化鈾核燃料芯塊是由粉末經(jīng)壓坯、燒結(jié)而成，為多孔體，芯塊密度和孔隙率、孔隙結(jié)構(gòu)和晶粒結(jié)構(gòu)等表征芯塊微觀結(jié)構(gòu)特征的參數(shù)與其存在狀態(tài)和制備條件密切相關(guān)。

2.1 芯塊密度或孔隙率

二氧化鈾芯塊密度是其作為核燃料的重要技術(shù)指標(biāo)。一般來(lái)說(shuō)，反應(yīng)堆的堆型不同，設(shè)計(jì)的燃料燃耗深度不一，對(duì)芯塊密度的要求也不一樣。從多一些裂變材料以提供更多的反應(yīng)能考慮，希望密度高一些。但如果芯塊密度越高，芯塊孔隙率越低，則芯塊產(chǎn)生的裂變產(chǎn)物無(wú)處容納，從而使燃料基體腫脹，產(chǎn)生芯塊和包殼之間相互作用的不利影響。一般芯塊密度為95%T.D.左右。確定了芯塊密度即可確定孔隙率，如芯塊密度為95%T.D.，則孔隙率（孔隙率包括閉口孔率和開(kāi)口孔率）為5%。

在燃料芯塊制造過(guò)程中，主要通過(guò)二氧化鈾粉末冶金過(guò)程、提高預(yù)壓密度、燒結(jié)以及添加調(diào)節(jié)劑（如八氧化三鈾）或有機(jī)造孔劑等手段調(diào)節(jié)芯塊密度。

2.2 孔隙結(jié)構(gòu)

孔隙結(jié)構(gòu)包括孔隙形狀、孔隙尺寸與分布。它是影響芯塊堆內(nèi)熱穩(wěn)定性的最重要的芯塊特性。

在二氧化鈾芯塊燒結(jié)過(guò)程中會(huì)形成一些氣孔，氣孔中存在著H2、H2O、CO、CH4等燒結(jié)氣氛的氣體，在燒結(jié)溫度下氣體壓力與氣孔表面張力平衡。二氧化鈾在燒結(jié)過(guò)程中將發(fā)生體積收縮、孔隙球化和晶粒長(zhǎng)大三種基本變化，且這三種變化相伴而行。實(shí)際上，在絕大多數(shù)情況下，燒結(jié)孔隙率的變化是依靠開(kāi)口孔或連通孔的變化進(jìn)行的，在燒結(jié)過(guò)程中，這些孔隙的一部分被完全填滿，另一部分孔隙則被轉(zhuǎn)化成獨(dú)立的或閉塞的孔隙。開(kāi)口孔的燒結(jié)速率取決于空位遷移的驅(qū)動(dòng)力、擴(kuò)散的途徑和擴(kuò)散的距離。一般來(lái)說(shuō)在任何燒結(jié)塊中，當(dāng)總孔隙率達(dá)到9%時(shí)，孔隙將會(huì)閉合。而大約在相對(duì)密度達(dá)到85%T.D.之前，坯塊仍保持全部為開(kāi)口孔；從這個(gè)密度之后繼續(xù)燒結(jié)，孔隙開(kāi)始閉合，而且隨著燒結(jié)過(guò)程的進(jìn)行，孔隙閉合急劇發(fā)生，大約在坯塊相對(duì)密度為95%時(shí)，孔隙幾乎完全閉合。

在堆內(nèi)運(yùn)行時(shí)由于芯塊存在陡的溫度梯度、很大的熱應(yīng)力以及裂變碎片產(chǎn)生的級(jí)聯(lián)碰撞（包括離位峰、熱峰、Frenkel空位―間隙原子對(duì)等），使氣孔發(fā)生收縮，以保持氣泡的熱力學(xué)平衡。

當(dāng)裂變碎片和放射性射線穿過(guò)氣孔時(shí)，氣體電離。重離子產(chǎn)生的離子對(duì)是密集的，且氣體壓力很高，這種離子對(duì)很容易復(fù)合，但離子也有到達(dá)氣孔表面的概率。當(dāng)H、O離子到達(dá)氣孔表面時(shí)，很容易與二氧化鈾中的氧、鈾院子復(fù)合而擴(kuò)散到芯塊中去，造成氣孔內(nèi)氣體減少，發(fā)生進(jìn)一步收縮，直至最后湮滅。氣孔越大離子達(dá)到氣孔表面概率越小，同時(shí)裂變氣體進(jìn)入大氣孔的概率增加，因而存在臨界半徑，小于臨界半徑的氣孔是不穩(wěn)定的，會(huì)發(fā)生湮滅。而大于臨界半徑的氣孔，先是收縮，隨后在裂變氣體進(jìn)入量的增加而長(zhǎng)大，即UO2芯塊在堆內(nèi)輻照的運(yùn)行初期，芯塊中微小的孔隙重新分布和消失，造成輻照密實(shí)化，出現(xiàn)芯塊體積縮小的現(xiàn)象。隨著燃耗加深，芯塊內(nèi)裂變氣體積累增多，引起芯塊基體腫脹。這些輻照引起的尺寸不穩(wěn)定性，影響到反應(yīng)堆的運(yùn)行安全性。

為避免芯塊的輻照密實(shí)，在芯塊制備過(guò)程中加入制孔劑（如八氧化三鈾等），是芯塊的氣孔尺寸都大于1.5μm，就不會(huì)發(fā)生氣孔的湮滅。雖然開(kāi)始由于氣孔的不平衡收縮，芯塊有輻照密實(shí)現(xiàn)象，但氣孔尺寸大不會(huì)發(fā)生氣孔的湮滅，在經(jīng)過(guò)短暫的收縮后很快就穩(wěn)定下來(lái)，隨著裂變氣體擴(kuò)散進(jìn)氣孔，又逐漸長(zhǎng)大，并超過(guò)原來(lái)的尺寸，則導(dǎo)致芯塊向輻照腫脹過(guò)程發(fā)展。

盡管行業(yè)內(nèi)存在利用芯塊在堆內(nèi)腫脹和密實(shí)相互補(bǔ)償?shù)脑O(shè)想，但由于輻照初期、中期和末期腫脹和密實(shí)的情況往往是不一樣的，故只能做最優(yōu)化選擇，最佳的芯塊密度通常為95%T.D.左右，孔隙呈單峰型分布，平均孔徑2～3μm（注：與標(biāo)準(zhǔn)燃料相比，高燃耗芯塊的孔隙分布范圍更加狹小，且峰值要高）。

2.3 晶粒結(jié)構(gòu)

芯塊的晶粒尺寸和分布是燃料棒設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。輻照結(jié)果表明，大晶粒的二氧化鈾芯塊更抗密實(shí)化。且晶粒尺寸更重要的意義還在于它對(duì)裂變氣體釋放的影響：大晶粒芯塊增加了輻照下裂變氣體由晶粒內(nèi)部到晶粒邊界擴(kuò)散的平均路程，延緩了它在晶體邊界的析出，同時(shí)，隨著晶粒的增大，單位晶界面積減少，從而降低了輻照下裂變氣體的釋放量，此外，適當(dāng)增加芯塊晶粒尺寸還可以提高芯塊在輻照下的抗蠕變能力。這些都有力的支持了減輕芯塊與包殼的相互作用（PCI）。

壓水堆核電廠為了獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益，正在向延長(zhǎng)循環(huán)長(zhǎng)度和加深燃耗的方向發(fā)展。AP1000的電廠采用18個(gè)月或24個(gè)月的換料循環(huán)模式，平均卸料燃耗逼近60GW?d/tU。這種情況下大晶粒的二氧化鈾芯塊更表現(xiàn)出了極大地優(yōu)點(diǎn)。

目前，公認(rèn)的大晶粒芯塊的制造方法主要有三種：制造高燒結(jié)活性的二氧化鈾粉末、采用高溫和長(zhǎng)時(shí)間燒結(jié)工藝、在基體二氧化鈾粉末中添加晶粒長(zhǎng)大劑。

3 結(jié)論

芯塊密度或孔隙率、孔隙結(jié)構(gòu)和晶粒結(jié)構(gòu)在內(nèi)的這些表征芯塊微觀特征的結(jié)構(gòu)形式，在很大程度上決定了芯塊的堆內(nèi)行為。因此，在制造過(guò)程中有效地控制這些結(jié)構(gòu)特征，就可以滿足反應(yīng)堆對(duì)芯塊的要求。同時(shí)，作為核電廠派駐燃料組件制造廠的制造質(zhì)量監(jiān)督人員應(yīng)了解芯塊微觀結(jié)構(gòu)對(duì)芯塊質(zhì)量的影響，加強(qiáng)對(duì)影響芯塊密度或孔隙率、孔隙結(jié)構(gòu)和晶粒結(jié)構(gòu)的工藝的控制，確保在反應(yīng)堆運(yùn)行工況下有更高的可靠性，實(shí)現(xiàn)最低的燃料破損率。

【參考文獻(xiàn)】

[1]陳寶山，劉承新.輕水堆燃料元件[M].

[2]郁金南.材料輻照效應(yīng)[M].

粉末冶金概念范文第5篇

隨著高等教育改革的不斷深入，高職教育以適應(yīng)社會(huì)需要為目標(biāo)，對(duì)人才的培養(yǎng)方案則要求以培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用能力為主線來(lái)設(shè)計(jì)學(xué)生的知識(shí)、能力、素質(zhì)結(jié)構(gòu)。強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生技術(shù)應(yīng)用能力的培養(yǎng)，理論知識(shí)則要求適度即可。工程材料邏輯性弱、概念繁多、內(nèi)容分散、難于歸納重點(diǎn)。在過(guò)去的教學(xué)中沿襲了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，根據(jù)課程的性質(zhì)和任務(wù)，以學(xué)科為中心組織教學(xué)。在知識(shí)的組織編排上從維護(hù)學(xué)科邏輯結(jié)構(gòu)的嚴(yán)密性出發(fā)，強(qiáng)調(diào)其系統(tǒng)性和完整性。這種教學(xué)模式，強(qiáng)調(diào)了基本理論知識(shí)點(diǎn)的掌握而忽視了學(xué)生技能培養(yǎng)、知識(shí)點(diǎn)的綜合性及實(shí)用性。其人才培養(yǎng)不能體現(xiàn)出新的高等職業(yè)教育的特色的教學(xué)模式。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，材料的發(fā)展也是日新月異，如何合理地選擇、應(yīng)用材料直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)成本。機(jī)械工程技術(shù)人員對(duì)材料的應(yīng)用則側(cè)重在正確地選擇、應(yīng)用材料，并且能夠結(jié)合材料性能特點(diǎn)合理選擇加工方法并制訂工藝路線。因此，機(jī)械工程技術(shù)人員更需要與實(shí)際工作密切相關(guān)的材料基本知識(shí)以及對(duì)材料的應(yīng)用能力，對(duì)材料的學(xué)習(xí)也就需要在了解材料基礎(chǔ)知識(shí)的前提下，更強(qiáng)調(diào)要掌握產(chǎn)品在不同工作條件下的失效形式，并能根據(jù)工作條件對(duì)材料性能提出要求，經(jīng)過(guò)對(duì)比、分析，選擇滿足使用要求且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的材料，而且還要能夠合理地選擇加工方法、正確地安排加工路線。那么，機(jī)械相關(guān)專業(yè)“工程材料”課程的教學(xué)則一定要符合機(jī)械工程技術(shù)人員的實(shí)際工作需要，更加強(qiáng)調(diào)學(xué)以致用。本次教學(xué)改革的目的是變“學(xué)科中心”模式為“能力中心”模式，這種教學(xué)模式是在分析某種職業(yè)崗位所要求的各種具體的業(yè)務(wù)能力的基礎(chǔ)上有針對(duì)性地確定所需的知識(shí)內(nèi)容，側(cè)重強(qiáng)調(diào)綜合性、實(shí)用性。

二、以“應(yīng)用”為主旨重組教學(xué)內(nèi)容[2-3]

工程材料內(nèi)容繁雜，主要包括金屬學(xué)基本知識(shí)、材料的強(qiáng)化與處理、常用金屬材料（包括工業(yè)用鋼、鑄鐵、有色金屬及合金、粉末冶金材料）、高分子材料與無(wú)機(jī)非金屬材料以及復(fù)合材料、材料成形技術(shù)、零件毛坯選擇以及工藝路線制定等內(nèi)容。本次教改以“應(yīng)用”為主旨在教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行了整合優(yōu)化。教學(xué)內(nèi)容以傳統(tǒng)金屬材料的有關(guān)知識(shí)為核心，突出兩條主線，即整個(gè)課程內(nèi)容圍繞“成分—組織—性能—應(yīng)用”、“成分—工藝—組織—性能—應(yīng)用”兩條主線展開(kāi)，教學(xué)過(guò)程保證了學(xué)科知識(shí)的完整性及系統(tǒng)性，更突出了知識(shí)的實(shí)踐性。對(duì)主要的原理、規(guī)律及重要的概念定義作重點(diǎn)講解，對(duì)常見(jiàn)金屬材料的牌號(hào)、性能、熱處理工藝、零件毛坯選擇、工藝路線制定等與實(shí)際生產(chǎn)密切聯(lián)系的一些知識(shí)點(diǎn)則結(jié)合實(shí)踐靈活講解。而一些抽象的難以理解的知識(shí)點(diǎn)如塑性變形機(jī)理等則進(jìn)行了弱化處理。

三、改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)效率

改進(jìn)教學(xué)方法是提高教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)效果的重要途徑。為提高教學(xué)效率可采取以下措施：

1.上好第一節(jié)課

上好第一節(jié)課是培養(yǎng)學(xué)生對(duì)本課程學(xué)習(xí)興趣的重要環(huán)節(jié)。第一節(jié)課采用“復(fù)習(xí)導(dǎo)入法”，如一上課首先讓學(xué)生一起總結(jié)日常生活中常用的材料有哪些，工程材料有哪些，如何分類，然后引入正題講明本課程的性質(zhì)、目的及作用，讓學(xué)生明白為什么要學(xué)材料課，都要學(xué)習(xí)哪些內(nèi)容，應(yīng)該怎樣學(xué)。通過(guò)“復(fù)習(xí)導(dǎo)入法”來(lái)吸引學(xué)生的注意力，再一步步引導(dǎo)學(xué)生的思維跟著教師思路進(jìn)行，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，避免抵觸心理。

2.課堂內(nèi)引入討論，改進(jìn)以講授為主的教學(xué)方式

課堂討論能使學(xué)生注意力集中，思維敏捷，是實(shí)行合作學(xué)習(xí)的重要途徑，還能夠及時(shí)反饋教學(xué)效果。教師在講授過(guò)程中，要結(jié)合實(shí)際適時(shí)引入問(wèn)題，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與，與教師思維同步，從而使學(xué)生的學(xué)習(xí)變被動(dòng)接受為主動(dòng)吸納。在討論過(guò)程中教師還要及時(shí)的對(duì)學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)引導(dǎo)，并幫助歸納、總結(jié)得出結(jié)論。通過(guò)引入問(wèn)題和討論問(wèn)題來(lái)培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

3.理論與實(shí)際相結(jié)合

學(xué)習(xí)理論知識(shí)的最終目的是要靈活應(yīng)用于實(shí)際當(dāng)中，因此在講課過(guò)程中，教師應(yīng)該盡可能地將一些工程實(shí)際應(yīng)用案例貫穿于相關(guān)理論知識(shí)內(nèi)，從而使學(xué)生能夠準(zhǔn)確地理解知識(shí)本質(zhì)及其應(yīng)用，最終培養(yǎng)他們理論聯(lián)系實(shí)際分析解決工程問(wèn)題的能力。例如，在講到S、P雜質(zhì)元素對(duì)材料性能影響時(shí)，可引入“泰坦尼克號(hào)”輪船斷裂原因分析，如此一方面引起了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，另一方面使學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)增強(qiáng)了理論聯(lián)系分析問(wèn)題的意識(shí)。

4.設(shè)置綜合實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的綜合應(yīng)用能力

“工程材料”的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)主要是驗(yàn)證性的，要求學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)的目的、要求及內(nèi)容，之后僅僅是通過(guò)實(shí)際操作來(lái)驗(yàn)證結(jié)果。綜合實(shí)驗(yàn)則更強(qiáng)調(diào)了學(xué)生的主體性，要求學(xué)生拿到任務(wù)書后，首要的是要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，而設(shè)計(jì)方案則需要理論知識(shí)作基礎(chǔ)，并需要查找相關(guān)文獻(xiàn)資料。通過(guò)小組討論及教師指導(dǎo)的方式確定方案的可行性，并根據(jù)具體條件在實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證。設(shè)計(jì)方案的過(guò)程一方面調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極主動(dòng)性，另一方面綜合分析、應(yīng)用了所學(xué)的理論知識(shí)，強(qiáng)化了其理論聯(lián)系實(shí)際的能力。

5.在平時(shí)作業(yè)中增加需要查閱資料并思考的題目

授人魚不如授人以漁，在教學(xué)過(guò)程中不僅僅是要教會(huì)學(xué)生知識(shí)，更重要的是教會(huì)學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)運(yùn)用知識(shí)的能力。因此在平時(shí)作業(yè)中增加需要查閱資料并思考的題目，并以小論文的形式完成。為了完成作業(yè)，學(xué)生必須通過(guò)圖書館、網(wǎng)絡(luò)去查找相關(guān)的文獻(xiàn)資料，并結(jié)合所學(xué)專業(yè)知識(shí)進(jìn)行分析篩選、整理應(yīng)用，最終以恰當(dāng)?shù)恼摀?jù)對(duì)題目進(jìn)行充分論證完成小論文的撰寫。這類作業(yè)可以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力、獨(dú)立檢索文獻(xiàn)資料并對(duì)占有資料進(jìn)行分析整理并恰當(dāng)運(yùn)用的能力，還可以提高對(duì)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力。