時(shí)間：2022-05-03 10:52:24
序論：在您撰寫熱處理論文時(shí)，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的1篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
摘要：分析了傳統(tǒng)節(jié)能外圍保溫隔熱處理施工技術(shù)所存在的問題隱患及節(jié)能外圍保溫隔熱處理施工技術(shù)的實(shí)質(zhì)性運(yùn)用方式，提出了擬定節(jié)能外圍保溫隔熱處理工程施工技術(shù)的運(yùn)用方案。
關(guān)鍵詞：建筑節(jié)能；外圍保溫；隔熱處理；施工技術(shù)
節(jié)能理論作為重點(diǎn)內(nèi)容，被引入多數(shù)工業(yè)建筑之中。源于節(jié)能措施較為廣泛，施工單位應(yīng)汲取理論要點(diǎn)，并依據(jù)要點(diǎn)內(nèi)容待施工項(xiàng)目進(jìn)行分析，而后，根據(jù)項(xiàng)目所需，開展技術(shù)事項(xiàng)的運(yùn)用，以充分保障建筑建造品質(zhì)，以及節(jié)能目的，逐步完善建筑物建造工作。節(jié)能技術(shù)的發(fā)展周期較為漫長(zhǎng)，其中，待技術(shù)分析便耗費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間，但是，隨著外圍熱處理施工方式的不斷延伸，待其相關(guān)技術(shù)的逐步運(yùn)用亦賦予成熟化。因此，待過去幾年間，研究人員針對(duì)節(jié)能技術(shù)的不斷探索下，該技術(shù)獲得明顯進(jìn)展，并且，改善了諸多熱處理相關(guān)的隔熱問題事項(xiàng)，在新型節(jié)能技術(shù)的運(yùn)用下，該項(xiàng)目工程的施工內(nèi)容得到質(zhì)的提升。其內(nèi)容在于保障建筑物的整體架構(gòu)體系平衡，使之建造后內(nèi)部空間得到優(yōu)質(zhì)改善。
1傳統(tǒng)節(jié)能外圍保溫隔熱處理施工技術(shù)所存在的問題隱患
1.1材料選取導(dǎo)致技術(shù)偏差呈現(xiàn)
建筑物的部分施工用材料相較一般構(gòu)建較為嚴(yán)格，首要針對(duì)材料質(zhì)地進(jìn)行嚴(yán)格審查，而后待材質(zhì)數(shù)值進(jìn)行詳細(xì)分析，經(jīng)分析結(jié)果判定材料結(jié)構(gòu)是否合乎工程運(yùn)用規(guī)范，如若偏離，便可致使工程工藝受損，且施工品質(zhì)亦同期波及。礙于現(xiàn)階段節(jié)能相關(guān)技術(shù)類目眾多，導(dǎo)致實(shí)質(zhì)性進(jìn)行施工期間，無法選取最具優(yōu)勢(shì)的技術(shù)開展施工內(nèi)容。針對(duì)建筑的保溫隔熱施工事項(xiàng)，應(yīng)將重點(diǎn)置于材料，材料質(zhì)地緊密關(guān)聯(lián)著節(jié)能技術(shù)的運(yùn)用，如若材料質(zhì)感偏低，便會(huì)造成技術(shù)運(yùn)用失效，在造成時(shí)效延長(zhǎng)同期，亦會(huì)致使工程建設(shè)方向呈現(xiàn)偏差。并且，在部分情境下，技術(shù)運(yùn)用不規(guī)范，也會(huì)導(dǎo)致工程建設(shè)問題隱患呈現(xiàn)。
1.2施工規(guī)程偏離初始設(shè)定內(nèi)容
實(shí)踐施工事項(xiàng)是保障施工依據(jù)的關(guān)鍵，然而，傳統(tǒng)技術(shù)要求頗為嚴(yán)格，導(dǎo)致從事相關(guān)技能工作者少之又少，專業(yè)技術(shù)人員缺失下，熱處理作業(yè)內(nèi)容無法得到完善。部分能力不足的工作者，因自身技能偏差原因，導(dǎo)致的作業(yè)事故不在少數(shù)。由此可見，其危害性十分嚴(yán)重，不僅會(huì)造成人身安全危害，同時(shí)也會(huì)因理論不足，引發(fā)施工后隔熱基準(zhǔn)于原定內(nèi)容相差甚大。
1.3施工后的安全問題難以保障
建筑節(jié)能外圍保溫隔熱處理，一般是將高效隔熱保溫材料粘貼或涂抹在建筑的外墻面，受施工技術(shù)，自然環(huán)境如冷凍、風(fēng)雨需電、地震、火災(zāi)等因素影響，這些保溫隔熱材料容易發(fā)生脫落，不僅會(huì)影響到整個(gè)保溫隔熱體系的性能，還會(huì)形成大的安全隱患。尤其高層建筑外墻面，脫落現(xiàn)象一旦發(fā)生就很容易傷及無辜造成傷亡事故。
2節(jié)能外圍保溫隔熱處理施工技術(shù)的實(shí)質(zhì)性運(yùn)用方式
2.1技術(shù)運(yùn)用基礎(chǔ)原理分析
對(duì)施工過程中各個(gè)技術(shù)要點(diǎn)逐一進(jìn)行剖析是非常有必要的，建筑節(jié)能外保溫隔熱體系的基本原理是在利用保溫與隔熱材料的高效性能，來減少室內(nèi)外的熱傳遞作用，基本施工操作，是將保溫隔熱材料粘貼或涂抹在建筑的外圍墻面，來保持建筑內(nèi)的溫度，達(dá)到高效節(jié)能的目的。
2.2材料選取方式
隨著新型保溫隔熱材料的不斷研發(fā)與革新，緊跟時(shí)代步伐是非常有必要的。作為整個(gè)節(jié)能工序的重要環(huán)節(jié)，材料的選取直接關(guān)系到整個(gè)建筑體系的保溫隔熱效果。多次實(shí)踐證明，不定形的復(fù)合漿體保溫隔熱材料，可以有效避免傳統(tǒng)材料所出現(xiàn)的種種問題，其導(dǎo)熱系數(shù)低，可進(jìn)一步提高建筑外圍的保溫隔熱效果，與此同時(shí)，材料還具有防火功能，安全耐用，可滿足不同條件的需求。
2.3節(jié)點(diǎn)部位處理技術(shù)
在建筑外圍保溫隔熱處理過程中，由于建筑墻面門窗四角常易出現(xiàn)裂縫，如果處理不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致這些部分的保溫隔熱涂層受自然因素或其他因素影響而發(fā)生龜裂或脫落，從而影響節(jié)能效果。應(yīng)利用板材本身所具有的柔韌性，將板材的接縫與四角裂縫錯(cuò)開，加一塊玻璃纖維網(wǎng)格布與門窗角平分線成90°放置、貼在最外則，加強(qiáng)外圍保溫隔熱，抵抗結(jié)構(gòu)的裂縫，加強(qiáng)保護(hù)層的抗開裂能力，從而有效解決墻面門窗四角裂縫導(dǎo)致的保溫層裂縫問題。
2.4保溫隔熱體系技術(shù)操作規(guī)范
在界面處理上必須徹底，否則會(huì)影響保溫隔熱材料的粘結(jié)強(qiáng)度。針對(duì)抗裂砂漿設(shè)計(jì)，要確保材料層面防水性，避免在雨天施工。此外，需利用阻燃材料對(duì)保溫隔熱層做防火隔離設(shè)計(jì)，以確保整個(gè)保溫隔熱層的安全性。
2.5注意施工環(huán)境影響
外圍保溫隔熱處理一般受需電、地震、冷凍等自然環(huán)境影響較大，因此在施工過程中，也需要考慮自然因素的影響，不能盲目施工，在天氣惡劣的時(shí)候，要停止施工，一般應(yīng)該選擇在背風(fēng)面，以及天氣比較濕潤(rùn)的時(shí)候施工，這樣可以有效降低高溫和風(fēng)對(duì)保溫隔熱材料的影響。
2.6對(duì)施工人員培訓(xùn)與施工過程的監(jiān)管
作為一種技術(shù)性的工作，整個(gè)施工質(zhì)量直接影響到建筑的保溫隔熱耗能，從而影響整體建筑體系的節(jié)能作用。因此，在實(shí)際操作前，需要及時(shí)對(duì)施工人員進(jìn)行定期的培訓(xùn)和考核，施工過程中還需要進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)管、控制和指導(dǎo)。
3擬定節(jié)能外圍保溫隔熱處理工程施工技術(shù)的運(yùn)用方案概況
某高層商住小區(qū)地下室、半埋式頂蓋花園、車庫(kù)、架空層，住宅樓主體等，其外墻采用蒸壓加氣混凝土砌塊和外墻保溫砂漿組合的具有保溫隔熱功能的復(fù)合墻體，采用塑鋼中空玻璃窗，且與墻體連接處全部用保溫板材及防滲抗裂砂漿填塞密實(shí)，針對(duì)小區(qū)的不規(guī)則坡屋面和平屋面，防水、保溫難度比較大，采用新型聚氦發(fā)泡全粘結(jié)工藝，解決了小區(qū)不規(guī)則坡屋面、平屋面的防水、保溫的難題，經(jīng)過大量商住用戶多年使用驗(yàn)證，墻體、屋面保溫層無開裂鼓泡、滲水等。
4結(jié)論
經(jīng)實(shí)踐數(shù)據(jù)表面，熱處理技術(shù)的運(yùn)用共分六步：其一，優(yōu)先給予施工內(nèi)容以理論分析，根據(jù)分析所得，開展施工基本內(nèi)容事項(xiàng)。其二，依據(jù)項(xiàng)目施工的素材選取準(zhǔn)則，開展材料采定，材料首要具有隔溫性質(zhì)，其次具備相應(yīng)安全性，最后是必不可少的防火功用。其三，構(gòu)件處理技術(shù)的運(yùn)用，以充分保障涂層面隔熱效能。其四，水系隔離技術(shù)的運(yùn)用，加設(shè)外層砂，以保障外圍施工后的隔水效果。其五，后期施工中，待現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境細(xì)節(jié)的處理，待自然災(zāi)害施以防備。其六，施工環(huán)節(jié)事項(xiàng)進(jìn)行全程監(jiān)督，以保證項(xiàng)目的建造質(zhì)量。未來的建筑業(yè)，需工業(yè)整體共同開展探索內(nèi)容，經(jīng)驗(yàn)的不斷累積，說明外圍隔熱技術(shù)即將發(fā)揮出其最大節(jié)能效用。
摘要：《工程材料及熱處理》作為機(jī)械類專業(yè)的必修課，存在內(nèi)容多、課時(shí)數(shù)少、學(xué)生興趣不大等問題，解決這些問題的唯一辦法就是教學(xué)改革。本文從教學(xué)目的、教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法等方面探討了該課程教學(xué)改革方案，在教改基礎(chǔ)上選擇Authorware作為開發(fā)平臺(tái)，開發(fā)了便于操作和學(xué)生聽課的CAI課件，并且根據(jù)教學(xué)實(shí)踐，指出了在CAI課程教學(xué)中的應(yīng)注意事項(xiàng)。
關(guān)鍵詞：工程材料及熱處理；教學(xué)改革；CAI課件
《工程材料及熱處理》是機(jī)械工程類各專業(yè)的一門學(xué)科基礎(chǔ)課，課程教學(xué)內(nèi)容涉及面廣、工藝性強(qiáng)、基礎(chǔ)理論抽象、概念多。傳統(tǒng)的課程教學(xué)中，在理論和基本知識(shí)方面教學(xué)時(shí)數(shù)較多，課堂教學(xué)以教師講解為主，輔以少量照片以及黑板上畫圖等方式，既難以描述清楚微觀狀態(tài)，對(duì)于非材料類專業(yè)的學(xué)生其實(shí)用性和實(shí)際效果也不好，學(xué)生普遍反映學(xué)習(xí)枯燥、難以理解，影響學(xué)習(xí)效果和教學(xué)質(zhì)量。隨著教學(xué)改革的深入，新的知識(shí)不斷增加，學(xué)時(shí)卻在減少，我?！豆こ滩牧霞盁崽幚怼氛n程教學(xué)學(xué)時(shí)為32學(xué)時(shí)，這對(duì)該課程的教學(xué)提出了新的要求。雖然現(xiàn)在MOOC、SPOC等教學(xué)方式正在興起，但對(duì)教師和學(xué)生都有較高的要求。一個(gè)好的CAI課件可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)教學(xué)所不能實(shí)現(xiàn)的靈活、形象、生動(dòng)的效果，能顯著加大課堂教學(xué)的信息量，增強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容的趣味性和吸引力，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高教學(xué)效果[1-4]。根據(jù)筆者多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和CAI軟件開發(fā)，本文對(duì)《工程材料及熱處理》課程的教學(xué)改革進(jìn)行了探討。
一、課程教學(xué)改革的探討
（一）教學(xué)內(nèi)容的改革
《工程材料及熱處理》課程的教學(xué)內(nèi)容基本上是材料工程類專業(yè)所學(xué)幾門主要課程的濃縮，教師往往以對(duì)材料專業(yè)學(xué)生的教學(xué)思路來進(jìn)行講授，對(duì)材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與村料性能之間的關(guān)系講解的較深。但對(duì)機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生來說，他們畢業(yè)后的工作主要不是去挖掘材料性能的潛力，不需要深入研究獲取材料性能的工藝問題，他們從事的主要是產(chǎn)品設(shè)計(jì)及解決產(chǎn)品制造過程中的工藝問題。因此，機(jī)械工程類各專業(yè)學(xué)生與材料工程類各專業(yè)學(xué)生對(duì)材料知識(shí)的要求，不僅深度上有差異，而且側(cè)重點(diǎn)也應(yīng)該完全不同。他們對(duì)各類材料的性能特點(diǎn)與適用范圍只需要一般性的了解，側(cè)重點(diǎn)是能夠正確地選擇材料，合理地選擇加工方法和制定加工工藝路線，要求掌握各類零件在不同服役條件下的失效方式，并且根據(jù)服役條件、失效形式對(duì)材料使用性能的要求以及工藝性和經(jīng)濟(jì)性的要求，通過分析對(duì)比來選用材料。在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的社會(huì)中，對(duì)學(xué)生實(shí)用性的要求顯得更為重要。
（二）教學(xué)方法和手段的改革
《工程材料及熱處理》課程涉及內(nèi)容廣泛，要在32學(xué)時(shí)的時(shí)間內(nèi)獲得好的教學(xué)效果，靠“教師機(jī)械灌輸、學(xué)生被動(dòng)接受”的傳統(tǒng)方式是不行的。首先在課程的一開始就要能吸引學(xué)生，使他們產(chǎn)生學(xué)習(xí)該課程的興趣?！熬w論”是課程的第一課，因此很重要。在教學(xué)中我們發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)新材料及其應(yīng)用的內(nèi)容較感興趣，而這部分我們只作簡(jiǎn)介，因此將這部分內(nèi)容放在緒論中進(jìn)行。又如在緒論中，我們通過齒輪的生產(chǎn)過程，引出材料改性工藝與機(jī)械制造之間的關(guān)系。通過緒論內(nèi)容的增補(bǔ)，既拓寬學(xué)生的視野，又能使學(xué)生對(duì)本課程產(chǎn)生興趣。教師講課時(shí)，如果只顧自己講解，學(xué)生很難理解，更不會(huì)分析。在講課要時(shí)經(jīng)常提出問題，讓學(xué)生回答，要啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行思考，讓學(xué)生開動(dòng)腦筋想問題。如以拔絲加工工藝路線作為示例來分析思考塑性變形和回復(fù)與再結(jié)晶時(shí)的組織與性能變化及回復(fù)與再結(jié)晶退火的作用，同時(shí)還引出拔絲模具的設(shè)計(jì)應(yīng)注意事項(xiàng)。在課外作業(yè)上，不要采用可以從書上直接找到答案的習(xí)題，要讓學(xué)生做綜合性分析思考題。教師要指導(dǎo)學(xué)生怎么去分析問題而不是只給出答案，要充分發(fā)揮學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用、分析與創(chuàng)造性思維的能力。通過不斷的積累，從而提高學(xué)生分析問題解決問題的能力。
二、課件的制作
CAI課件要根據(jù)使用目的和使用的具體情況來設(shè)計(jì)。從使用的角度應(yīng)具有易用性、便捷性、開放性。在使用PowerPoint制作的許多課件中，采用的是順序式的流程，很不方便。我們利用Authorware軟件開發(fā)了Windows風(fēng)格的下拉式菜單結(jié)構(gòu)課件。圖1a)為程序運(yùn)行后的菜單界面一角。當(dāng)選擇某一菜單項(xiàng)后，主窗口中顯示相應(yīng)的內(nèi)容，如圖1b)。在教學(xué)過程中，有時(shí)需要將其他章節(jié)某一處的內(nèi)容調(diào)出來，通過菜單選擇非?？旖?，從而方便了教學(xué)。屏幕教學(xué)就相當(dāng)于屏幕版書，因此屏幕上的字?jǐn)?shù)不能太多，而且也不能太花俏，以便于學(xué)生記筆記，因此，軟件采用Windows界面，界面簡(jiǎn)潔，除了菜單外，只有幾個(gè)頁面跳轉(zhuǎn)按鈕，功能一目了然，教師操作也方便。但版書少了，大量的內(nèi)容靠口述學(xué)生也難記憶，因此采用了許多文本按鈕，當(dāng)鼠標(biāo)移到這些文本按鈕上變?yōu)槭中魏螅c(diǎn)擊即出現(xiàn)詳細(xì)內(nèi)容，既可便于學(xué)生課堂記憶，也可用于自學(xué)。為了使學(xué)生獲得感性的認(rèn)識(shí)，課件中列舉了大量的動(dòng)畫和錄象，因?yàn)樵谡n堂上不可能全部都播放，而且有些需要講解，為了獲得更好的效果，需要控制播放速度和暫停，因此采用自行設(shè)計(jì)的動(dòng)畫和錄象程序，只要通過文本按鈕點(diǎn)擊就可調(diào)用。課程中有許多金相照片和圖象，也采用自行設(shè)計(jì)的程序調(diào)用，圖象是保存在專門目錄里的，只要將文件名設(shè)為圖號(hào)即可調(diào)用，便于擴(kuò)展。
三、教學(xué)實(shí)踐與思考
課堂筆記是很重要的，除了幫助獲取知識(shí)外，還能使學(xué)生集中精神聽課。CAI教學(xué)由于不要版書，教師講課進(jìn)度較快，而且信息量大，會(huì)造成學(xué)生來不及記筆記，這一點(diǎn)在其他高校的調(diào)查中也有同樣的反映[5-6]。但如果學(xué)生整堂課都在記筆記，就少有時(shí)間去思考，筆者認(rèn)為可以對(duì)記課堂筆記的方法作一些改進(jìn)，教師將講義精練了以后做成帶有提問的“筆記”印發(fā)給學(xué)生，學(xué)生上課時(shí)只要在相應(yīng)的地方做標(biāo)記，同時(shí)根據(jù)教師指點(diǎn)做必要的補(bǔ)充和注釋，這樣就有更多的時(shí)間去記憶和思考。但這種方法在上完1-2次課后教師就要像檢查作業(yè)一樣去檢查，以免學(xué)生對(duì)“筆記”產(chǎn)生依賴。當(dāng)然，這種方法還有待實(shí)踐去驗(yàn)證。應(yīng)用CAI的目的是為了達(dá)到更好的教學(xué)效果。優(yōu)秀的多媒體課件應(yīng)該是教師教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、教學(xué)思想與多媒體技術(shù)之間的無縫結(jié)合，而不是將教學(xué)內(nèi)容簡(jiǎn)單地進(jìn)行媒體替換或把教學(xué)內(nèi)容中不易表達(dá)和較抽象的東西通過多媒體形式形象地展示。對(duì)CAI課件的有效性可以采用一定的方法進(jìn)行評(píng)價(jià)[7]，最主要的應(yīng)該是學(xué)生的評(píng)價(jià)，在使用中還會(huì)遇到各種各樣的問題，只有通過不斷的研究、反饋和總結(jié)，才能使CAI教學(xué)達(dá)到更好的效果。
作者:姜世杭 單位:揚(yáng)州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院
摘要:
建筑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展越來越快，對(duì)于社會(huì)的經(jīng)濟(jì)影響越來越大，其對(duì)環(huán)境也有直接的影響，在建筑研究過程中所需要進(jìn)行的就是建筑材料的節(jié)能化選擇，使得建筑的綠化性逐漸得到發(fā)展。近年來對(duì)于南方的建筑保溫的研究越來越重視，為使得在對(duì)環(huán)境不產(chǎn)生不利影響的基礎(chǔ)上進(jìn)行建筑的保溫隔熱的研究，就需要從材料上下手來達(dá)到最佳效果，因此，需要對(duì)建筑節(jié)能外圍保溫隔熱處理施工技術(shù)進(jìn)行研究。
關(guān)鍵詞:建筑節(jié)能外圍保溫隔熱處理技術(shù) 施工技術(shù) 研究分析
隨著低碳概念的深入人心以及環(huán)保理念的全面深化，使得社會(huì)中各產(chǎn)業(yè)的發(fā)展逐漸往該方向靠攏，其主要的目的就是使得社會(huì)的發(fā)展與環(huán)境之間的矛盾得到緩和，進(jìn)而使得社會(huì)各方面的發(fā)展趨向于穩(wěn)定化，以及與持續(xù)發(fā)展原則相符合。在建筑產(chǎn)業(yè)方面更應(yīng)如此，其主要改進(jìn)的方向就是減少空調(diào)、電扇等電子產(chǎn)品的使用，需要采取綠色的方式來調(diào)整室內(nèi)的溫度，經(jīng)過不斷的研究發(fā)現(xiàn)科學(xué)環(huán)保的改進(jìn)措施就是進(jìn)行節(jié)能建筑材料的選擇應(yīng)用。本文主要探討的就是建筑過程中應(yīng)用建筑節(jié)能材料進(jìn)行外圍保溫隔熱處理施工技術(shù)的完善化研究。
1建筑材料節(jié)能外圍保溫隔熱處理施工技術(shù)存在的問題
對(duì)于南方而言其存在的主要問題就是沒有地暖，夏天溫度普遍高且持續(xù)的時(shí)間長(zhǎng)，冬天處于濕冷狀態(tài)，建筑無法提到較好的保溫隔熱的作用，導(dǎo)致其必須借助其他設(shè)備來進(jìn)行溫度的調(diào)控。針對(duì)這一問題進(jìn)行的主要改進(jìn)策略就是進(jìn)行建筑材料上的分析以及其施工設(shè)計(jì)的研究等，但是該應(yīng)用方式在南方的發(fā)展極為緩慢，主要原因就是建筑節(jié)能材料的選擇問題，建筑的設(shè)計(jì)問題，材料的構(gòu)架問題，施工技術(shù)的問題以及相關(guān)人員的素質(zhì)問題等。
1．1建筑節(jié)能材料的選擇問題
在南方建筑的施工過程中對(duì)于建筑節(jié)能材料的選擇存在的主要問題就是選取的材料不科學(xué)以及不適用，與南方的氣候合適度不高，導(dǎo)致易出現(xiàn)各種意外以及建筑的穩(wěn)定性無法保證，建筑的保溫隔熱效果弱化等。具體體現(xiàn)就是選取的建筑節(jié)能材料主要就是建筑過程中的實(shí)際應(yīng)用例子，其對(duì)于例子的使用地點(diǎn)以及使用條件的分析較為匱乏，在該種節(jié)能材料的使用過程中沒有進(jìn)行進(jìn)一步的分析，導(dǎo)致其的實(shí)用性得不到體現(xiàn)，其會(huì)導(dǎo)致的后果就是由于材料的選擇不合理而出現(xiàn)由于承重能力范圍的不確定性導(dǎo)致危險(xiǎn)的發(fā)生。
1．2建筑的實(shí)際情況探究以及設(shè)計(jì)問題
建筑節(jié)能外圍保溫隔熱處理施工技術(shù)中還存在的嚴(yán)重影響其發(fā)展以及更新的問題就是設(shè)計(jì)問題以及實(shí)際情況探究的問題，主要就是在設(shè)計(jì)過程中，由于對(duì)于其設(shè)計(jì)環(huán)境的信息獲取量不足，導(dǎo)致其的溫度變化范圍、濕度情況以及具體氣候變化情況等的考慮不足，導(dǎo)致所進(jìn)行的施工與實(shí)際的情況出現(xiàn)矛盾之處，不僅使得該施工無法正常進(jìn)展下去，還會(huì)進(jìn)一步的導(dǎo)致建筑的質(zhì)量以及所預(yù)期的效果無法實(shí)現(xiàn)。
1．3施工技術(shù)以及相關(guān)人員能力問題
施工技術(shù)的問題就是建筑節(jié)能外圍保溫隔熱處理施工技術(shù)的使用以及發(fā)展極為有限，其使用的方式較為單一，所掌握的技術(shù)較為有限，所使用的方法以及設(shè)備等較為落后，進(jìn)一步使得該方面的建筑質(zhì)量處于一個(gè)較為低下的水平，導(dǎo)致其的發(fā)展進(jìn)一步受到阻礙;導(dǎo)致其發(fā)展無法順利進(jìn)行的另一個(gè)因素就是相關(guān)人員的素質(zhì)不高，主要包括設(shè)計(jì)人員、勘探人員、管理人員以及施工人員等，其的能力不足以及整體的素質(zhì)不高，導(dǎo)致該施工的整體運(yùn)作處于一個(gè)較為不協(xié)調(diào)的狀態(tài)，進(jìn)而由于發(fā)展的不平衡性，導(dǎo)致無法取得較大的進(jìn)步。
2建筑材料節(jié)能外圍保溫隔熱處理施工技術(shù)的改進(jìn)研究
建筑產(chǎn)業(yè)是我國(guó)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)中的一個(gè)重要組成部分，主要體現(xiàn)就是幾乎每一產(chǎn)業(yè)的進(jìn)展與建筑產(chǎn)業(yè)都密切相關(guān)，建筑產(chǎn)業(yè)是國(guó)家的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)之一，由此可見其的發(fā)展范圍以及發(fā)展重要性極大，進(jìn)行環(huán)保建筑的研究是有必要的。在南方一直以來所研究的重點(diǎn)方向就是住房的舒適性，即冬暖夏涼，其主要使用的工具就是空調(diào)，其存在的問題就是造成溫室氣體的排放量增加、導(dǎo)致環(huán)境污染嚴(yán)重化以及進(jìn)一步惡化溫度等，對(duì)于人體的健康而言也是極為不利的，其會(huì)破壞人體的自我溫度調(diào)節(jié)能力以及使得人體的水分更為快速的蒸發(fā)。因此，需要進(jìn)一步的發(fā)展完善建筑材料節(jié)能外圍保溫隔熱處理施工技術(shù)。
2．1進(jìn)行建筑節(jié)能材料的合理選擇
選取建筑節(jié)能材料的主要準(zhǔn)則就是改變材料選取者的觀念，主要就是將設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的不合理的借鑒以及參考會(huì)導(dǎo)致的結(jié)果進(jìn)行全面合理的闡述，讓其對(duì)此有一個(gè)深刻的認(rèn)識(shí)，在材料的選取上投入精力，主要改進(jìn)方向就是對(duì)材料的主要使用范圍，即溫度的控制范圍以及周圍的干濕度進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上在進(jìn)行適合的材料的篩選，主要運(yùn)用的手段就是對(duì)比，進(jìn)行材料效果、材料質(zhì)量、材料承重范圍以及材料的價(jià)格等多個(gè)方面進(jìn)行綜合探討，最終獲取一個(gè)最為合適的范圍，必要時(shí)保留與之相似或者作用效果相差不大的方案以備不時(shí)之需，盡量做到不影響施工進(jìn)程。
2．2進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)
進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)的主要方式就是將其設(shè)計(jì)地點(diǎn)的海拔、地勢(shì)、地形進(jìn)行詳細(xì)的勘探，對(duì)該地的氣候變化、天氣的衍變、各種時(shí)節(jié)具體的氣候情況、溫度的具體變化范圍等進(jìn)行詳細(xì)的分析，在此基礎(chǔ)上在根據(jù)所選取的材料，所規(guī)劃好的房屋構(gòu)架方案進(jìn)行進(jìn)一步的結(jié)合分析，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)的主要效果就是將保溫隔熱的效果具體化以及實(shí)際化。
2．3進(jìn)行施工技術(shù)的研究以及相關(guān)人員的能力鍛煉
對(duì)施工技術(shù)方面進(jìn)行的主要研究就是引進(jìn)先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念設(shè)計(jì)方案以及設(shè)計(jì)手段技術(shù)等，在此基礎(chǔ)上結(jié)合實(shí)際的發(fā)展需求以及發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析，同時(shí)進(jìn)行的就是對(duì)相關(guān)人員進(jìn)行該方面專業(yè)人才的技術(shù)輔導(dǎo)，使其的能力能夠在具體的實(shí)踐過程中逐漸提高。
3結(jié)束語
建筑節(jié)能外圍保溫隔熱處理施工技術(shù)在南方的實(shí)際發(fā)展過程中存在的問題較多，對(duì)此進(jìn)行發(fā)展的主要方案就是將其存在的問題采取具體的措施改進(jìn)。
作者：施華斌 單位：福建省龍津建筑工程有限公司
保溫隔熱處理中，材料的選擇以及工藝技術(shù)的實(shí)施，直接影響到整個(gè)建筑的節(jié)能效果。在建筑外圍保溫隔熱施工過程中，受施工技術(shù)的不成熟，監(jiān)管不嚴(yán)格，材料選取的不恰當(dāng)?shù)纫蛩赜绊?，使得保溫隔熱材料的?yīng)用性能不能發(fā)揮出最佳狀態(tài)，建筑外圍保溫隔熱作用與理想效果相差甚遠(yuǎn)。比如說，建筑節(jié)能外圍保溫隔熱處理中，常采用泡沫塑料作為外墻的保溫層，這種材料極易燃燒，危險(xiǎn)系數(shù)較高。
關(guān)于建筑節(jié)能外圍保溫隔熱處理技術(shù)體系，我國(guó)建筑部頒布了多項(xiàng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。作為一種技術(shù)性工作，建筑外圍保溫隔熱處理工作，也需要施工人員具備相應(yīng)的技術(shù)能力，稍有不慎就會(huì)嚴(yán)重影響工程效果。但從實(shí)際實(shí)施情況來看，施工技術(shù)規(guī)程在實(shí)際的施工中并未得到妥善遵循，理論要求的標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)際情況間的差距依舊很大。建筑節(jié)能外圍保溫隔熱處理，一般是將高效隔熱保溫材料粘貼或涂抹在建筑的外墻面，受施工技術(shù)，自然環(huán)境如冷凍、風(fēng)雨雷電、地震、火災(zāi)等因素影響，這些保溫隔熱材料容易發(fā)生脫落，不僅會(huì)影響到整個(gè)保溫隔熱體系的性能，還會(huì)形成大的安全隱患。尤其高層建筑外墻面，脫落現(xiàn)象一旦發(fā)生就很容易傷及無辜造成傷亡事故。
施工過程中的技術(shù)探討
近幾年，建筑能耗在我國(guó)各項(xiàng)能耗中所占據(jù)的比例相對(duì)較大，隨著可持續(xù)發(fā)展要求的提高，對(duì)建筑產(chǎn)品進(jìn)行節(jié)能改造是非常有必要的。作為建筑工序中最為有效的節(jié)能方式，在建筑中展開外圍保溫隔熱處理，不僅可以減少對(duì)空氣的污染指數(shù)，還可以有效利用能源減少能耗，其應(yīng)用前景廣闊，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益高。結(jié)合我國(guó)建筑節(jié)能外圍保溫隔熱處理施工技術(shù)中存在的一些問題，對(duì)施工過程中各個(gè)技術(shù)要點(diǎn)逐一進(jìn)行剖析是非常有必要的。
1原理分析
建筑節(jié)能外保溫隔熱體系的基本原理是在利用保溫與隔熱材料的高效性能，來減少室內(nèi)外的熱傳遞作用，基本施工操作，是將保溫隔熱材料粘貼或涂抹在建筑的外圍墻面，來保持建筑內(nèi)的溫度，達(dá)到高效節(jié)能的目的。
2材料的選取
隨著新型保溫隔熱材料的不斷研發(fā)與革新，緊跟時(shí)代步伐是非常有必要的。作為整個(gè)節(jié)能工序的重要環(huán)節(jié)，材料的選取直接關(guān)系到整個(gè)建筑體系的保溫隔熱效果。多次實(shí)踐證明，不定形的復(fù)合漿體保溫隔熱材料，可以有效避免傳統(tǒng)材料所出現(xiàn)的種種問題，其導(dǎo)熱系數(shù)低，可進(jìn)一步提高建筑外圍的保溫隔熱效果，于此同時(shí)，材料還具有防火功能，安全耐用，可滿足不同條件的需求。
3節(jié)點(diǎn)部位的處理
在建筑外圍保溫隔熱處理過程中，由于建筑墻面門窗四角常易出現(xiàn)裂縫，如果處理不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致這些部分的保溫隔熱涂層受自然因素或其他因素影響而發(fā)生龜裂或脫落，從而影響節(jié)能效果。因此，在粘貼板材時(shí)，應(yīng)利用板材本身所具有的柔韌性，將板材的接縫與四角裂縫錯(cuò)開，加一塊玻璃纖維網(wǎng)格布與門窗角平分線成90°放置、貼在最外則，加強(qiáng)外圍保溫隔熱，抵抗結(jié)構(gòu)的裂縫，加強(qiáng)保護(hù)層的抗開裂能力，從而有效解決墻面門窗四角裂縫導(dǎo)致的保溫層裂縫問題。
4保溫隔熱體系技術(shù)操作
①在界面處理上必須徹底，否則會(huì)影響保溫隔熱材料的粘結(jié)強(qiáng)度；②針對(duì)抗裂砂漿設(shè)計(jì)，要確保材料層面防水性，避免在雨天施工；此外，需利用阻燃材料對(duì)保溫隔熱層做防火隔離設(shè)計(jì)，以確保整個(gè)保溫隔熱層的安全性。
5注意施工環(huán)境的影響
外圍保溫隔熱處理一般受雷電、地震、冷凍等自然環(huán)境影響較大，因此在施工過程中，也需要考慮自然因素的影響，不能盲目施工，在天氣惡劣的時(shí)候，要停止施工，一般應(yīng)該選擇在背風(fēng)面，以及天氣比較濕潤(rùn)的時(shí)候施工，這樣可以有效降低高溫和風(fēng)對(duì)保溫隔熱材料的影響。6對(duì)施工人員培訓(xùn)與施工過程的監(jiān)管作為一種技術(shù)性的工作，整個(gè)施工質(zhì)量直接影響到建筑的保溫隔熱性能，從而影響整體建筑體系的節(jié)能作用。因此，在實(shí)際操作前，需要及時(shí)對(duì)施工人員進(jìn)行定期的培訓(xùn)和考核，施工過程中還需要進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)管、控制和指導(dǎo)。
工程應(yīng)用實(shí)例
筆者參與建設(shè)的某高層商住小區(qū)地下室（半埋式頂蓋花園）、車庫(kù)、架空層，住宅樓主體等，其外墻采用蒸壓加氣混凝土砌塊和外墻保溫砂漿組合的具有保溫隔熱功能的復(fù)合墻體，采用塑鋼中空玻璃窗，且與墻體連接處全部用保溫板材及防滲抗裂砂漿填塞密實(shí)，針對(duì)小區(qū)的不規(guī)則坡屋面和平屋面，防水、保溫難度比較大，采用新型聚氨酯發(fā)泡全粘結(jié)工藝，解決了小區(qū)不規(guī)則坡屋面、平屋面的防水、保溫的難題，經(jīng)過大量商住用戶多年使用驗(yàn)證，墻體、屋面保溫層無開裂鼓泡、滲水等。保溫隔熱方面，通過小區(qū)會(huì)所樓頂?shù)拇箝_間會(huì)議室多年的運(yùn)營(yíng)記錄，以上措施起到了良好的保溫隔熱、節(jié)約能耗的作用。
結(jié)語
合理科學(xué)的實(shí)施建筑外圍保溫隔熱技術(shù)，可在實(shí)現(xiàn)保護(hù)建筑的主體結(jié)構(gòu)的目標(biāo)的同時(shí)，有效隔避免室內(nèi)外的熱傳遞作用，從而達(dá)到高效節(jié)能的目的。雖然我國(guó)建筑節(jié)能外圍保溫隔熱能技術(shù)體系已經(jīng)得到了一定程度的運(yùn)用和發(fā)展，但相比部分發(fā)達(dá)國(guó)家來說，依然存在著一定的差距，面向未來，我們還需要進(jìn)一步探索和發(fā)現(xiàn)，只有不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷實(shí)踐改進(jìn)和創(chuàng)新，才能使建筑外圍保溫隔熱技術(shù)發(fā)揮其最大的節(jié)能功效。（本文作者：唐汝濱 單位：韶關(guān)市第一建筑工程公司）
本文作者：劉洋濤、陸利霞、林麗軍、熊曉輝 單位：南京工業(yè)大學(xué)食品與輕工學(xué)院
肌原纖維粗絲中的肌球蛋白是最主要的肌原纖維蛋白。肌球蛋白由輕鏈與重鏈2個(gè)部分組成［6］。肌球蛋白輕鏈與重鏈具有不同的熱穩(wěn)定性，且不同種類之間差距較大，如白色石首魚酶解肌球蛋白輕鏈在80℃形成二聚體，而白眼雪魚的酶解肌球蛋白輕鏈則基本不形成二聚體［7］。ReedZ．H．等研究發(fā)現(xiàn)，鮭魚肌球蛋白的表面疏水性在18．5～75．0℃范圍內(nèi)隨溫度的升高而升高，之后維持穩(wěn)定［8］。羅非魚肌球蛋白輕鏈與重鏈的表面疏水性在30～40℃范圍內(nèi)都呈上升趨勢(shì)，其中重鏈到達(dá)70℃之后近似穩(wěn)定，而輕鏈雖呈上升趨勢(shì)，但變化不大［9］。箭齒鰈肌球蛋白的表面疏水性在20～65℃范圍內(nèi)持續(xù)增加［10］。蛋白質(zhì)分子的表面疏水性可能與形成蛋白質(zhì)分子的氨基酸殘基的疏水性有關(guān)。肌球蛋白的表面疏水性發(fā)生變化說明分子內(nèi)或分子間的疏水作用力發(fā)生了改變，達(dá)到一定程度后必然導(dǎo)致蛋白完全變性。VisessanguanW．等觀察到肌球蛋白的α-螺旋在15℃條件下開始展開，并一直持續(xù)到65℃［10］。這與肌球蛋白表面疏水性的變化有相同變化趨勢(shì)，可能是蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的展開使得更多的氨基酸疏水性殘基暴露的原因。鮭魚肌球蛋白總巰基含量在18．5～50．0℃范圍內(nèi)保持穩(wěn)定，超過50．0℃后開始下降。表面活性巰基含量則隨著溫度從18．5～50．0℃升高而逐漸增加，超過50．0℃后則表面活性巰基及總巰基含量均減少［8］。但箭齒鰈肌球蛋白表面活性巰基含量在20～30℃內(nèi)顯著減少，在30℃之后穩(wěn)定［10］。肌球蛋白表面活性巰基含量在低溫加熱的條件下因蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的展開可能會(huì)有所增加，在一定溫度范圍內(nèi)可能因?yàn)楸砻婊钚詭€基結(jié)合形成二硫鍵，從而造成其含量下降。
肌球蛋白與肌動(dòng)蛋白在三磷酸腺苷ATP供能或死后僵直的情況下可結(jié)合形成肌動(dòng)球蛋白。肌動(dòng)球蛋白的熱穩(wěn)定性與肌球蛋白的熱穩(wěn)定有密切的聯(lián)系，且在一定程度上又有所差異。肌動(dòng)球蛋白的表面疏水性隨加熱溫度的增加與肌球蛋白相類似，并可能都是由于蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)，如無規(guī)卷曲的展開造成的［11］，且其展開速率會(huì)因溫度的升高而加快［12］。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的展開與凝聚可能導(dǎo)致其特性的改變。如馬鮫魚肌動(dòng)球蛋白在加熱過程中黏度與Ca2+ATP酶活性均顯著降低［13］，羅非魚的肌動(dòng)球蛋白在42和45℃熱處理?xiàng)l件下產(chǎn)生聚集物［14］，八線馬鲅肌動(dòng)球蛋白則在40℃以上條件下形成不溶性聚集物［15］。羅非魚的肌動(dòng)球蛋白在產(chǎn)生聚集物時(shí)表面活性巰基含量出現(xiàn)最大值，并在95℃加熱條件下減少至50%。與此同時(shí)，總巰基含量隨溫度的升高而減少［14］。八線馬鲅的表面活性巰基含量在50℃以下隨溫度的升高而升高，之后開始下降，在高于50℃條件下有二硫鍵形成［15］。在45℃以上的熱處理中，肌動(dòng)球蛋白多以非共價(jià)鍵形成聚集物，超過75℃則多以二硫鍵形式形成聚集物［14］。
肌漿蛋白的組成較為復(fù)雜，其中主要包括具有生化特性的各種酶類和賦予肌肉顏色特性的色素蛋白［16］等。在高溫條件處理下酶會(huì)因變性失活，但在低溫加熱條件下，部分酶類將保留一定的催化活性，如55℃熱處理后魚肉中仍可檢測(cè)出蛋白酶活性［17］;且經(jīng)55℃加熱10min，魚肉中磷酸酶的活性僅降低為原來的10%［18］。低溫加熱處理過程中的酶催化反應(yīng)必然會(huì)引起魚肉組成和品質(zhì)的變化。肌紅蛋白是主要的色素蛋白。不同結(jié)構(gòu)的肌球蛋白具有不同的熱穩(wěn)定性，ThiansilakulY等通過動(dòng)電勢(shì)分析測(cè)得東方小頭鮪肌紅蛋白的等電點(diǎn)為5．25，氧合肌紅蛋白與高鐵肌紅蛋白的變性溫度分別為61與60℃，即60℃以上的熱處理會(huì)使肌紅蛋白發(fā)生變性［19］。在達(dá)到肌紅蛋白變性溫度前，伴隨溫度的升高和加熱時(shí)間的延長(zhǎng)，氧合肌紅蛋白變得更易氧化和構(gòu)象變化，而高鐵肌紅蛋白卻出現(xiàn)變穩(wěn)定的趨勢(shì)。此外，有研究表明肌紅蛋白會(huì)引起肉制品中脂質(zhì)氧化［20］，羅非魚肌紅蛋白具有促氧化能力，在45℃以下的熱處理對(duì)其促氧化能力不受影響，但更高的溫度則會(huì)導(dǎo)致其促氧化能力的降低。高鐵肌紅蛋白的促氧化能力在68和90℃條件下相差不大，而氧合肌紅蛋白的促氧化能力受溫度的影響則較大［21］。因此，低溫加熱不能有效防止因肌紅蛋白引起的脂質(zhì)氧化，反而可能因溫度的提高加速脂質(zhì)氧化。
肌基質(zhì)蛋白是主要的結(jié)締組織蛋白，其中最為重要的便是膠原蛋白。膠原蛋白的含量與魚肉的質(zhì)地有一定聯(lián)系，低膠原蛋白的魚肉較為柔嫩［22］。膠原蛋白會(huì)在加熱過程中溶解或解鏈，對(duì)魚肉質(zhì)地產(chǎn)生影響［23］。
熱處理必然導(dǎo)致魚肉脂質(zhì)的氧化，其中不同的熱加工形式對(duì)魚肉脂質(zhì)具有不同的影響，如在油煎過程因C16∶0、C14∶0和C22∶0的損失造成飽和脂肪酸含量損失70%，罐裝過程3種脂肪酸損失40%。在微波加熱過程中因C24∶1含量的增加，使得單不飽和脂肪酸含量增加38%［24］。但微波加熱過程中游離脂肪酸含量會(huì)顯著減少，共軛二烯烴的含量增加，過氧化值減少［25］。ω-3不飽和脂肪酸在熱加工過程中損失較大［24］。魚肉脂質(zhì)的過氧化值在煙熏過程中減少，在油煎、烘焙、燒烤加工中則會(huì)增加。在多種熱加工中都會(huì)導(dǎo)致TBA(硫代巴比妥酸)值增加［26］。
魚肉綜合品質(zhì)受熱的變化主要表現(xiàn)在質(zhì)構(gòu)特性、顏色等方面。適當(dāng)?shù)臒崽幚韺?duì)魚肉質(zhì)構(gòu)特性和色澤具有提高作用。如30℃處理的鯉魚具有最好的食用品質(zhì)［27］，熱處理的新鮮草魚在硬度、脆性、彈性和咀嚼性方面都好于生鮮草魚［28］;在60～100℃熱水處理中，熟肉的硬度、凝聚性、彈性和咀嚼性較生肉提高，升高溫度有利于上述質(zhì)構(gòu)指標(biāo)的提高［29］。但品質(zhì)特性會(huì)因魚肉種類的不同而產(chǎn)生不同的變化，如對(duì)虹鱒在30～70℃范圍內(nèi)進(jìn)行熱處理，發(fā)現(xiàn)伴隨溫度的升高其亮度顯著增高，硬度增加［30］。但是通過對(duì)鮑魚沸水蒸煮3h后觀察，發(fā)現(xiàn)無論是垂直切片還是交叉切片獲得的肌纖維與生肉肌纖維相比體積都相對(duì)較大，而彈性和抗拉強(qiáng)度則相對(duì)減?。?1］。加熱會(huì)使魚肉中部分蛋白分解［32］，結(jié)締組織被破壞，從而提高咀嚼特性，在此過程中膠原蛋白的分解與凝膠作用可能會(huì)使魚肉發(fā)亮［33］，提高色澤。KongF．B．等使用121．1℃油浴對(duì)鮭魚加熱發(fā)現(xiàn)其嫩度變化分為快速韌化、快速嫩化、慢韌化、慢嫩化4個(gè)階段，在此過程中當(dāng)85%以上膠原蛋白溶解時(shí)剪切力同時(shí)達(dá)到最低值，并發(fā)現(xiàn)蒸煮損失和皺縮面積與剪切力改變有顯著關(guān)聯(lián)［34］。熱處理使魚肉蛋白疏水區(qū)域暴露，蛋白分子變性或形成聚集物。在此過程中，隨表面疏水作用的提高則會(huì)使蛋白分子持水能力下降，水分與蛋白分子的結(jié)合被破壞，使水分更易流失，且能導(dǎo)致組織蛋白相互收縮，游離脂肪酸則會(huì)發(fā)生聚集或體現(xiàn)一定的乳化作用。但過度加熱會(huì)使魚肉品質(zhì)下降［35］，蛋白的過度變性，風(fēng)味物質(zhì)大量損失，感官特性降低，令人難以接受。
目前有關(guān)熱加工對(duì)魚肉影響的研究總體而言較少。一方面只片面研究魚肉組成中某一種特定組分隨溫度變化的情況，而忽視了各種成分之間的相互影響;另一方面，如何同時(shí)保證水產(chǎn)品感官品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)尚未進(jìn)行研究。結(jié)合目前水產(chǎn)加工的現(xiàn)狀而言，水產(chǎn)品的熱處理與冷處理研究應(yīng)耦合起來，并不僅單純地研究冷或熱處理后的影響，而應(yīng)復(fù)合考慮連續(xù)的冷熱處理對(duì)魚肉的影響，從而提高魚肉的食用品質(zhì)。
一、引言
工程材料與熱處理課程是應(yīng)用型高校機(jī)械類和近機(jī)類各專業(yè)必修的技術(shù)基礎(chǔ)課。根據(jù)應(yīng)用型高校的人才培養(yǎng)方案，本課程從機(jī)械工程的應(yīng)用角度出發(fā)，闡明機(jī)械工程材料的基本理論，系統(tǒng)介紹材料的成分、組織和性能之間的關(guān)系，以及加工工藝對(duì)材料組織和性能的影響。課程的教學(xué)目的是，使學(xué)生在掌握工程材料基本理論和基本知識(shí)的基礎(chǔ)上，具備根據(jù)機(jī)械零件的工作條件和性能要求，進(jìn)行合理的選材與熱處理工藝制定的初步能力。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是該課程主要的教學(xué)環(huán)節(jié)之一。近年來，由于各高校專業(yè)調(diào)整和教學(xué)計(jì)劃的變更，包括本課程在內(nèi)的教學(xué)學(xué)時(shí)被壓縮，其實(shí)驗(yàn)教學(xué)也受到了很大的影響，因此為了適應(yīng)新的教學(xué)形勢(shì)，對(duì)工程材料與熱處理課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革，建立新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，以適應(yīng)當(dāng)前新人才培養(yǎng)方案和教學(xué)計(jì)劃，是勢(shì)在必行的重要研究課題。
二、課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的必要性
（一）課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用和地位
工程材料與熱處理課程實(shí)踐性強(qiáng)，其主要基礎(chǔ)理論及一些專業(yè)理論都是通過實(shí)驗(yàn)并總結(jié)實(shí)驗(yàn)的規(guī)律而建立起來的。實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為重要的課程教學(xué)環(huán)節(jié)之一，對(duì)于學(xué)生加深理解和掌握課程內(nèi)容，了解工程材料的成分、組織和性能之間的關(guān)系，從而初步學(xué)會(huì)典型機(jī)械零件的選材和熱處理工藝制定具有重要的意義；同時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)也是培養(yǎng)應(yīng)用型高校工科學(xué)生工程意識(shí)和創(chuàng)新思維的重要手段。對(duì)于本課程來說，其突出特點(diǎn)是概念多、內(nèi)容雜、知識(shí)抽象，如果不通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生很難掌握課程的基本知識(shí)。例如，對(duì)工程材料的組織，只有在光學(xué)顯微鏡，有的甚至必須在電子顯微鏡下才能觀察到其特性，這是在課堂教學(xué)中無法實(shí)現(xiàn)的。課程中有許多基本結(jié)論，也是建立在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上的。因此，高質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是提高課程教學(xué)質(zhì)量的重要途徑。
（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題
1.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容少。由于學(xué)時(shí)不足，只能開設(shè)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，且兩個(gè)實(shí)驗(yàn)之間缺少有機(jī)聯(lián)系。對(duì)鋼經(jīng)熱處理前后的組織變化沒有直觀的對(duì)比，學(xué)生對(duì)鋼的平衡組織和非平衡組織的概念理解不透。熱處理實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生沒有時(shí)間進(jìn)行金相試樣的磨制，影響了對(duì)金屬材料金相分析方法的掌握和運(yùn)用。
2.學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中缺乏自主性。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生始終處于被動(dòng)狀態(tài)，基本上是教師講，學(xué)生照著做。這種教學(xué)方法，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?dòng)手能力都得不到提高，影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。
3.學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)興趣不高。由于前述原因，使大部分學(xué)生對(duì)本課程實(shí)驗(yàn)缺乏足夠的興趣，主要表現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)課前不預(yù)習(xí)，不看實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書；實(shí)驗(yàn)中操作不認(rèn)真，能不動(dòng)手就不動(dòng)手；實(shí)驗(yàn)報(bào)告不規(guī)范等。此外，筆者對(duì)本課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)作過一次調(diào)查，參加調(diào)查的學(xué)生分別來自機(jī)械制造專業(yè)、材料成形及控制工程專業(yè)和汽車服務(wù)工程專業(yè)，共收回調(diào)查表152份，其主要調(diào)查內(nèi)容及結(jié)果。從調(diào)查結(jié)果可看出，學(xué)生對(duì)該課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)不滿意度很高，說明實(shí)驗(yàn)教學(xué)已到了必須改革的時(shí)候。這就促使我們從2008年開始，對(duì)工程材料與熱處理實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)方法和教學(xué)模式進(jìn)行了根本性的改革，摒棄傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃，建立新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。
三、課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的基本思路
（一）新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的目的
在不增加課程教學(xué)學(xué)時(shí)的前提下，豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；發(fā)揮學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的自主性、能動(dòng)性和創(chuàng)新性，變被動(dòng)為主動(dòng)；提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析能力；使實(shí)驗(yàn)教學(xué)成為課堂理論教學(xué)的重要補(bǔ)充，為學(xué)生學(xué)好工程材料與熱處理課程奠定基礎(chǔ)；培養(yǎng)學(xué)生掌握或了解金屬材料金相分析的基本方法、實(shí)驗(yàn)方案的制訂能力及對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)儀器的試用和保養(yǎng)常識(shí)。
（二）新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的設(shè)置原則
新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式設(shè)置的原則是：實(shí)用性、互動(dòng)性、綜合性和開放性。實(shí)用性就是嚴(yán)格根據(jù)課程教學(xué)大綱要求合理安排實(shí)驗(yàn)，并盡可能結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，使學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)，理一步理解和掌握工程材料的成分、組織和性能之間的關(guān)系，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程、畢業(yè)設(shè)計(jì)及在以后實(shí)際工作中正確選材及安排熱處理工藝打下必要的基礎(chǔ)。互動(dòng)性是指在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，做到學(xué)生和指導(dǎo)教師互動(dòng)，各基本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容之間的互動(dòng)，工程材料與熱處理課程與后續(xù)的各專業(yè)有關(guān)專業(yè)課程之間的互動(dòng)。充分發(fā)揮學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的自主和主導(dǎo)作用，使學(xué)生全面理解實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的要求，克服以往實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分散，各實(shí)驗(yàn)間缺乏有機(jī)聯(lián)系的不足，為以后學(xué)習(xí)專業(yè)課奠定良好的基礎(chǔ)。綜合性實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的重點(diǎn)內(nèi)容。合理設(shè)置綜合性實(shí)驗(yàn)，能使學(xué)生全面、深入地理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)方法，培養(yǎng)和提高學(xué)生制訂實(shí)驗(yàn)方案、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力。開放性是指對(duì)于大部分實(shí)驗(yàn)，教學(xué)計(jì)劃中只規(guī)定基本要求，其實(shí)驗(yàn)名稱、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式均由學(xué)生自行設(shè)計(jì)，學(xué)生還可以自主選擇指導(dǎo)教師，其實(shí)驗(yàn)主要由學(xué)生在課程教學(xué)學(xué)時(shí)外進(jìn)行，通過精品課程網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)預(yù)約系統(tǒng)，學(xué)生可在開課學(xué)期內(nèi)任意時(shí)間進(jìn)行預(yù)約，并完成實(shí)驗(yàn)。
（三）新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的保障措施
為了保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的順利進(jìn)行，從轉(zhuǎn)變教學(xué)管理機(jī)制到實(shí)驗(yàn)室條件的必要改善均須得到有力的保障。在教學(xué)管理方面，打破以往的課程考核模式，允許部分學(xué)生在課程考試結(jié)束后再自主完成綜合性實(shí)驗(yàn)，然后由任課教師給出本課程的最終成績(jī)。同時(shí)為了保證學(xué)生自覺地在課外時(shí)間完成實(shí)驗(yàn)，對(duì)按要求完成實(shí)驗(yàn)并合格者，給予適當(dāng)?shù)莫?jiǎng)勵(lì)學(xué)分，作為學(xué)生完成學(xué)校規(guī)定必須達(dá)到的任選課學(xué)分的組成部分。實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地的擴(kuò)充、實(shí)驗(yàn)儀器的添置以及指導(dǎo)教師的足量配備是新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式順利推行的基本前提。為此我們?cè)鎏砹艘慌鹣囡@微鏡、熱處理加熱設(shè)備、金相試樣制備設(shè)備、數(shù)顯硬度計(jì)（洛氏、布氏、維氏和顯微硬度計(jì)），同時(shí)還添置了金屬材料熔煉爐、多功能輝光離子表面處理設(shè)備、真空加熱爐、萬能磨損試驗(yàn)機(jī)和鹽霧試驗(yàn)機(jī)等。為了滿足學(xué)生自行選擇實(shí)驗(yàn)時(shí)間，除了增設(shè)實(shí)驗(yàn)員，我們采取了任課教師和實(shí)驗(yàn)室專業(yè)指導(dǎo)教師共同負(fù)責(zé)的方法，以確保實(shí)驗(yàn)室全天候開放。
四、改革后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案
經(jīng)過教師討論，并吸收學(xué)生意見，新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案分為三個(gè)模塊：基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、金相互動(dòng)實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)。
（一）設(shè)置基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)
利用有限的課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間，使學(xué)生掌握金相實(shí)驗(yàn)室和熱處理實(shí)驗(yàn)室各種儀器儀表的使用方法和保養(yǎng)方法。增設(shè)“金相分析與熱處理工藝實(shí)驗(yàn)儀器使用方法”實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生完成開放性實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)。
（二）設(shè)置金相互動(dòng)實(shí)驗(yàn)
該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路為：由實(shí)驗(yàn)室的指導(dǎo)教師按照實(shí)驗(yàn)大綱要求事先準(zhǔn)備好各種不同組織的試樣，如各種碳素鋼經(jīng)不同熱處理后的金相試樣、各種鑄鐵的金相試樣、常用合金鋼經(jīng)不同熱處理后的金相試樣、常用非鐵合金金相試樣等。學(xué)生通過網(wǎng)上預(yù)約或口頭預(yù)約，5～6人為一組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)時(shí)每組學(xué)生保證有一名指導(dǎo)教師，通過不同類型試樣的觀察分析和對(duì)比，讓學(xué)生充分了解不同工程材料及經(jīng)不同規(guī)范熱處理后組織的差別，進(jìn)而分析性能上的差別以及造成這些差別的原因。在選取分析試樣類型時(shí)，指導(dǎo)教師要引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己的專業(yè)進(jìn)行選取，以便為后續(xù)學(xué)習(xí)專業(yè)課奠定基礎(chǔ)。如對(duì)于機(jī)械制造和光機(jī)電一體化專業(yè)，要側(cè)重于對(duì)結(jié)構(gòu)鋼和鑄鐵等材料的金相分析和熱處理工藝制定，而對(duì)于材料成形及控制工程專業(yè)的學(xué)生則側(cè)重于對(duì)模具鋼和低碳鋼材料的分析。
（三）設(shè)置綜合性實(shí)驗(yàn)
該實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括典型零件的選材、熱處理工藝的制定和操作、力學(xué)性能測(cè)試、金相試樣制作、金相顯微組織分析、金相照片制作等內(nèi)容。由于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多，時(shí)間長(zhǎng)，學(xué)生主要利用課外時(shí)間完成。要求4名學(xué)生一組，自主選定指導(dǎo)教師，自行確定實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)方法。實(shí)驗(yàn)后寫出實(shí)驗(yàn)總結(jié)或?qū)嶒?yàn)報(bào)告，由指導(dǎo)教師批閱并給出成績(jī)。該實(shí)驗(yàn)可以和學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)項(xiàng)目或科研項(xiàng)目結(jié)合起來完成，其成績(jī)按一定比例計(jì)入工程材料與熱處理課程最終成績(jī)。
五、實(shí)行新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式取得的效果
經(jīng)過兩年多時(shí)間的實(shí)踐，本課程新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式已基本確立，并制定出相應(yīng)的教學(xué)計(jì)劃和實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱。新模式的運(yùn)行也取得了良好的效果，從最近在學(xué)生中進(jìn)行的調(diào)查結(jié)果顯示，學(xué)生對(duì)本課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的滿意度達(dá)到94%。具體來說：
（一）提高了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的興趣和積極性由于新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式建立在以學(xué)生為本的基礎(chǔ)上，特別是綜合實(shí)驗(yàn)全部由學(xué)生自行設(shè)計(jì)，給學(xué)生提供了充分發(fā)揮其主觀能動(dòng)性的平臺(tái)，極大地調(diào)動(dòng)了他們的學(xué)習(xí)興趣和積極性，變“要我學(xué)”為“我要學(xué)”，形成了良好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)氛圍。
（二）收到了良好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，促進(jìn)了課程建設(shè)及教學(xué)質(zhì)量的提高
為了解實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革成果，最近我們對(duì)學(xué)生進(jìn)行了抽查，檢查內(nèi)容為：實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)操作和卷面測(cè)試等。其主要結(jié)果為：實(shí)驗(yàn)報(bào)告全部規(guī)范，成績(jī)達(dá)良好以上的比例為65%；現(xiàn)場(chǎng)操作合格率95%；卷面測(cè)試成績(jī)合格率95%，成績(jī)良好以上的比例為60%。實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的提高，有力地促進(jìn)了課程建設(shè)和課程教學(xué)質(zhì)量的提高。
（三）學(xué)生真正學(xué)到了知識(shí)，提高了動(dòng)手能力、分析問題和解決問題的能力
以往學(xué)生對(duì)各種金屬材料的不同狀態(tài)的組織和性能只是死記硬背，以應(yīng)付考試，而不理解它們之間的相互關(guān)系，所以出現(xiàn)課程一結(jié)束也就全部忘記的普遍現(xiàn)象。從最近兩屆學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)來看，在零件的選材和熱處理工藝制定方面的問題已大大減少，畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量上了一個(gè)新臺(tái)階。
六、結(jié)束語
要提高工程材料與熱處理課程教學(xué)質(zhì)量，為培養(yǎng)新時(shí)期的應(yīng)用型創(chuàng)新人才奠定必要的工程技術(shù)基礎(chǔ)，對(duì)課程內(nèi)容設(shè)置、課程教學(xué)模式、教學(xué)方法和手段進(jìn)行改革是迫切要解決的問題。實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革是課程教學(xué)改革的重要組成部分，對(duì)于應(yīng)用型高校，實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革因受實(shí)驗(yàn)條件、課時(shí)等諸多因素影響，比課堂教學(xué)改革更為滯后，難度也更大。以實(shí)用性、開放性、互動(dòng)性和綜合性為原則的改革是我們對(duì)工程材料與熱處理課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革進(jìn)行的初步探索，實(shí)踐證明，這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式以學(xué)生為本，使學(xué)生變被動(dòng)為主動(dòng)，既提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又能充分發(fā)揮其主觀能動(dòng)作用，因此能取得較好的教學(xué)效果。
1以工作過程為導(dǎo)向，重視課程體系改革
1．1教學(xué)中存在的問題
傳統(tǒng)的機(jī)械工程材料及熱處理課程體系，由于追求課程內(nèi)容的完整性，采用傳統(tǒng)的教學(xué)性模式，忽略了該課程與其他課程的相互滲透與關(guān)聯(lián)，導(dǎo)致學(xué)生工程應(yīng)用能力不夠，綜合能力較差。因此，必須重組課程體系，以形成具有應(yīng)用性、綜合性及先進(jìn)性的新課程體系。
1．2合理選擇更新教學(xué)內(nèi)容
基于我們的工作過程，在教學(xué)內(nèi)容的選取上，針對(duì)不同的專業(yè)，以對(duì)綜合能力的要求為依據(jù)來決定課程內(nèi)容的取舍。例如，對(duì)于機(jī)械類的學(xué)生畢業(yè)后主要從事產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造工作，傳統(tǒng)的教學(xué)只注重于材料的選擇與加工環(huán)節(jié)，而在材料科學(xué)發(fā)展日新月異的今天，還應(yīng)學(xué)會(huì)正確處理材料科技進(jìn)展與人類文明及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系，從環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展角度評(píng)價(jià)使用材料。具體教學(xué)時(shí)，在重點(diǎn)介紹鋼鐵材料、有色金屬材料及熱處理等方面內(nèi)容的基礎(chǔ)上，增加了功能材料、納米材料等反映當(dāng)前科技發(fā)展成果的新型材料，使學(xué)生在校學(xué)習(xí)期間能及時(shí)了解本專業(yè)的最新科技發(fā)展現(xiàn)狀，以開拓學(xué)生的視野。
1．3精煉課程內(nèi)容，以“必需夠用”為度
在工作過程中，我們提倡經(jīng)典內(nèi)容簡(jiǎn)練化，并不是通常意義上的刪繁就簡(jiǎn)，更不是降低課程的基本要求，而是通過貫通、滲透、舉一反三的方法，使學(xué)生學(xué)會(huì)思維的過程，掌握應(yīng)用的途徑。例如金屬學(xué)原理部分的核心就是鐵碳相圖，在傳統(tǒng)的教學(xué)中，通過金屬與合金的晶體結(jié)構(gòu)、結(jié)晶相與組織及二元?jiǎng)蚓鄨D、共晶相圖，逐步引出鐵碳相圖。這些內(nèi)容對(duì)材料專業(yè)的學(xué)生是必需的，而對(duì)機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生來說有些并不是必需的。如果直接引入鐵碳相圖，把相圖所需的概念結(jié)合鐵碳相圖進(jìn)行講解分析，一方面可較為準(zhǔn)確地反映“必需夠用為度”的教學(xué)方針，另一方面也可在較短的學(xué)時(shí)內(nèi)加強(qiáng)對(duì)鐵碳相圖的理解應(yīng)用。
2工作過程中采用導(dǎo)學(xué)式教學(xué)模式，重在引導(dǎo)，貴在啟發(fā)
2．1導(dǎo)學(xué)在教學(xué)工作過程中的應(yīng)用
課堂教學(xué)的創(chuàng)新在于最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，因?yàn)榕d趣是最好的導(dǎo)師。導(dǎo)學(xué)式教學(xué)法正是摒棄傳統(tǒng)教學(xué)模式，向素質(zhì)教育轉(zhuǎn)軌的一種教學(xué)方法，體現(xiàn)了以“培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力”為主旨的教學(xué)模式，其最終目標(biāo)是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力，提高課堂教學(xué)質(zhì)量與學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力、實(shí)踐能力及創(chuàng)新意識(shí)的目的。針對(duì)機(jī)械工程材料及熱處理的特點(diǎn)，教學(xué)方法的設(shè)計(jì)應(yīng)該在大綱的指引下，以課本為基礎(chǔ)，以培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力、實(shí)際能力、創(chuàng)新意識(shí)為目標(biāo)，充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用。
2．2導(dǎo)學(xué)教學(xué)模式
導(dǎo)學(xué)模式采用課前導(dǎo)學(xué)，首先是對(duì)知識(shí)點(diǎn)的綜述。使學(xué)生了解所學(xué)知識(shí)的背景與含義，建立起自己的智力模式，找到解決問題的策略，學(xué)生需要知道的、涉及該內(nèi)容的詳細(xì)信息和一些必要的預(yù)備知識(shí)都要反映在其中。課中導(dǎo)學(xué)采用只講基本知識(shí)，少而精，要富有啟發(fā)性，在此基礎(chǔ)上把一部分內(nèi)容留給學(xué)生自學(xué)，有利于訓(xùn)練學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。授課則側(cè)重于引導(dǎo)學(xué)生建立知識(shí)結(jié)構(gòu)，掌握學(xué)習(xí)方法，并關(guān)注理論背景。導(dǎo)學(xué)的課后督導(dǎo)也是課程教學(xué)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。課外學(xué)習(xí)并不意味著教師在學(xué)生學(xué)習(xí)過程中退出，答疑和質(zhì)疑就是教師參與學(xué)生自主學(xué)習(xí)的兩種方式。答疑是教師向個(gè)別學(xué)生解答疑難問題，學(xué)生可以向教師提出學(xué)習(xí)中自己解決不了的問題。質(zhì)疑是教師向?qū)W生提出問題，以便了解學(xué)生掌握知識(shí)的深度、學(xué)習(xí)能力水平和學(xué)習(xí)方法等情況，更好地指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。
2．3導(dǎo)學(xué)教學(xué)環(huán)節(jié)
導(dǎo)學(xué)的過程包括導(dǎo)入、導(dǎo)讀、導(dǎo)議等幾個(gè)過程。導(dǎo)入是課堂藝術(shù)的開始。良好的導(dǎo)入能集中學(xué)生的注意力，調(diào)動(dòng)學(xué)生的求知欲，把他們引入探索知識(shí)奧秘的境界，為后續(xù)各環(huán)節(jié)的順利進(jìn)行打下良好的基礎(chǔ)。導(dǎo)入的方式有多種，在教學(xué)中可根據(jù)教材的不同特點(diǎn)，采取不同的導(dǎo)入方式。如聯(lián)想法、實(shí)驗(yàn)法、問題法和提問法等。導(dǎo)讀法是提高自學(xué)能力的關(guān)鍵。培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，使其掌握好的學(xué)習(xí)方法，是教學(xué)中的一項(xiàng)重要任務(wù)。在教學(xué)中要指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)基本的原理及分析方法，理清知識(shí)結(jié)構(gòu)，重視新、舊知識(shí)的聯(lián)系和遷移，注重理論和實(shí)踐的結(jié)合。導(dǎo)議法是課堂藝術(shù)的高潮。導(dǎo)議最突出的特點(diǎn)是運(yùn)用啟發(fā)式教學(xué)，以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，圍繞中心議題展開討論。
3以工作過程為導(dǎo)向，讓實(shí)踐教學(xué)貫穿課程主線
3．1豐富課堂中的實(shí)驗(yàn)演示，工作中加強(qiáng)直觀教學(xué)
機(jī)械工程材料及熱處理這門課中，一些基本概念和規(guī)律都具有非直觀性的特點(diǎn)，以往的抽象講述，常導(dǎo)致學(xué)生對(duì)理論不理解，甚至聽不進(jìn)。因此，教學(xué)中盡可能想辦法進(jìn)行一些演示性實(shí)驗(yàn)，這對(duì)于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣很重要。如講到金屬結(jié)晶的過程時(shí)，由于金屬或合金不透明，無法直接觀察其結(jié)晶過程，學(xué)生缺乏直觀認(rèn)識(shí)，對(duì)于形核和晶核長(zhǎng)大兩個(gè)過程似懂非懂?？紤]到晶體都有共同的結(jié)晶規(guī)律，教師在講述這部分內(nèi)容時(shí)可借以觀察其他透明物質(zhì)如鹽類晶體的結(jié)晶，來幫助學(xué)生了解金屬結(jié)晶的過程。例如，在玻璃片上滴一滴飽和氯化鉀溶液，然后放在投影儀上同學(xué)生一起觀察它的結(jié)晶過程。隨著液體的蒸發(fā)，結(jié)晶首先從液滴的邊緣處開始，逐漸向中間擴(kuò)展。結(jié)晶的第一階段是在液滴的最外層形成一圈細(xì)小的等軸晶體，然后以這些等軸晶為核心開始向各個(gè)方向生長(zhǎng)柱狀晶。那些向液滴中心生長(zhǎng)的柱狀晶由于容易及時(shí)得到液體的補(bǔ)充，發(fā)展較快。晶體除了向液滴中心生長(zhǎng)外，在垂直于柱狀晶主軸的方向上還會(huì)長(zhǎng)出二次、三次晶軸，形成了典型的平面柱狀樹枝晶。隨著結(jié)晶過程的進(jìn)行，最后在液滴的中心部位形成不同位向的等軸狀樹枝晶。鑄錠的結(jié)晶過程和組織與此實(shí)驗(yàn)非常相似。通過這樣一個(gè)演示性實(shí)驗(yàn)，可使學(xué)生在課堂上注意力高度集中，在饒有興趣之中加深了對(duì)金屬結(jié)晶規(guī)律及一些重要概念的理解。教師在教學(xué)過程中通過這種邊講授理論知識(shí)，邊通過實(shí)驗(yàn)演示的方式，使課堂教學(xué)由教師傳遞信息為主的過程變成師生共同對(duì)信息再加工、接受的過程。這樣可極大地增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)可把書本知識(shí)和實(shí)際事物聯(lián)系起來，使學(xué)生比較牢固地掌握課本中的基本理論和規(guī)律，教學(xué)效果可得到明顯地提高。
3．2綜合性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)
實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和方法的改革對(duì)培養(yǎng)綜合型高素質(zhì)人才至關(guān)重要，既是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的重中之重，也是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的難點(diǎn)。為提高學(xué)生在新環(huán)境下工作的適應(yīng)能力和創(chuàng)新能力，實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的重點(diǎn)是加強(qiáng)綜合性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。機(jī)械工程材料及熱處理課程傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容陳舊、方法單一，通常是以演示性、驗(yàn)證性的分散小型實(shí)驗(yàn)為主。我們以提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，形成新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式為中心，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的類型、方法、手段及考核方法進(jìn)行了探索。對(duì)原來的驗(yàn)證性、基本技能型實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行整合、優(yōu)化，增設(shè)綜合型和設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)按照課堂授課內(nèi)容的順序分階段進(jìn)行，授課初、中期做基本技能型、驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，然后安排綜合型實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。
3．3實(shí)訓(xùn)與理論相結(jié)合，實(shí)訓(xùn)中發(fā)揮理論的指導(dǎo)作用
在課程快結(jié)束時(shí)，通常會(huì)安排學(xué)生進(jìn)行鉗工實(shí)習(xí)。這時(shí)可用以往學(xué)生做的錘子演示釘釘子，結(jié)果出現(xiàn)釘子沒釘上而錘子出了凹坑的現(xiàn)象，讓學(xué)生分析原因，從而引出課程中的金屬材料的機(jī)械性能;不同材料在鐵碳狀態(tài)圖中的位置、組織;金屬材料分類;如何通過熱處理改善性能等內(nèi)容。這樣，實(shí)質(zhì)上就把鉗工實(shí)習(xí)內(nèi)容始終貫穿在整個(gè)課程中，而不是孤立地作為一個(gè)內(nèi)容來完成。待課程結(jié)束后再安排學(xué)生鉗工實(shí)習(xí)，讓學(xué)生自己選材、獨(dú)立設(shè)計(jì)零件、完成零件加工，從而鍛煉和檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握的綜合能力，強(qiáng)化和加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解。
4結(jié)語
總的來說，“教學(xué)有法，但無定法”。以工作過程為導(dǎo)向，在教學(xué)實(shí)踐中采用靈活多變的方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，必能取得令人滿意的教學(xué)效果。
1優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容
我校所開《機(jī)械工程材料及熱處理》課程總學(xué)時(shí)為48學(xué)時(shí)，內(nèi)容知識(shí)面廣，涉及金屬學(xué)的基本知識(shí)、鋼的熱處理、機(jī)械工程常用金屬材料（包括碳鋼、合金鋼、鑄鐵、有色金屬、粉末冶金材料）、高分子材料、陶瓷材料及復(fù)合材料、機(jī)械零件選材及工藝路線分析等內(nèi)容。由于教學(xué)時(shí)數(shù)的限制及材料加工技術(shù)的快速發(fā)展，《機(jī)械工程材料及熱處理》無法將目前所有的新材料、新工藝及時(shí)傳授給學(xué)生，必然要在教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行整合優(yōu)化。依據(jù)“厚基礎(chǔ)、寬口徑、綜合交叉、注重實(shí)踐”的課程體系改革原則整合如下：首先，對(duì)于教材中一些理論過強(qiáng)、崗位實(shí)用性較低的內(nèi)容進(jìn)行壓縮，例如，材料的晶體結(jié)構(gòu)和熱處理原理。其次，要重點(diǎn)講授實(shí)際應(yīng)用較多的材料和熱處理工藝，著重培養(yǎng)學(xué)生合理選材和制定熱處理工藝的能力。第三，為適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)的發(fā)展和職業(yè)崗位的需求，要及時(shí)更新和補(bǔ)充新材料、新工藝和新技術(shù)方面的知識(shí)內(nèi)容，例如納米材料、真空熱處理等，這樣使課程體系更完整，而且能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過整合優(yōu)化，本課程的教學(xué)內(nèi)容既保證了《機(jī)械工程材料及熱處理》的科學(xué)性、理論性和系統(tǒng)性，又能培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用材料學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力和創(chuàng)新能力。
2新增設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)教學(xué)是教學(xué)過程的重要環(huán)節(jié)，可以幫助學(xué)生鞏固和加深理論知識(shí)，實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，更重要的是通過實(shí)驗(yàn)，全面培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力、創(chuàng)新意識(shí)和團(tuán)隊(duì)精神?！稒C(jī)械工程材料及熱處理》課程原有實(shí)驗(yàn)均屬于簡(jiǎn)單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生沒有參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備，課堂上只是很機(jī)械地模仿和驗(yàn)證，學(xué)習(xí)積極性差，不利于科學(xué)思維的培養(yǎng)。為了克服這些不足，我們?cè)黾恿嗽O(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，可以以一個(gè)簡(jiǎn)單的零件或產(chǎn)品為對(duì)象，通過分析工況條件和失效方式，根據(jù)所學(xué)理論知識(shí)并查閱相關(guān)資料，選擇合理的材料并確定正確的熱處理工藝。在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生成了主體，教師只是指導(dǎo)者，重點(diǎn)考查設(shè)計(jì)方案的可行性，并啟發(fā)學(xué)生完善實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)方案可行后，學(xué)生根據(jù)自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案，準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)材料，熟悉實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備，獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，最后，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。通過增加設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新精神，提高了學(xué)生的工程實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)，還大大提高了設(shè)備的利用率。
3教學(xué)方法改革
傳統(tǒng)的教學(xué)方法是以教師、書本、課堂為中心的應(yīng)試教學(xué)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中主動(dòng)性不高、學(xué)習(xí)效果差。因此，在教學(xué)中我們改變傳統(tǒng)的教學(xué)方法，采用啟發(fā)式、導(dǎo)入式、討論式、案例式等多種形式的教學(xué)方法去引導(dǎo)學(xué)生思考分析各類問題，使學(xué)生由被動(dòng)的單向接受知識(shí)轉(zhuǎn)為主動(dòng)的探索知識(shí)，對(duì)提高教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生分析解決問題的能力起到重要作用。在教學(xué)過程中，教師要善于設(shè)置問題，引導(dǎo)學(xué)生積極思考和學(xué)習(xí)，通過列舉形象生動(dòng)、貼近生活的具體案例來講述教學(xué)內(nèi)容，豐富教學(xué)內(nèi)容，例如，在講授材料牌號(hào)時(shí)，先問學(xué)生：“自行車、汽車上的零件都是用什么材料做的？”這樣，教師就能很自然引出某種材料，然后再問學(xué)生：“為什么每種零件所采用的材料不一樣呢？”經(jīng)過學(xué)生的討論，再和他們一起分析零件的工作狀況和失效方式，正是因?yàn)樗鼈兊男阅芤蟛煌?，采用的材料也就不一樣了，這就是材料的“成分、組織、性能”之間的關(guān)系，貫穿了這根主線，使分散的教學(xué)內(nèi)容系統(tǒng)起來。同時(shí)活躍了課堂氣氛，加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解和掌握。
4教學(xué)手段改革
（1）多媒體教學(xué)+板書。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)是以教師講解為主，輔以少量模型教具以及黑板上畫圖等方式，難以描述清楚微觀、動(dòng)態(tài)的變化過程，如，金屬的結(jié)晶過程，學(xué)生感到抽象、枯燥。采用多媒體教學(xué)圖聲并茂、形象、生動(dòng)、直觀，可以將微觀的內(nèi)容宏觀化，既激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深了學(xué)生對(duì)基本理論的理解，又節(jié)省了教師的書寫時(shí)間，加大課堂教學(xué)信息量，從而提高了教學(xué)質(zhì)量。為此我們采用PowerPoint與Flash兩種軟件制作本課程的課件，但課件畢竟只起輔助作用，在課堂中起主導(dǎo)作用的是教師，多媒體只不過是學(xué)習(xí)和教學(xué)的一種工具，教師教學(xué)觀念、教學(xué)思想的現(xiàn)代化，要遠(yuǎn)勝過技術(shù)手段的現(xiàn)代化。對(duì)于知識(shí)體系的連貫性以及一些重難點(diǎn)而言，還是需要進(jìn)行板書教學(xué)，這樣講解起來，學(xué)生可以很清晰地知道教師的講解思路，對(duì)于問題的理解也就更透徹。為此我們采用的教學(xué)手段為多媒體教學(xué)+板書。在使用課件教學(xué)時(shí)，教師一定要隨時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和信息反饋，根據(jù)所反映出的問題及時(shí)地給予解惑并及時(shí)調(diào)整授課方式和內(nèi)容。
（2）網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)。為了便于學(xué)生課后加強(qiáng)對(duì)本課程的學(xué)習(xí)，拓寬學(xué)生的知識(shí)面，我們利用網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)具有師生互動(dòng)的優(yōu)勢(shì)，體現(xiàn)以人為本自主學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，可以突破時(shí)空界限，延伸課堂空間。使用E-mail或QQ聊天等方式可以實(shí)現(xiàn)教師與學(xué)生之間的一對(duì)一的交流，當(dāng)學(xué)生遇到疑難問題時(shí)可以通過發(fā)送郵件向教師請(qǐng)教，教師收到后可以分別做出回信解答。同時(shí)，為了讓學(xué)生們感到這門課程的重要性，課后給學(xué)生布置一些與時(shí)事相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)作業(yè)，比如：“2008年竣工的鳥巢所用材料的牌號(hào)、性能和熱處理工藝是什么？”推薦他們?nèi)ブ袊?guó)材料網(wǎng)、中國(guó)模具論壇、熱處理論壇等網(wǎng)絡(luò)查找答案，然后在課堂上向全班同學(xué)匯報(bào)，這樣既鞏固了課堂上所講的理論知識(shí)，拓展了學(xué)生的學(xué)習(xí)視野，又鍛煉了學(xué)生的表達(dá)能力。從教學(xué)效果來看，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)作為教學(xué)的補(bǔ)充，不僅可以優(yōu)化教學(xué)模式，而且促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的提高。
5考試方法的改革
課程考核是課程教學(xué)的重要組成部分，學(xué)生可以通過考試，對(duì)學(xué)期所學(xué)課程進(jìn)行系統(tǒng)的、綜合的復(fù)習(xí)；教師也可以通過考試了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，檢查自己的教學(xué)效果。傳統(tǒng)的閉卷考試為了兼顧知識(shí)點(diǎn)的全面性，會(huì)出現(xiàn)許多記憶性考點(diǎn)，使一些學(xué)生平時(shí)不用功，期末進(jìn)行突擊，大量背誦應(yīng)付考試。為了達(dá)到教學(xué)目標(biāo)要求，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用概念、原理分析和解決問題的能力，我們將期末一次終結(jié)性考核成績(jī)?cè)u(píng)定方式改革為：平時(shí)成績(jī)（占50％）＋閉卷期末考試（占50％）的考核方式。平時(shí)成績(jī)是對(duì)學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)的評(píng)價(jià)，包括課后作業(yè)（占總成績(jī)的10％）、課堂提問回答（占總成績(jī)的10％）、網(wǎng)絡(luò)作業(yè)（占總成績(jī)的10％）、實(shí)驗(yàn)（占總成績(jī)的20％）。課后作業(yè)是根據(jù)本課程概念術(shù)語多、內(nèi)容涉及面廣、理論抽象等特點(diǎn)，要求學(xué)生經(jīng)常進(jìn)行訓(xùn)練，才能加深理解和記憶。課堂提問回答主要是了解學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握情況和鍛煉學(xué)生的應(yīng)變能力。網(wǎng)絡(luò)作業(yè)主要培養(yǎng)學(xué)生網(wǎng)上查閱資料、總結(jié)和表達(dá)的能力。實(shí)驗(yàn)是考查學(xué)生的動(dòng)手操作能力。期末考試主要考查學(xué)生的臨場(chǎng)應(yīng)變能力以及對(duì)基本知識(shí)的掌握、熟練和理解的程度，考試內(nèi)容要充分體現(xiàn)教學(xué)大綱的基本要求?？己朔绞降母淖冋{(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，促進(jìn)了學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力、分析與創(chuàng)新能力的發(fā)展。
6結(jié)語
課程改革是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，環(huán)環(huán)相連，環(huán)環(huán)緊扣，不可只改其中一項(xiàng)，而忽略其余。我們學(xué)?！稒C(jī)械工程材料及熱處理》課程的教學(xué)改革從2007級(jí)學(xué)生開始，通過幾年的教學(xué)實(shí)踐，解決了課堂上死氣沉沉、學(xué)生不愿意上課的重大難題，使學(xué)生對(duì)本課程的學(xué)習(xí)由被動(dòng)變主動(dòng)，既掌握了本課程的基本理論知識(shí)，還培養(yǎng)了應(yīng)用知識(shí)、分析問題和解決問題的能力，取得了良好的教學(xué)效果。作為教師，我們應(yīng)不斷總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、相互學(xué)習(xí)和交流，深入實(shí)踐，了解本學(xué)科的前沿知識(shí)和新的生產(chǎn)動(dòng)向，與時(shí)俱進(jìn)，不斷探索新的教學(xué)模式，為社會(huì)培養(yǎng)出更多的高素質(zhì)技術(shù)應(yīng)用性人才。
1.機(jī)械工業(yè)發(fā)展與節(jié)能和污染防治的形勢(shì)
機(jī)械工業(yè)對(duì)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和國(guó)防力量的增長(zhǎng)起著重要作用，占有重要地位。然而，我國(guó)機(jī)械工業(yè)能耗高、資源消費(fèi)大、污染環(huán)境嚴(yán)重、勞動(dòng)保護(hù)薄弱和環(huán)境治理差，我國(guó)環(huán)境污染的70%是由工業(yè)生產(chǎn)造成的，而工業(yè)污染物中的大部分是由各種工藝裝備或各類機(jī)電產(chǎn)品在生產(chǎn)運(yùn)行中產(chǎn)生的。機(jī)械工業(yè)不僅是耗能耗材的大戶，而且也是排污的主要行業(yè)之一。機(jī)械工業(yè)污染防治面臨的形勢(shì)十分嚴(yán)峻，機(jī)械制造過程，特別是熱加工過程，總體來說是資源消費(fèi)密集型行業(yè)，從整體上看，粗放型的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式尚未根本轉(zhuǎn)變，“高消耗、高排放、低效率”的問題仍十分突出。
2.熱處理生產(chǎn)的現(xiàn)狀及其污染類型
目前，全國(guó)各類熱處理專業(yè)廠、熱處理設(shè)備制造廠、熱處理工藝材料生產(chǎn)廠以及主機(jī)廠的熱處理分廠、車間近15000家。熱處理生產(chǎn)過程包含加熱、冷卻及熱處理后的工件清理等多道工序，在這些工序的生產(chǎn)過程中排出的廢氣、廢水、廢渣、粉塵、噪聲和電磁輻射使作業(yè)場(chǎng)所和周圍環(huán)境、大氣、水質(zhì)等產(chǎn)生污染。噪聲污染主要來自設(shè)備的運(yùn)行，油和煤氣的燃燒器、氣動(dòng)設(shè)備、壓縮機(jī)和機(jī)械式真空泵、車間局部抽風(fēng)的大風(fēng)量風(fēng)機(jī)、中頻發(fā)電機(jī)、噴砂機(jī)、噴丸機(jī)；電磁污染主要來自感應(yīng)熱處理及電源設(shè)備的運(yùn)行。這兩種污染因污染范圍小，治理相對(duì)容易。對(duì)噪聲污染可采用一些低噪音設(shè)備及隔音防護(hù)；而對(duì)電磁污染可以采用電磁屏蔽降低對(duì)人員和環(huán)境的污染。熱處理過程對(duì)環(huán)境影響最大污染是空氣和水的污染。對(duì)空氣的污染物有：燃料燃燒產(chǎn)生的煙塵、CO2、CO、SO2、NO2及保溫材料揮發(fā)所產(chǎn)生的粉塵等，特別是煤、重油等一次能源的燃燒過程；淬火介質(zhì)揮發(fā)所產(chǎn)生的CmHn、CO和煙塵等；鹽浴熱處理過程鹽蒸發(fā)所產(chǎn)生的NaCl、BaCl2、NaCN、KCN等；氣體表面滲碳、滲氮等過程所產(chǎn)生的CO2、CO、NH3、HCN等；噴砂、清洗過程中清洗液的揮發(fā)及噴砂形成的粉塵等。對(duì)水的污染主要有：淬火廢油中金屬氧化物以及工件淬火時(shí)從鹽中帶出的BaCl2、HCN等；水基淬火介質(zhì)中有機(jī)物；清洗液中化學(xué)物；鹽渣和廢鹽中NaCl、BaCl2、CN-1等；發(fā)黑、發(fā)藍(lán)或磷化的廢液體等。
3.國(guó)內(nèi)外熱處理節(jié)能環(huán)保現(xiàn)狀的比較
3.1科技政策及科研組織
美國(guó)能源部2004年公布了“美國(guó)2004年熱處理技術(shù)路線圖修訂稿”。為實(shí)現(xiàn)路線圖目標(biāo)和完成眾多的重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目，美國(guó)金屬學(xué)會(huì)熱處理學(xué)會(huì)采取了成立熱處理技術(shù)研發(fā)中心，鼓勵(lì)和組織全行業(yè)企業(yè)參與研發(fā)兩項(xiàng)措施，建立“熱處理高新技術(shù)中心”和“熱加工技術(shù)中心”。其中熱處理高新技術(shù)中心由國(guó)家能源部和其他方面提供研究資金。主要研究如何降低能耗，減少污染，減少?gòu)U品和返修品，控制生產(chǎn)成本以及全面促進(jìn)熱處理行業(yè)繁榮。我國(guó)還未組建類似于美國(guó)的“熱處理高新技術(shù)中心”和“熱加工技術(shù)中心”這樣專業(yè)化的機(jī)構(gòu)來鼓勵(lì)和組織全行業(yè)的企業(yè)共同參與和研發(fā)。并且，科技部和國(guó)家發(fā)改委也沒有設(shè)立相關(guān)的專項(xiàng)基金用于支持高效、精密、節(jié)能、節(jié)材的綠色制造技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用。
3.2生產(chǎn)專業(yè)化及規(guī)?；?
由于歷史原因，我國(guó)的熱處理廠都屬于大而全、小而全、不協(xié)作、封閉型企業(yè)。在一個(gè)工廠里面均設(shè)置了鑄、鍛、電鍍、熱處理、模具制造、供熱采暖、運(yùn)輸?shù)裙灿眯詷O強(qiáng)的車間、工段或班組。因任務(wù)量不足、生產(chǎn)效率低下、設(shè)備的利用率極低造成能耗、物耗、污染增大。以中美兩國(guó)熱處理狀況對(duì)比為例，我國(guó)的專業(yè)化熱處理廠只有美國(guó)的2.86%，生產(chǎn)效率僅為美國(guó)的3.75%，設(shè)備利用率僅為30%，電耗卻比美國(guó)高40%。
3.3熱處理工藝裝備
“十一五”期間隨著航空、國(guó)防工業(yè)的技改和新型民營(yíng)企業(yè)的興起，熱處理生產(chǎn)設(shè)備有了一定程度的更新，但從總體來說，熱處理行業(yè)的工藝裝備仍屬落后，能源利用率低、浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重。應(yīng)通過加大技術(shù)改造的力度來挖掘節(jié)能的潛力。先進(jìn)設(shè)備的制造落后于需求，工藝材料和輔助材料質(zhì)量不高、品種不全。
4.建議及措施
4.1加速中國(guó)熱處理路線圖的制定及組織實(shí)施
以中國(guó)熱處理學(xué)會(huì)和協(xié)會(huì)為中心，強(qiáng)化學(xué)會(huì)和協(xié)會(huì)在熱處理行業(yè)中的基礎(chǔ)研究和先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用的引領(lǐng)作用，在“十二五”及其遠(yuǎn)景規(guī)劃設(shè)想的基礎(chǔ)上，建議盡快建立中國(guó)的熱處理路線圖計(jì)劃。并以中國(guó)熱處理學(xué)會(huì)和協(xié)會(huì)為中心，組織國(guó)內(nèi)相關(guān)研究、生產(chǎn)和應(yīng)用單位，成立相應(yīng)的研究技術(shù)中心和應(yīng)用示范中心，爭(zhēng)取在國(guó)家發(fā)改委、科技部等相關(guān)國(guó)家科技攻關(guān)、支撐計(jì)劃中加大對(duì)高效、精密、節(jié)能、節(jié)材的綠色制造技術(shù)的支持，加大投入力度，設(shè)立相關(guān)基金專門用于支持高效、精密、節(jié)能、節(jié)材的綠色制造技術(shù)的開發(fā)，使中國(guó)熱處理路線圖的制定及組織實(shí)施落到實(shí)處。
4.2加速清潔、節(jié)能、精密、高效的熱處理新技術(shù)推廣應(yīng)用及裝備的研發(fā)
4.2.1真空熱處理技術(shù)
真空加熱是將工件置于正常大氣壓以下的負(fù)壓空間的加熱方法。熱處理加熱用的最高真空度一般不超過10-5Pa。真空加熱不僅能防止工件的氧化和脫碳，而且具有脫脂、脫氣、凈化表面和變形少的特點(diǎn)。
4.2.2離子滲氮和離子滲碳技術(shù)
離子滲氮和離子滲碳是將置于低壓容器內(nèi)的工件在輝光放電的作用下，帶電粒子轟擊工件表面，使其溫度升高，實(shí)現(xiàn)所需原子滲入表層的化學(xué)熱處理方法。
4.2.3感應(yīng)加熱熱處理技術(shù)
感應(yīng)加熱是利用電磁感應(yīng)的原理，使工件表面產(chǎn)生渦流而被加熱。其特點(diǎn)是加熱速度快、易控制、工件表面氧化和脫碳少、節(jié)約能源、污染少。
4.2.4激光束、電子束、離子束表面技術(shù)與表面改性技術(shù)
(表面淬火、重熔、涂層)是利用高能束對(duì)工件的表面快速加熱作用實(shí)現(xiàn)工件表面熱處理，不產(chǎn)生煙塵等污染，屬清潔熱處理技術(shù)。
4.2.5金屬鍍層技術(shù)
刷鍍技術(shù)、熱噴鍍技術(shù)、離子鍍滲技術(shù)是清潔的表面強(qiáng)化技術(shù)。
4.2.6淬火冷卻裝備技術(shù)
以氣淬、水淬、水霧冷卻技術(shù)替代油、聚合物淬火液等淬火。在該方面研究上，上海交通大學(xué)潘健生院士、陳乃錄教授等開發(fā)的淬火冷卻系統(tǒng)具有良好的示范作用。該技術(shù)采用水-空冷卻方式，可以實(shí)現(xiàn)截面厚度600~900mm的塑料模具鋼鍛件的截面硬度差小于3~5HRC。
4.3加速熱處理生產(chǎn)的規(guī)模化
規(guī)模出效益，要徹底解決材料成形加工企業(yè)的污染、能耗問題，就應(yīng)該轉(zhuǎn)換廠家各自解決的觀念，變?yōu)閰^(qū)域內(nèi)集中處理。鑄造、熱處理、電鍍行業(yè)都有同類性質(zhì)問題。建議在有條件地區(qū)建立鑄造、熱處理、電鍍工業(yè)園區(qū)，通過合理規(guī)劃、合理選址，將廠點(diǎn)(特殊產(chǎn)品的配套加工除外)集中在工業(yè)園區(qū)生產(chǎn)，集中管理、集中治污，從根本上解決不達(dá)標(biāo)排放、偷排等現(xiàn)象。
4.4加強(qiáng)法律法規(guī)建設(shè)及執(zhí)法力度
加大《環(huán)保法》、《清潔生產(chǎn)促進(jìn)法》等法律、法規(guī)的宣傳和執(zhí)法力度，理順管理體制，加強(qiáng)污染防治工作的全面和全過程的管理；完善法律、法規(guī)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并加強(qiáng)宣傳和執(zhí)法力度；將污染防治工作納入地方各級(jí)政府部門工作考核的重點(diǎn)；充分發(fā)揮協(xié)會(huì)、學(xué)會(huì)的橋梁和扭帶作用，調(diào)動(dòng)廣大科技人員的積極性和創(chuàng)造性，組織力量加強(qiáng)進(jìn)行污染源的治理和環(huán)保新技術(shù)的科研和推廣。
摘要:在反應(yīng)釜內(nèi)熱處理塑料廢棄物制備有價(jià)值的碳基材料，是廢棄塑料回收利用的有效方法之一。本文介紹利用廢棄塑料作為碳源在反應(yīng)釜內(nèi)制備各種類型的碳基材料的方法和反應(yīng)原理以及在環(huán)境工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)中的重要意義。熱處理廢棄塑料法初步實(shí)現(xiàn)環(huán)境工程專業(yè)本科生對(duì)廢棄塑料資源化利用的認(rèn)識(shí)與理論課程的有效結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
關(guān)鍵詞:塑料廢棄物;碳基材料;環(huán)境工程
固體廢棄物處理與處置作為多學(xué)科交叉的綜合性研究方向，涉及生活垃圾、工業(yè)固體廢物、農(nóng)業(yè)廢物和危險(xiǎn)廢物的處理處置與資源化、管理體系建立以及相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)制定等多個(gè)研究領(lǐng)域［1］。該學(xué)科包括對(duì)固體廢物進(jìn)行管理和污染控制的處理處置技術(shù)以及對(duì)固體廢物作為可再生資源進(jìn)行利用的各類資源化技術(shù)［2］。課程設(shè)計(jì)是指在學(xué)校教育環(huán)境中，使學(xué)生獲得的、促進(jìn)其遷移的、進(jìn)而促使學(xué)生全面發(fā)展的教學(xué)方案，突破了以往只注重知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)積累的局限，把積累、遷移、促進(jìn)學(xué)生發(fā)展等多方面因素作為指標(biāo)。江蘇理工學(xué)院固體廢物處理與處置課程設(shè)計(jì)就是根據(jù)環(huán)境工程專業(yè)特點(diǎn)所開展的實(shí)踐教學(xué)課程。本課程對(duì)學(xué)生根據(jù)社會(huì)生活中提出的問題、分析問題、解決問題等綜合能力的培養(yǎng)有著重要的意義，也是增強(qiáng)學(xué)生對(duì)本專業(yè)知識(shí)的鞏固和應(yīng)用的重要途徑。塑料廢棄物是指日常生活生產(chǎn)中產(chǎn)生污染環(huán)境的廢棄塑料制品。塑料廢棄物的種類較多，常見的有廢棄的塑料包裝、農(nóng)用塑料制品如棚膜等，已經(jīng)成為城市生活垃圾的主要組成部分之一，占城市固體廢棄物的15%20%［3］。對(duì)廢棄塑料的回收利用，既可以保護(hù)地球環(huán)境，還可以實(shí)現(xiàn)資源再利用，節(jié)約能源。本論文主要介紹反應(yīng)釜的特點(diǎn)、廢棄塑料在反應(yīng)釜內(nèi)熱處理的原理及廢棄塑料資源化利用，闡述反應(yīng)釜內(nèi)熱處理廢棄塑料在固體廢棄物處理與處置課程設(shè)計(jì)中的重要意義。
1反應(yīng)釜熱處理廢棄塑料的特點(diǎn)及其資源化利用的原理
1.1反應(yīng)釜的特點(diǎn)
不銹鋼反應(yīng)釜是熱處理廢棄塑料的基本設(shè)備，它是由一個(gè)完全由不銹鋼組成的密閉的反應(yīng)空間，能夠耐800℃以下的反應(yīng)溫度和1000個(gè)大氣壓的高壓，可以滿足一些難合成材料以及亞穩(wěn)態(tài)材料特殊的合成條件。不銹鋼反應(yīng)在熱處理廢棄塑料過程中有以下特點(diǎn):一是反應(yīng)在一個(gè)密閉的條件下進(jìn)行，反應(yīng)物不會(huì)溢出，得到的產(chǎn)物在一個(gè)密閉的空間內(nèi)冷卻至室溫可以防止氧化。二是在反應(yīng)過程中可以形成高壓的體系有利于亞穩(wěn)態(tài)新材料的發(fā)現(xiàn)。三是反應(yīng)釜可以在較高的溫度和壓力下進(jìn)行，反應(yīng)過程中產(chǎn)生的熱量集中在反應(yīng)釜內(nèi)有利于在較低的溫度下實(shí)現(xiàn)產(chǎn)物的形成和結(jié)晶同步完成，從而有利于減少能耗。四是反應(yīng)過程中無需任何保護(hù)氣體，操作簡(jiǎn)單，安全性較好。
1.2熱處理廢棄塑料制備碳基材料實(shí)現(xiàn)資源化利用的基本原理
將廢棄塑料和其它原料加入到反應(yīng)釜內(nèi)，通過電爐對(duì)反應(yīng)釜進(jìn)行加熱，使反應(yīng)釜內(nèi)的廢棄塑料通過熱處理形成碳原子與其它原料一起發(fā)生新的化學(xué)反應(yīng)形成新的碳基材料。
1.3合成碳基材料的舉例
在反應(yīng)釜內(nèi)熱處理廢棄塑料可以制備不同的碳基材料，主要包括以下部分:1.3.1不同形貌的碳納米材料在反應(yīng)釜內(nèi)550℃利用氫氧化鈣作為脫氟劑水熱處理廢棄聚四氟乙烯可以制備得到直徑為140200nm的非晶碳球，如圖1所示［4］。1.3.2碳復(fù)合材料在反應(yīng)釜內(nèi)利用廢棄聚丙烯、二茂鐵和疊氮化鈉反應(yīng)制備了鐵/碳納米管復(fù)合材料，如圖2所示［5］。1.3.3碳化物納米材料利用硫粉作為誘發(fā)劑，以硅粉作為硅源，廢棄聚乙烯作為碳源與金屬鈉和鎂在反應(yīng)釜內(nèi)發(fā)生還原反應(yīng)制備了碳化硅納米材料，如圖3所示［6］。以過渡金屬氧化物(二氧化鈦、五氧化二釩、五氯化二鈮和三氧化鉬)作為金屬源，廢棄聚四氟乙烯為碳源與金屬鈉在反應(yīng)釜內(nèi)發(fā)生共還原反應(yīng)制備過渡金屬碳化物(立方相碳化鈦、碳化釩、碳化鈮和六方相的碳化鉬)，如圖4所示［7］。
2反應(yīng)釜內(nèi)熱處理廢棄塑料在固體廢棄物處
理與處置課程設(shè)計(jì)中的重要意義江蘇理工學(xué)院環(huán)境工程專業(yè)開展的固體廢棄物處理與處置專業(yè)課程設(shè)計(jì)所使用的反應(yīng)釜內(nèi)熱處理廢棄塑料是固體廢棄塑料資源化利用的方法之一。通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，在反應(yīng)釜內(nèi)回收塑料廢棄物制備有價(jià)值的碳基材料。通過設(shè)計(jì)不同的實(shí)驗(yàn)方案，可以實(shí)現(xiàn)塑料廢棄物的資源化利用，制備不同類型的碳基材料如不同形貌的碳材料、碳化硅半導(dǎo)體材料以及過渡金屬碳化物材料。了解不同類型的廢棄塑料在反應(yīng)釜內(nèi)熱解規(guī)律以及轉(zhuǎn)化機(jī)理。固體廢棄物處理與處置專業(yè)課程設(shè)計(jì)這門實(shí)踐課程能夠提高學(xué)生的動(dòng)手能力，并且把已經(jīng)掌握的理論知識(shí)在實(shí)踐課程中得到應(yīng)用，使學(xué)生的理論知識(shí)得到進(jìn)一步鞏固和豐富。隨著生活水平的提高，高分子塑料用品需求量猛增，然而塑料用品的使用周期較短，同時(shí)由于這些高分子塑料用品在自然界中降解周期非常長(zhǎng)，已經(jīng)成為城市主要固體垃圾的之一。對(duì)廢棄塑料的資源化利用可以保護(hù)環(huán)境還可以節(jié)約資源，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。通過固體廢棄物處理與處置課程設(shè)計(jì)使學(xué)生對(duì)固體廢棄物對(duì)環(huán)境的危害有進(jìn)一步了解，同時(shí)使學(xué)生從理論和實(shí)際的聯(lián)系中去更好地理解和掌握學(xué)習(xí)的內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)分析和解決實(shí)際生活中的問題，從而可以提高學(xué)生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，為社會(huì)培養(yǎng)創(chuàng)新性人才。
3結(jié)語
通過設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方案，利用反應(yīng)釜內(nèi)熱處理廢棄塑料可以把廢棄塑料轉(zhuǎn)變各種有價(jià)值的碳基材料，對(duì)環(huán)境保護(hù)和固體廢棄物的資源化利用有著重要的意義，以上是江蘇理工學(xué)院開展固體廢棄物處理與處置課程設(shè)計(jì)課程的主要原因，教學(xué)實(shí)踐證明，在反應(yīng)釜通過對(duì)固體廢棄塑料物進(jìn)行處理可以制備得到有價(jià)值的碳基材料，可以提高本科生對(duì)固體廢棄物的資源化利用的認(rèn)識(shí)與理論課程的有效結(jié)合，提高學(xué)生的創(chuàng)新思維意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)高素質(zhì)的創(chuàng)新人才。
作者：王良彪 后明蘭 程慶霖 路娟娟 秦恒飛 劉維橋 周全法 單位：江蘇理工學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 江蘇理工學(xué)院社會(huì)科學(xué)處
摘要：針對(duì)薄壁環(huán)鍛件熱處理過程中易發(fā)生變形問題，設(shè)計(jì)了組合式的防變形模具，熱處理前將鍛件放入模具，并置于熱處理框中，有效解決鍛件熱處理變形的難題。實(shí)踐證明，該組合模具不僅能夠防止薄壁環(huán)鍛件熱處理變形，還能用于一定尺寸范圍的薄壁環(huán)鍛件生產(chǎn)。模具適用性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，可為類似鍛件的預(yù)防熱處理變形提供參考。
關(guān)鍵詞：薄壁環(huán)鍛件；熱處理；變形；模具設(shè)計(jì)；應(yīng)力
引言
軋制成形的薄壁環(huán)鍛件，熱處理過程中，由于材料發(fā)生相變、內(nèi)應(yīng)力釋放等原因，熱處理后鍛件容易發(fā)生變形[1]。圖1所示為薄壁環(huán)鍛件結(jié)構(gòu)，材料為GH141，內(nèi)徑?1567mm，壁厚50mm，高度200mm，環(huán)鍛件圓柱度為2mm。環(huán)鍛件熱處理后發(fā)生變形，不能滿足圓柱度2mm要求。設(shè)計(jì)一副組合式的防變形模具，預(yù)防鍛件熱處理后變形，適用于內(nèi)徑?1200～?1900mm的環(huán)鍛件生產(chǎn)。
1模具的工作環(huán)境與使用要求
軋制成形的模具需與制件同爐加熱，且因生產(chǎn)的需求模具需反復(fù)加熱使用[2]；模具加熱冷卻時(shí)會(huì)圖1薄壁環(huán)鍛件結(jié)構(gòu)發(fā)生熱脹冷縮現(xiàn)象，故成形薄壁環(huán)鍛件的模具結(jié)構(gòu)必須保證模具在加熱冷卻時(shí)不發(fā)生松動(dòng)，保證鍛件的成形質(zhì)量[3]。不同鍛件的尺寸不同，所需的模具也不一樣，如果針對(duì)不同尺寸鍛件都設(shè)計(jì)專用的模具，會(huì)給模具的庫(kù)存和制造成本帶來巨大壓力；設(shè)計(jì)通用的模具，適應(yīng)不同尺寸鍛件的生產(chǎn)需求，經(jīng)濟(jì)效益明顯提高。
2模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)
2.1材料選擇
模具材料的選擇需根據(jù)鍛件熱處理及加熱溫度確定；材料選擇參考GB/T8492標(biāo)準(zhǔn)，按照薄壁環(huán)鍛件特點(diǎn)，需選擇可在1200℃以上工作的模具材料，為保證模具工作過程中所有零件的熱脹冷縮一致，所有模具零件采用同種材料制造。
2.2支架與固緊方式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
模具工作時(shí)，模具與鍛件同時(shí)放在熱處理框中，由料框支撐鍛件與模具進(jìn)行加工生產(chǎn)。鍛件成形過程中，加熱冷卻時(shí)會(huì)發(fā)生熱脹冷縮現(xiàn)象，為保證模具緊固的穩(wěn)定可靠，支撐的懸臂、緊固的楔子采用同種材料制造，并且緊固零件需保證在多次反復(fù)加熱冷卻、表面發(fā)生氧化后仍能正常使用[4，5]。根據(jù)薄壁環(huán)鍛件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2所示，模具的支架1加工成環(huán)狀，將支撐制件的懸臂2用楔子3固定于支架1上，懸臂2與制件4用燕尾槽連接，調(diào)整懸臂2的位置即可獲得特定尺寸的模具。懸臂2與制件4的支撐接觸可采用線接觸；為保證鍛件的圓柱度，避免多邊形產(chǎn)生，模具采用6~8根懸臂。生產(chǎn)時(shí)，先將模具的懸臂調(diào)整至鍛件內(nèi)徑尺寸，然后將鍛件置于熱處理框中，再將模具置于鍛件內(nèi)，最后將鍛件、模具與熱處理框同時(shí)放入熱處理爐中進(jìn)行熱處理；鍛件受熱時(shí)因熱脹冷縮變形，此時(shí)懸臂受徑向力的作用，而由于楔子的緊固作用，懸臂保持原狀，達(dá)到防止鍛件變形的目的。楔子的緊固方向應(yīng)與懸臂受力方向相同，模具工作狀態(tài)如圖3所示。
2.3支架與懸臂尺寸設(shè)計(jì)
支架和懸臂是預(yù)防模具變形的重要組成部分，其尺寸根據(jù)鍛件尺寸而定，經(jīng)分析，需使用模具防止熱處理變形的鍛件尺寸直徑在?500~?1800mm，而直徑在?1200~?1800mm的鍛件數(shù)量較多，因此針對(duì)直徑為?1200mm~?1900mm的鍛件設(shè)計(jì)相應(yīng)的組合預(yù)防模具變形。支架直徑為?1000mm的結(jié)構(gòu)如圖4所示?？紤]緊固的需要，支架壁厚取50mm；鍛件的高度在50~200mm，支架高度設(shè)計(jì)為200mm。雖然熱處理變形對(duì)懸臂產(chǎn)生的力不能計(jì)算，但支架壁厚為50mm大于需熱處理的鍛件的壁厚，可以保證支架不會(huì)因受制件變形力而變形。支撐懸臂的位置需根據(jù)鍛件的尺寸進(jìn)行調(diào)整，其長(zhǎng)度受支架尺寸的限制。如圖5所示，為保證鍛件的正常生產(chǎn)，懸臂長(zhǎng)度取500mm，厚度取40mm。懸臂的支撐部分設(shè)計(jì)為弧形，與鍛件為線接觸。對(duì)內(nèi)徑不規(guī)則的鍛件，懸臂支撐部分與鍛件可設(shè)置為點(diǎn)接觸，但應(yīng)保證緊固穩(wěn)定，否則應(yīng)設(shè)計(jì)專用懸臂進(jìn)行生產(chǎn)。2.4模具零件熱處理要求模具零件用鑄造方法制造而成，并按GB/T8492推薦的退火溫度退火后使用；用鍛造方法制造的模具零件按GB/T1221推薦的熱處理工藝處理后使用。
3結(jié)束語
采用薄壁環(huán)鍛件預(yù)防熱處理變形模具生產(chǎn)的鍛件有效解決鍛件熱處理過程中的變形問題。實(shí)踐證明，該組合式模具不僅能夠防止薄壁環(huán)鍛件熱處理變形，還能用于一定尺寸范圍的薄壁環(huán)鍛件生產(chǎn)。該模具適用性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，可為類似鍛件的預(yù)防熱處理變形提供參考。
摘要：文章介紹了緊固件用TB8棒材的生產(chǎn)流程，研究了熱處理制度對(duì)TB8棒材力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明棒材在750℃～830℃保溫0.5h～2h，抗拉強(qiáng)度為800MPa～1000MPa，剪切強(qiáng)度大于570MPa；隨后因時(shí)效溫度的變化，分別可得到1100MPa、1200MPa、1300MPa不同強(qiáng)度級(jí)別的棒材。
關(guān)鍵詞：緊固件；TB8鈦合金；力學(xué)性能
TB8鈦合金屬亞穩(wěn)定β鈦合金，名義成分Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si，國(guó)外對(duì)應(yīng)牌號(hào)為Beta-21S（UNSNumberR58210）。該合金具有優(yōu)良的比強(qiáng)度、焊接性能、抗蠕變性能、高溫抗氧化性能和耐腐蝕性能，同時(shí)經(jīng)熱處理可獲得高強(qiáng)度。TB8鈦合金可以在固溶狀態(tài)和固溶時(shí)效狀態(tài)下使用，固溶狀態(tài)的使用溫度為200℃，固溶后冷成型狀態(tài)的使用溫度為150℃，固溶時(shí)效狀態(tài)的最高使用溫度為550℃[1]。由于優(yōu)異的綜合性能，TB8鈦合金已成為理想的航空航天緊固件用材料[2，3]，并擬納入GJB2219《緊固件用鈦合金棒（線）材規(guī)范》修訂版中。規(guī)范中固溶制度為（780～810）℃保溫（0.5～2）h，空冷；時(shí)效制度為（520～560）℃保溫（8～12）h，空冷。文章通過研究熱處理工藝對(duì)TB8緊固件用棒材力學(xué)性能的影響，為今后該合金的工業(yè)化制備及應(yīng)用提供參考數(shù)據(jù)。
1棒材制備
由于TB8鈦合金含有較多的Mo、Nb等β穩(wěn)定元素，鑄錠采用3次真空自耗電弧爐熔煉制備，鑄錠規(guī)格為直徑φ580mm，化學(xué)成分見表1。鑄錠在β相區(qū)經(jīng)多火次鍛造后，制備為直徑φ150mm、組織均勻的棒材坯料，并進(jìn)行了表面機(jī)加工處理。采用金相法對(duì)TB8相變點(diǎn)進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果為810～815℃。隨后成品棒材制備并未采用傳統(tǒng)的精鍛后軋制工藝，而是采用了效率更高的高速連軋工藝。分2次將φ150軋制為直徑10mm的棒材，單只棒材重量約為25kg。
2熱處理結(jié)果及分析
2.1固溶制度及力學(xué)性能
對(duì)制備的φ10mm棒材，截取試樣后在780℃～850℃分別進(jìn)行7組試樣的固溶處理，溫度間隔為10℃。因棒材規(guī)格小，固溶時(shí)間均采用0.5小時(shí)，冷卻方式采用空冷。同時(shí)在相變點(diǎn)上及相變點(diǎn)下，分別選取800℃及830℃兩個(gè)溫度，固溶時(shí)間從0.5h～1.5h做了固溶試驗(yàn)，固溶時(shí)間間隔為0.5h。固溶處理的具體制度及性能見表2。
2.2時(shí)效制度及力學(xué)性能
選用800℃/0.5h.AC作為固溶制度，時(shí)效溫度在460℃～620℃，時(shí)效時(shí)間為8.5h，進(jìn)行了9組時(shí)效處理，時(shí)效溫度間隔為10℃。同時(shí)在固溶及時(shí)效溫度不變的前提下，對(duì)時(shí)效時(shí)間從6～12分別進(jìn)行了時(shí)效處理，時(shí)間間隔為1小時(shí)。固溶處理的具體制度及性能見表3。
2.3熱處理與力學(xué)性能的分析
由表2可以看出，連軋工藝生產(chǎn)的TB8棒材，在相轉(zhuǎn)變點(diǎn)以上40℃范圍內(nèi)固溶，因固溶時(shí)間短，溫度范圍小，因此晶粒尺寸相對(duì)穩(wěn)定，固溶溫度對(duì)棒材的力學(xué)性能影響很??；在相轉(zhuǎn)變點(diǎn)以下30℃范圍內(nèi)固溶，隨著固溶溫度降低，棒材強(qiáng)度有下降趨勢(shì)，塑性逐漸上升，在此溫度區(qū)間內(nèi)力學(xué)性能并不會(huì)有顯著變化。同時(shí)在相變點(diǎn)附件的溫度區(qū)間內(nèi)延長(zhǎng)固溶時(shí)間，對(duì)于力學(xué)性能并不會(huì)顯著變化。因此在工業(yè)化生產(chǎn)中，小規(guī)格棒材可適當(dāng)減少固溶時(shí)間，有利于經(jīng)濟(jì)型。后期試驗(yàn)證明經(jīng)800℃/0.5h.AC固溶處理的棒材試樣，晶粒度評(píng)級(jí)為7級(jí)，剪切強(qiáng)度為620MPa；冷頂鍛工藝中，鍛后高度與鍛前高度之比為1：3時(shí)，棒材表面無裂紋。完全滿足航空緊固件用棒材的要求。由表3可知，時(shí)效溫度對(duì)棒材力學(xué)性能影響顯著，隨著時(shí)效溫度的降低，強(qiáng)度增加，塑性降低；但延長(zhǎng)時(shí)效時(shí)間并不能對(duì)力學(xué)性能產(chǎn)生顯著影響。通過調(diào)整時(shí)效溫度，可以獲得不同強(qiáng)度級(jí)別的棒材。
3結(jié)束語
（1）TB8鈦合金固溶溫度控制在相變點(diǎn)附近40℃內(nèi)，強(qiáng)度和塑性可得到較好的匹配，強(qiáng)度Rm≥820，延伸率A≥15%，斷面收縮率Z≥15%，且隨著固溶的時(shí)間延長(zhǎng)，強(qiáng)度及塑性不會(huì)有顯著變化。（2）時(shí)效溫度對(duì)TB8鈦合金的抗拉強(qiáng)度影響顯著，在（620-480）℃隨著時(shí)效溫度降低，強(qiáng)度提高，塑性降低。（3）對(duì)于連軋工藝生產(chǎn)的TB8鈦合金緊固件用棒材，通過熱處理可得到強(qiáng)度級(jí)別為1300MPa、1200MPa和1100MP的棒材。
作者：胡志杰 馮軍寧 馬忠賢 王田 單位：寶鈦集團(tuán)有限公司
【摘要】隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提高，工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)在不斷完善與發(fā)展，其中，鋁合金是工程應(yīng)用中最多的，與其他金屬相比，其應(yīng)用過程中的優(yōu)勢(shì)較多，在航空、汽車、建筑等領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。但當(dāng)前的Al-Si合金力學(xué)性能在不斷退化，強(qiáng)度與韌性也大不如以前。本文將對(duì)熱處理工藝對(duì)鋁合金性能的影響進(jìn)行分析，通過分析與檢測(cè)力學(xué)性能，能夠找到最優(yōu)的熱處理方法。
【關(guān)鍵詞】熱處理工藝；鋁合金性能；工業(yè)生產(chǎn)
1實(shí)驗(yàn)材料、設(shè)備以及實(shí)驗(yàn)方法
1.1實(shí)驗(yàn)材料本次實(shí)驗(yàn)使用的材料為ZLG01鋁合金，其中添加了適量的銅與鈰，所占比例分別為4%與0.5%。中間合金型號(hào)為Al-Cu30與Al-ce6。其中，通過自熔獲取的是Al-ce6，使用六氯乙烷作為變質(zhì)劑。1.2試樣制備先將鋁合金添加其中，在ZLG01鋁合金達(dá)到溶解狀態(tài)以后，添加適量Al-Cu與Al-ce合金，作為中間合金，將溫度調(diào)至680℃，穩(wěn)定12分鐘左右以后將各種物質(zhì)攪拌均勻，在保溫10分鐘以后將其拿出放置到金屬模具中冷卻，達(dá)到冷卻標(biāo)準(zhǔn)以后，將試樣取出。1.3固溶處理與時(shí)效分析在鋁合金性能分析當(dāng)中，熱工藝處理制度如下表1、2所示：
2實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
2.1固溶溫度與時(shí)效溫度對(duì)鋁合金力學(xué)性能的影響：為了更直觀表現(xiàn)固溶溫度與時(shí)效溫度對(duì)鋁合金性能的影響，選擇3種不同的固溶溫度，并對(duì)這三種溫度下鋁合金的強(qiáng)度與硬度進(jìn)行比較。下圖A、B、C分別表示三組固溶溫度與時(shí)效溫度變化趨勢(shì)。通過上圖可以看出，當(dāng)固溶溫度達(dá)到540℃時(shí)，大部分的時(shí)效性溫度都已經(jīng)達(dá)到20℃與500℃。表示，經(jīng)過高溫固溶處理后，鋁合金的強(qiáng)度與硬度都相比固溶處理時(shí)的強(qiáng)度與硬度高。為使固溶溫度提升，可以對(duì)原子的擴(kuò)散速度進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而將鋁合金元素全部滲透到基體內(nèi)，在達(dá)到冷卻指標(biāo)以后，基體將出現(xiàn)飽和，析出大量的強(qiáng)化相，此時(shí)的強(qiáng)化效水平明顯提升，伴隨著固溶溫度的增大，鋁合金抗拉強(qiáng)度與硬度均得到增強(qiáng)。但是當(dāng)處于相同的固溶溫度狀態(tài)下時(shí)，時(shí)效溫度的差異將對(duì)不同鋁合金試樣的抗拉強(qiáng)度產(chǎn)生影響。當(dāng)處于500℃的固溶溫度時(shí)，鋁合金試樣抗拉強(qiáng)度與硬度將隨著溫度升高而增強(qiáng)，在175℃時(shí)達(dá)到最大值。當(dāng)溫度達(dá)到200℃時(shí)，粗粒子析出較多，并且強(qiáng)度增加，也使鋁合金的硬度相應(yīng)增加[1]。溫度為150℃時(shí)，粒子析出明顯減少，造成了位錯(cuò)阻礙的減弱，致使鋁合金的強(qiáng)度與硬度下降。時(shí)效性溫度提升，合金硬度又有所提升，達(dá)到200℃時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)硬度下降。這是因?yàn)榇藭r(shí)有非常多的合金要素已經(jīng)滲透到了集體內(nèi)，只有更高的溫度才能將其析出，而200攝氏度顯然不符合最高溫度要求。由上圖C可知，在500℃的固溶狀態(tài)下，溫度的升高能夠使沖擊韌性出現(xiàn)緩慢下降趨勢(shì)，但隨后又馬上恢復(fù)到上升的狀態(tài)。這是因?yàn)樵嚇赢?dāng)時(shí)正處于比較低的時(shí)效狀態(tài)溫度，元素析出量相對(duì)較少，并使錯(cuò)位運(yùn)動(dòng)阻礙減少，具有顯著的塑性效果與抗沖擊韌性。當(dāng)溫度為175℃時(shí)，有大量的粗粒子開始析出，并處于分散狀態(tài)，錯(cuò)位運(yùn)動(dòng)阻力也增大，促使鋁合金的強(qiáng)度與硬度增強(qiáng)，但韌性卻在降低；當(dāng)處于200℃開始析出粗相粒子時(shí)，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)效果明顯增強(qiáng)，這時(shí)，鋁合金試樣的韌性得到提升；當(dāng)固溶溫度處于520℃與540攝氏度時(shí)，韌性開始出現(xiàn)下降趨勢(shì)。[2]這時(shí)因?yàn)?，此時(shí)的合金元素在基體當(dāng)中遇到高溫出現(xiàn)析出，造成合金強(qiáng)度增大，而韌性降低的情況。
3結(jié)語
在保溫時(shí)間不變的情況下，固液處理溫度越高，鋁合金元素就越多，會(huì)使固溶飽和度增大，還能夠伴隨著時(shí)效性溫度的增加，析出的第二相明顯增多，抗拉強(qiáng)度增強(qiáng)，沖擊韌性減弱。當(dāng)固溶溫度為520℃，固溶時(shí)間3小時(shí)，時(shí)效溫度175℃時(shí)為最佳的合金熱處理工藝方案。
作者：何奇 單位：陜西理工學(xué)院
0引言
在設(shè)計(jì)過程中壓力容器會(huì)存在一些不可避免的問題：過度的冷加工工藝如冷矯形、冷卷等導(dǎo)致壓力容器冷作硬化。焊接導(dǎo)致壓力容器焊縫區(qū)性能和組織。焊接產(chǎn)生的殘余應(yīng)力及相關(guān)應(yīng)力導(dǎo)致腐蝕裂紋。
1壓力容器設(shè)計(jì)過程中的問題
在設(shè)計(jì)過程中壓力容器會(huì)存在一些不可避免的問題：過度的冷加工工藝如冷矯形、冷卷等導(dǎo)致壓力容器冷作硬化。焊接導(dǎo)致壓力容器焊縫區(qū)性能和組織。焊接產(chǎn)生的殘余應(yīng)力及相關(guān)應(yīng)力導(dǎo)致腐蝕裂紋。壓力容器在焊接工序中，由于焊接件在相鄰區(qū)域易造成急劇溫度梯度，引起鐵素體鋼或類似材料內(nèi)不均勻的塑性應(yīng)變，導(dǎo)致材料的屈服應(yīng)力在隨后的冷卻工序中超過屈服點(diǎn)的殘余應(yīng)力。此外，上述殘余應(yīng)變既有熱力工序的原因（主要是焊接工序產(chǎn)生的）也有機(jī)械工序產(chǎn)生的（主要是冷矯形、冷卷等冷加工）。也就是說，在壓力容器設(shè)計(jì)加工的最后產(chǎn)品里面存在殘余的彈性應(yīng)變場(chǎng)，并需要承受其帶來的彈性殘余應(yīng)力。而這些殘余應(yīng)力會(huì)極大的影響產(chǎn)品的使用性能。
2壓力容器的熱處理種類介紹
熱處理作為恢復(fù)和改善金屬性能的有效辦法，目前的分類很多，分類也較不統(tǒng)一。壓力容器的熱處理主要有四種：改善鋼材性能的熱處理，焊后熱處理，恢復(fù)鋼材性能的熱處理，焊后的消氫處理。本文主要針對(duì)焊后熱處理，這是在壓力容器設(shè)計(jì)中應(yīng)用最為廣的一種處理方法來進(jìn)行分析討論。
3壓力容器設(shè)計(jì)中的焊后熱處理
3.1PWHT的目的
壓力容器設(shè)計(jì)PWHT的目的主要有以下五個(gè)方面：（1）降低焊接工序產(chǎn)生的參與應(yīng)力；（2）穩(wěn)定鋼材的尺寸和形狀，減少鋼材畸變，使壓力容器保持穩(wěn)定；（3）改善鋼材和焊接區(qū)的性能，如，提高焊縫處材料的塑性；降低焊縫熱影響區(qū)的硬度；提高鋼材的斷裂韌性；改善鋼材的疲勞強(qiáng)度；提高冷成型工序中鋼材降低的屈服強(qiáng)度；（4）提高鋼材抗應(yīng)力、抗腐蝕的能力；（5）排出焊接區(qū)域的氫或其它有害氣體，防治產(chǎn)生裂紋。
3.2PWHT的必要性
壓力容器有無進(jìn)行PWHT的必要，需要在設(shè)計(jì)上進(jìn)行明確規(guī)定，目前壓力容器的相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范要求必須進(jìn)行PWHT。經(jīng)上文分析可知，焊接過的壓力容器，在壓力容器設(shè)計(jì)加工的最后產(chǎn)品里面存在殘余的彈性應(yīng)變場(chǎng)，即其帶來的殘余應(yīng)力。一旦焊縫中進(jìn)入氫，氫會(huì)與這些殘余應(yīng)力相結(jié)合，導(dǎo)致焊縫的熱影響區(qū)脆化，產(chǎn)生延遲裂紋和冷裂紋。此外，若壓力容器內(nèi)的殘余靜應(yīng)力與鋼材的腐蝕效果結(jié)合時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生裂紋狀腐蝕，也就是應(yīng)力腐蝕。壓力容器是否要PWHT，需從鋼材的尺寸、用途、工作條件、所用材料的性能等多方面進(jìn)行綜合考慮來決定。但是若有以下6項(xiàng)所列情形的，均應(yīng)考慮PWHT：（1）壓力容器的使用條件較為苛刻；（2）壓力容器厚度超過常規(guī)的焊制壓力容器；（3）壓力容器對(duì)尺寸及穩(wěn)定性要求較為苛刻；（4）壓力容器需要由淬硬傾向高的鋼材制造；（5）壓力容器有裂紋狀腐蝕危險(xiǎn)；（6）其它有專門規(guī)定的壓力容器。在焊接鋼材料的壓力容器時(shí)，靠近焊縫的區(qū)域容易達(dá)到屈服應(yīng)力，這種殘余應(yīng)力與奧氏體組織的轉(zhuǎn)變有關(guān)。根據(jù)相關(guān)研究表明，想要消除焊接后產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，需要采用的回火溫度是650℃。隨著鋼的溫度變高，屈服強(qiáng)度會(huì)降低，鋼材的彈性形變轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄孕巫?，?shí)現(xiàn)應(yīng)力松弛。而且加熱的溫度越高，鋼材的殘余應(yīng)力消除的越多。但由于溫度過高時(shí)鋼材表面會(huì)出現(xiàn)氧化，并且PWHT溫度原則上不能高于鋼材原來的回火溫度，因此一般設(shè)定PWHT溫度為比原回火溫的溫度低30℃，這一點(diǎn)尤為重要。
3.3消氫處理
焊接后的消氫處理，指的是在完成焊接后，在焊縫區(qū)域鋼材冷卻至100℃之前，所做的低溫?zé)崽幚?，一般?guī)定消氫處理的溫度為200-350℃，并保持溫度2-6個(gè)小時(shí)。焊接后的消氫處理目的是為了加快排除焊縫及熱影響區(qū)中的氫或其它有害氣體。消氫處理對(duì)于預(yù)防低合金鋼在之前焊接工序中產(chǎn)生焊接裂紋的效果極好。
3.4消應(yīng)力處理
經(jīng)上文分析可知，在焊接工序中，由于不均勻的冷卻和加熱，以及鋼材自身的拘束，在焊接工序后，鋼材內(nèi)部中會(huì)存在焊接應(yīng)力。焊接應(yīng)力會(huì)極大降低焊接區(qū)域的承載能力，造成塑性變形，如果再嚴(yán)重點(diǎn)還可能破壞壓力容器的整體結(jié)構(gòu)。消應(yīng)力熱處理，指的是將完成焊接的壓力容器置于高溫中，降低其屈服強(qiáng)度，以此消除焊接應(yīng)力。通常有兩種方法：（1）將整個(gè)壓力容器高溫回火，即把壓力容器整個(gè)放到加熱爐內(nèi)，均勻加熱到指定溫度并保持適當(dāng)時(shí)間后進(jìn)行冷卻處理。這種方法可以降低80％～90％的應(yīng)力；（2）將局部壓力容器進(jìn)行高溫回火，即只對(duì)壓力容器的焊縫區(qū)域進(jìn)行高溫加熱后，進(jìn)行緩慢的冷卻處理，降低壓力容器焊接處應(yīng)力峰值，平緩應(yīng)力分布。
3.5PWHT綜合效果的考慮
在通常情況下，PWHT是在需要降低殘余應(yīng)力，并嚴(yán)格限定壓力容器的應(yīng)力腐蝕情況下才會(huì)進(jìn)行。因?yàn)?，從鋼材的沖擊韌性實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，PWHT會(huì)降低熔敷金屬焊接區(qū)域的韌性，有時(shí)PWHT還會(huì)導(dǎo)致焊接區(qū)域晶間開裂。此外，由于PWHT最主要是通過高溫降低材料強(qiáng)度來消除應(yīng)力的，因此在PWHT時(shí)，鋼材有可能因高溫而失去剛性。對(duì)于采取PWHT的壓力容器，在進(jìn)行熱處理前，要考慮好該鋼材在高溫下的性能。
4結(jié)束語
壓力容器PWHT雖然能耗較大，所用時(shí)間長(zhǎng)，但目前在壓力容器設(shè)計(jì)中它是唯一一個(gè)被各方都認(rèn)同的消除焊接處殘余應(yīng)力的方法。當(dāng)然，壓力容器PWHT也不是完美的，在考慮是否對(duì)壓力容器進(jìn)行熱處理時(shí)，要綜合比較它的有利與不利兩個(gè)方面，分析制造壓力容器的鋼材是否能承受長(zhǎng)時(shí)間的高溫而不降低其性能，分析所耗能量與時(shí)間是否與消除殘余應(yīng)力所得收益成正比，應(yīng)選用哪種熱處理方法等，待詳細(xì)分析后，再做出合理決定。
作者：董海濤 楊健 單位：江蘇中圣高科技產(chǎn)業(yè)有限公司 南京三方化工設(shè)備監(jiān)理有限公司
隨著我國(guó)建筑行業(yè)的飛速發(fā)展，對(duì)鋁合金型材的需求越來越大。但目前我國(guó)鋁合金型材的質(zhì)量不是很高，例如鋁合金力學(xué)性能難以達(dá)到高的承載要求，因此在成分控制和熱處理工藝上有待進(jìn)一步改善［1］。對(duì)于6XXX系合金，主要通過固溶和時(shí)效強(qiáng)化效果，同時(shí)控制再結(jié)晶組織特別是晶粒形態(tài)和織構(gòu)來實(shí)現(xiàn)板材性能的各向同性［2］。再結(jié)晶形成的最終組織取決于再結(jié)晶之前板材組織中第二相粒子的大小、分布以及亞結(jié)構(gòu)?？刂茻崽幚砉に囘^程，合金相的析出可顯著改善合金的再結(jié)晶行為和結(jié)晶織構(gòu)。目前6061鋁合金多采用人工時(shí)效熱處理［3］，此工藝可獲得較高的強(qiáng)度，但塑性不佳，因此有必要對(duì)其熱處理工藝進(jìn)行改進(jìn)以提高塑性。本文通過研究固溶、時(shí)效熱處理后6061合金的顯微組織、相結(jié)構(gòu)、顯微硬度、沖擊性能等，探討固溶、時(shí)效處理對(duì)6061鋁合金組織與性能的影響。
1試驗(yàn)材料及方法
本試驗(yàn)所采用的材料為6061-T6鋁合金，其名義化學(xué)成分見表1。用線切割法將6061鋁合金板材切割成60mm×20mm×6mm的試樣，將其放入10kW的SX-10-12型箱式電阻爐內(nèi)，按表2所擬定的工藝方案進(jìn)行熱處理。然后分別從不同熱處理后鋁合金上截取金相和沖擊試樣，進(jìn)行組織觀察、顯微硬度測(cè)試及沖擊試驗(yàn)。
2試驗(yàn)結(jié)果與分析
2．1顯微組織
6061鋁合金主要由α(Al)+β(Mg2Si)二相共晶體組成［4］。固溶處理可以得到過飽和α固溶體，由于抑制了β相的析出，因而能獲得較好的塑性和可旋壓性［5］，隨后的時(shí)效使β相析出。圖1為未經(jīng)熱處理以及僅固溶處理后的6061-T6鋁合金顯微組織。由圖1(a)可以看出，未經(jīng)熱處理的6061鋁合金組織為略微被拉長(zhǎng)了的等軸晶粒，其灰色部分為α(Al)，黑色部分為α+Mg2Si共晶組織。由圖1(b)可以看出，經(jīng)過535℃×4h固溶處理后的6061合金顯微組織中看不到第二相粒子，表明第二相已基本溶入固溶體中，同時(shí)晶粒形狀與固溶處理前相比發(fā)生了變化，為較大尺寸的等軸晶粒。圖2為不同固溶溫度，相同時(shí)效工藝處理后的6061合金顯微組織，從圖2中看不出析出相顆粒的差異，但535℃固溶的基體相晶粒尺寸較均勻(圖2(b))，而高溫565℃固溶時(shí)合金組織中晶粒發(fā)生了一定程度的長(zhǎng)大(圖2(c))。圖3為同一固溶條件下不同溫度時(shí)效后合金的顯微組織，從圖3(b)可以看出，535℃×4h固溶+180℃×3h時(shí)效后的6061鋁合金顯微組織中析出相顆粒尺寸最小，隨時(shí)效溫度的升高，基體相發(fā)生一定程度的長(zhǎng)大。
2．2硬度測(cè)試結(jié)果與分析
硬度測(cè)試采用HV0．1S-1000數(shù)顯式顯微硬度計(jì)，載荷砝碼為100g，保壓時(shí)間為10s。測(cè)得未經(jīng)熱處理、經(jīng)535℃×4h固溶處理、經(jīng)535℃×4h固溶+180℃×3h時(shí)效處理后的6061鋁合金平均顯微硬度分別為74．81、80．99、107．90HV0．1。相同時(shí)效條件，在不同固溶溫度下保溫一定時(shí)間;相同的固溶條件，在不同時(shí)效溫度下保溫一定時(shí)間，6061鋁合金顯微硬度變化趨勢(shì)分別如圖4(a)和(b)所示。由圖4(a)的硬度變化趨勢(shì)可知，隨著固溶溫度的升高，硬度先達(dá)到峰值而后降低。這是由于固溶溫度升高，增加了鋁合金中過飽和固溶體的濃度，從而提高固溶強(qiáng)化效果。但隨固溶溫度的繼續(xù)升高，合金中晶粒尺寸發(fā)生了長(zhǎng)大，從圖2(b)、(c)可以看出，565℃固溶比535℃固溶時(shí)的晶粒尺寸要大些，所以硬度降低較明顯。由圖4(b)的硬度變化趨勢(shì)可知:隨著時(shí)效溫度的升高，硬度先達(dá)到峰值而后降低，這是由于強(qiáng)化效果是先隨析出相數(shù)量的增加而增加，當(dāng)強(qiáng)度達(dá)到峰值后繼續(xù)提高時(shí)效溫度，晶粒會(huì)粗化并逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)棣?相和β相，強(qiáng)化效果大大降低，合金的硬度也開始下降。
2．3沖擊試驗(yàn)結(jié)果與分析
材料在沖擊載荷作用下，位錯(cuò)在材料內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)受到強(qiáng)化相的阻礙，引起強(qiáng)化相周圍的位錯(cuò)塞積以及應(yīng)力集中，高速?zèng)_擊載荷在使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，使晶體溫度升高，致使材料的韌性改變［6］。經(jīng)不同熱處理的試樣，測(cè)得的沖擊吸收能量如表3所示。由其中數(shù)據(jù)可看出，經(jīng)熱處理試樣的沖擊吸收能量均比未熱處理的試樣的沖擊吸收能量高很多，表明熱處理能明顯提高6061鋁合金的沖擊性能。對(duì)2號(hào)～7號(hào)試樣的沖擊吸收能量進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)，6061鋁合金的沖擊性能對(duì)其固溶溫度和時(shí)效溫度的敏感性不強(qiáng)。
2．4綜合分析
6061鋁合金主要由α(Al)+β(Mg2Si)二相共晶體組成。熱處理后基體中含有粗大的α-AlFeMgMn相，還有一些含Cr和Mn的棒狀相和亞微米級(jí)的Mg2Si平衡相。固溶處理時(shí)，Mg2Si固溶于基體中，但α-AlFeMgMn相和短棒狀相保留下來，合金的硬度有所提高。固溶+時(shí)效處理后，硬度明顯提高。在較低溫度時(shí)效，由于原子活動(dòng)能力相對(duì)較弱，過飽和固溶體Mg2Si脫溶速度較慢，所得到的硬度較低。隨時(shí)效溫度的升高，原子活動(dòng)能力增強(qiáng)，Mg2Si脫溶速度加快，在時(shí)效硬化曲線上出現(xiàn)時(shí)效峰值［7］。在脫溶初期形成不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，形成GP區(qū)的擴(kuò)大［8］，不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)消失，Mg2Si質(zhì)點(diǎn)開始趨于規(guī)則排列，形成有序化富集區(qū)［9］，當(dāng)形成θ過渡相時(shí)，硬度達(dá)到最大值，最后隨著沉淀相Mg2Si聚集長(zhǎng)大，硬度逐漸下降。關(guān)于固溶溫度對(duì)顯微組織的影響，開始隨著固溶溫度的升高，Mg2Si能夠更充分地溶入鋁合金基體，所以在535℃時(shí)的固溶程度要大于505℃。溶質(zhì)原子對(duì)位錯(cuò)釘扎，增加位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力，進(jìn)而發(fā)生固溶強(qiáng)化。隨后進(jìn)行的時(shí)效處理，使溶質(zhì)原子析出形成第二相，在位錯(cuò)繞過或切過第二相時(shí)，臨界切應(yīng)力增大，產(chǎn)生異相強(qiáng)化，導(dǎo)致6061鋁合金硬度和韌性增加，當(dāng)固溶溫度為565℃時(shí)，鋁合金晶粒長(zhǎng)大傾向嚴(yán)重，進(jìn)而導(dǎo)致其硬度和韌性降低。
3結(jié)論
1)固溶和時(shí)效處理均能明顯提高6061鋁合金的沖擊韌性。2)同一時(shí)效條件下，該鋁合金在不同固溶溫度下保溫，隨固溶溫度的增加，固溶度增大，硬度提高，但超過一定溫度后，晶粒發(fā)生長(zhǎng)大，硬度減小。同一固溶條件下，6061鋁合金在不同時(shí)效溫度下保溫時(shí)間相同時(shí)，隨時(shí)效溫度的增加，合金硬度和沖擊韌性均呈現(xiàn)先增大后減小趨勢(shì)。3)該鋁合金在固溶溫度535℃，保溫4h，水淬后，時(shí)效溫度180℃，保溫3h時(shí)獲得的組織和性能較好。
作者：張德芬 譚蓋 劉璐 楊陽 陳孝文 陳宇 單位：西南石油大學(xué) 重慶隆鑫壓鑄有限公司
