非金屬材料范文

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

篇1

摘 要： 所有的零件都是由材料組成的，有的是金屬材料，有的是非金屬材料，還有一些特殊材料，在飛機制造中也是一樣，在整個飛機上需要很多金屬材料和非金屬材料，飛機材料中非金屬材料的分類、特點尤為重要，要通過他們的特點和材料結構進行飛機零部件的設計，保證合理利用它們，同時在飛機制造中還應用了復合材料，通過應用不同的材料，使飛機的性能達到更優越。

關鍵詞： 非金屬材料分類、特點、材料結構、復合材料

1.非金屬材料分類、特點

在工程材料中，對材料的分類是金屬材料、非金屬材料、復合材料（如圖1.1），而對于非金屬材料又可以分為有機聚合物和無機材料，而纖維、橡膠、塑料構成了有機聚合物，無機材料包含水泥、玻璃、陶瓷，以上這些材料都是非金屬材料。

而在飛機的制造中，對于非金屬材料是不單獨使用的，它是通過合成復合材料之后，加工成飛機零件，是復合材料基體或者改性材料之一，對于非金屬材料的性能特點就是硬度比較低，但是韌性和彈性較大，同時它的絕緣性能優秀，導熱性低，耐熱性不好，容易融化。

在飛機機艙內最常見的非金屬材料就是塑料，例如行李架、座椅的把手、一些箱柜，它們都是通過塑料制成的，塑料的組成為樹脂、填料、固化劑、增塑劑、阻燃劑、穩定劑，如果塑料按照樹脂分子結構分類，可以分為熱塑性塑料和熱固性塑料，熱塑性塑料在w機內的有機玻璃就是它的成分。

2材料結構

非金屬材料的結構一般是研究高分子材料的結構，高分子材料的結構是大分子鏈結構，而大分子結構鏈的形態有線型、支化型、網狀型，如圖2.1.

一般的結構都是線型的，它可以伸展成直線，所以它的力學性能好，在外力作用下分子可以流動；支鏈這種結構的非金屬材料在熔點升高時候，黏度會隨之增加；而第三種機構的材料硬度好，但脆性較大。

3.復合材料

復合材料的性能如表3.1.

隨著航空航天事業的發展，復合材料的性能的要求也不斷的越來越高，而要是性能高就必須使樹脂的性能提高，5250-2與5208樹脂的比較如圖3.1，這兩個樹脂型號都是作為戰斗機用復合材料的基體，5250-2碳纖維復合材料就有高的壓縮強度，同時5250-2樹脂的彈性也比較高，在美國YF-22戰斗機上使用。

在國內，通過北京航空工藝研究所得研制，T-300/4211體系，它的性能具有耐熱性好，交聯密度大，已經用機進氣道外側壁版上。

結束語

在飛機的制造中還添加了特殊的材料，對于它們的應用，使飛機在設計上更上一個層次，同時非金屬材料對機內部零件是非常重要的，要根據材料本身的分子結構和性能去應用，航空航天復合材料是現今四大材料之一，它也是衡量一個國家制造水平和科技水平的一個指標，同時它不僅應用在航空航天領域，在電子，運動器材等領域應用也非常廣泛。

參考文獻

1.應榮華主編，材料成型原理與工藝，哈爾濱工業大學出版社，2005。

篇2

關鍵詞：傳統無機非金屬材料；水泥；玻璃；陶瓷

無機非金屬材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、鹵素化合物、硼化物以及硅酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽等物質組成的材料。是除有機高分子材料和金屬材料以外的所有材料的統稱。

傳統的無機非金屬材料是工業和基本建設所必需的基礎材料。如水泥是一種重要的建筑材料;各種規格的平板玻璃、儀器玻璃和普通的光學玻璃以及日用陶瓷、衛生陶瓷、建筑陶瓷、化工陶瓷和電瓷等與人們的生產、生活休戚相關。

1 水泥

水泥作為三大建筑材料之一，是最大宗的無機非金屬材料。日前，傳統水泥的生產工藝日趨完善，水泥材料的發展主要表現在高性能水泥基材料、節能型水泥等方面。

1. 1高性能水泥基材料

對水泥材料高性能的要求首先是基于高強。通過降低孔隙率、改善孔結構及孔徑分布可開發出高致密、高強度的水泥基材料，為此，一般可采用以下兒種方法:改變成型方法；摻加超細活性硅質材料，摻加高分了材料;摻加纖維材料，取得了很好的增強和增韌效果，從理論上講，理想的纖維材料是硅酸鈣纖維，它與水泥材料的化學兼容性好，還可起品種作用促進水化;發展新型水泥材料，傳統的硅酸鹽水泥及其衍生品種的強度和耐久性均不夠理想，

1.1.1浸漬水泥基材料

采用高分子聚合物對水泥漿體浸漬，使整個材料非常密實，所得材料的抗壓強度可達240MPa。

1.1.2壓實水泥

根據巖石的成礦機理采用類似于制造陶瓷的熱壓工藝，在100MPa-345M P。的壓力和150°C - 250°C的溫度下獲得了抗壓強度達350MPa- 500MP的水泥材料，使其幾乎與金屬材料媲美。

1.1.3MDF水泥

又稱宏觀無缺陷水泥是指一種綜合性能優異的抗壓強度高達300MPa，抗折強度更高達的200MPa，在電學、磁學、聲學和低溫使用性能方面也有某些性能的新型水泥制品。 MDF水泥抗折強度高韌性好，可用于制造各種管 道尤其是用其他材料不易制作的大直徑管道，及對抗折強度有較高要求的支撐材料。 MDF水泥絕緣性好，體積電阻率和擊穿電壓高，可代替陶瓷、塑料用作力學性能好的經久耐用電絕緣材料； 經微細化處理的MDF水泥，可用作唱片、音箱材料以及制作水泥彈簧等； MDF水泥還有望成為一些金屬材料、木材和陶瓷材料的廉價代用品。

1.2節能型水泥

節能型水泥的生產可通過改變熟料礦物組成、生產少熟料水泥等途徑達到。

1.2.1改變熟料礦物組成：在保證質量的條件下以含鈣量低，形成溫底低的低能耗熟料礦物代替傳統硅酸鹽水泥中的C3S,C3A等高能耗礦物。

1.2.2生產少熟料水泥： 利用堿―礦渣水泥的生產原理，提高混合材摻量，減少水泥用量可大幅度降低水泥生產能耗及成本，同時還可充分利用工業廢渣，如鋼渣、磷渣、鐵合金渣、鉛渣、鎳渣、鋁渣等，還可利用沸石、火山灰等天然或人工火山灰質材料。提高混合村摻量通常對水泥長期強度沒影響，但使凝結變慢、早強下降，采用堿性激發劑充分激發混合材的活性或采用早強劑可彌補這一缺點。

2玻璃

玻璃是另一類傳統的、歷史悠久的無機非金屬材料。傳統的玻璃材料及器皿等工藝技術己基本成熟，玻璃新材料包括醫用玻璃和生物工程玻璃、非線性光學玻璃、光通訊用玻璃、平面集成微光學玻璃、電致變色和光致變色玻璃等。

2.1醫用玻璃和生物工程玻璃

自發明生物玻璃以來，人們發現許多玻璃和微品玻璃能與生物骨形成鍵合，其中一些己應用于臨床，用作牙周種植、人造中耳骨等。日前已經利用玻璃、微品玻璃制備高韌性生物活性金屬，生物活性聚合物等。微品玻璃尤其是多孔微品玻璃可用作生物工程中的載體，用在固定床反應器、固定床循環反應器和流化床反應器上。

2. 2非線性光學玻璃

近年來，非線性光學玻璃，特別是未來全光學裝置所要求的具有高二階極化率X,快的響應時間T和低的光吸收特性的材料研究引人注日。制備方法包括傳統微品玻璃制備法分離了交換法、溶膠―凝膠法和離了注入法。

2. 3光通訊用玻璃

目前利用摻稀土的氟化物光纖制作具有從可見光到中紅外光操作波長帶的纖維激發器和放大器，以滿足超高容量和適應性強的光學網絡系統的需要。

3陶瓷

陶瓷是具有悠久歷史的材料，通常作為陶瓷器、磚瓦、衛生陶器等民用產品用于人們的日常生活，作為工業產品，廣泛用著耐火材料、電絕緣子、磨削砂輪等。

精細陶瓷是相對于傳統陶瓷而言的。它是采用高度精選的原料，具有能精確控制的化學組成，按照便于控制的制造技術制造、加工的，便于進行結構設計的，具有優異特性的陶瓷。精細陶瓷可分為:電了陶瓷、高溫陶瓷、生物陶瓷、結構陶瓷等。

3. 1電陶瓷

電陶瓷可分為導電陶瓷、光電陶瓷、電介質陶瓷等。

導電陶瓷：導電陶瓷有碳和SiC系陶瓷、BaTi03系半導體陶瓷等?？捎米麟娮杵鳌⒏邷赜秒姛犭娮琛崦綦娮杵?、濕敏電阻器、具有開關和存儲功能的非線性電阻器等。光電陶瓷：光電陶瓷制成光敏元件、光電導模元件、光生伏打模元件。燒結CaS多品可作成x射線到紫外線范圍的光檢測器。電介質陶瓷：電介質陶瓷可分為絕緣陶瓷、壓電陶瓷和鐵電陶瓷。

3.2高溫陶瓷

高溫陶瓷與金屬相比，能耐更高的溫度。高溫陶瓷有氧化物系陶瓷和非氧化物系陶瓷。碳化物、硼化物、氮化物等顯示出不同于以往氧化物系陶瓷的性能，成為超高溫度技術領域中的重要材料。

3. 3生物陶瓷

生物陶瓷是用于人體器官替換、修補和外科矯形的陶瓷材料，它己用于人體，近年來發展相當迅速。這類材料卞要包括氧化鋁、烴基磷灰石、生物活性玻璃及生物活性玻璃陶瓷、涂層及可被吸收降解的磷酸鈣陶瓷。

3.4結構陶瓷

結構陶瓷以耐高溫、高強度、耐磨損、抗腐蝕等機械力學性能為主要特征，在冶金、宇航、能源、機械、光學待領域有重要應用。在這些領域中用非金屬代替部分金屬是總的發展趨勢。

結語

未來科學技術的發展，對各種無機非金屬材料，尤其是對特種新型材料提出更多更高的要求。由于對材料科學基礎研究的日益深入，各種精密測試分析技術的發展，將有助于按預定性能設計材料的原子或分子組成及結構形態的早日實現。（鄭州大學材料科學與工程學院；河南；鄭州；450001）

參考文獻：

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（一）碳族元素在周期表中的位置

ⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA

BCNOF

AlSiPSCl

GaGeAsSeBr

InSnSbTeI

TlPbBiPoAt

（二）碳碳元素及其單質的性質變化規律

元素名稱元素符號原子半徑

（nm）主要

化合價單質的性質

顏色、狀態密度

（g·cm—3）熔點

（℃)沸點

（℃）

碳C0.077+2，+4金剛石：無色固體

石墨：

灰黑色固體3.51

2.253550

3652

—3697

（升華）4827

4827

硅Si0．117+2，+4晶體硅：灰黑色固體2.32—2.3414102355

鍺Ge0．122+2，+4銀灰色固體5.35937.42830

錫Sn0．141+2，+4銀白色固體7.28231.92260

鉛Pb0．175+2，+4藍白色固體11.34327.51740

碳族元素化合價主要有+4和+2，C、Si、Ge、Sn的+4價化合物是穩定的，而Pb的+2價化合物是穩定的。

例PbO2有強氧化性

閱讀下列材料，回答有關的問題

錫、鉛兩種元素的主要化合價+2價和+4價，其中+2價錫元素和+4價鉛元素的化合物均是不穩定的，+2價錫離子有強還原性，+4價鉛元素的化合物有強氧化性。例如Sn2+還原性比Fe2+還原性強。PbO2的氧化性比Cl2氧化性強。

（1）寫出下列反應的化學方程式

①氯氣跟錫共熱__________；②氯氣跟鉛共熱__________；③二氧化鉛跟濃鹽酸共熱__________；

（2）能說明Sn2+還原性比Fe2+還原性強的離子方程式______________。

答案：

（1）

①

②

③

（2）

二．碳族非金屬氧化物比較

COCO2SiO2

類別

酸性

氧化還原性強還原性弱氧化性弱氧化性

毒性有毒無毒無毒

反應實例：

酸性：H2CO3>H2SiO3

與堿反應：CO2+2OH—=CO32—+H2OCO2+H2O+CO32—=2HCO3—CO2+OH—=HCO3—

思考：CO2通入NaOH溶液中生成的鹽是什么？

SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O

思考：盛放堿液的試劑瓶為什么不能用玻璃塞？

氧化還原性

三、Na2CO3與NaHCO3的比較

Na2CO3NaHCO3

俗稱純堿（蘇打）小蘇打

溶解性易溶易溶

溶液度Na2CO3>NaHCO3

穩定性穩定不穩定

與酸反應出CO2速率慢（分二步）

CO32—+H=HCO3—

HCO3—+H+=H2O+CO2快（一步）

HCO3—+H+=H2O+CO2

相互轉化

方程式如下：

Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3

NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O

四、知識網絡

（一）碳及其化合物

（二）硅及其化合物

五．硅酸鹽工業

水泥玻璃陶瓷

原料黏土（CaCO3）純堿、石灰石、石英黏土

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關鍵詞：非金屬材料；球壓試驗；測量不確定度評定

引言

非金屬材料各種性能對溫度承受的能力都有一定界限。如在強高溫下，非金屬材料的電氣性能、機械強度及硬度等性能極容易被影響，從而失去其原有的特性。尤其當非金屬材料所處溫度遠遠超過正?？刂品秶鷷r，有些產品的絕緣特性有可能逐漸被瓦解，甚至可能完全喪失殆盡，最終被高溫軟化或完全融化成液態糊狀。往往日常生活中的一系列火災、觸電等安全事故都是因非金屬材料因所處溫度太高，導致其自身固有的機械強度、硬度以及電器性能等逐漸喪失而引發的。目前，我國衡量非金屬材料耐熱性能最主要的方法之一就是進行球壓試驗。為此，文章力圖對非金屬材料進行球壓試驗，以及測量不確定度評定來論證非金屬材料的生產是否合乎國家安全生產標準，從而保障好人們的日常安全。

1 實驗依據的標準和試驗過程

此次球壓試驗的依據標準有GB/T5169.21-2006《電工電子產品著火危險試驗第21部分：非正常熱球壓試驗》中對非金屬材料耐熱性球壓試驗的規定。試驗過程：（1）試驗前將被試樣片在溫度20～35℃之間，相對濕度50～75%之間的恒溫恒濕裝置內至少放置24h。（2）球壓置于烘箱中，烘箱溫度設為80±2℃，在此狀態下穩定24h或達到熱平衡，取二者間小者。（3）從恒溫恒濕箱內取出樣片，置于球壓裝置中，保持表面水平，并向被試樣片表面施加20N的壓力，烘箱溫度保持80±2℃，時間60±2min。（4）把球壓裝置從烘箱移開，取出被試樣片，浸入到水溫為20±5℃的水中2～5s，冷卻6±2mim后從烘箱取出，在2～3min內測量由球面引起的壓痕直徑，并如實做好記錄。

2 試驗數據分析

2.1 評定條件和方法

據研究，影響壓痕直徑評定的因素主要有：測量儀器、測量人員、材料的材質、溫度、材料厚度等。本次測量人員是由專業知識扎實，儀器設備使用熟練、科學，以及測量經驗豐富、高效的試驗人員進行測定。本次采用的測試樣品是無色條狀的聚碳酸酯樣片，標稱尺寸讀取為80×40mm的長度，厚度則為3.0mm且可切割。本次球壓轉置所使用的鋼珠球直徑為5mm，將模擬一定條件下的強高溫環境，并對試驗樣品施加一個垂直其水平表面的20N的壓力，1小時后使用測量儀器觀察鋼珠壓力球在無色透明聚碳酸酯樣片表面的壓痕直徑大小，同時計算出其測量不確定度值，最終評定出非金屬材料聚碳酸酯樣片在強高溫性能的變化。

2.2 測量儀器引入的不確定度

測量儀器是由制造商標注為PEAK，型號規格2034-20的測量顯微鏡。該款顯微鏡刻度放大倍數為20倍，能清晰確定壓痕尺距；根據廠商提供的校準證書不確定度標明為U=0.01mm，k=2的包含因子以及95%置信水平，適用測量不確定度B類方法進行評定。

根據擴展不確定度U=0.01mm，包含因子k=2，計算出標準不確定度：

UE1=0.01/2=0.005mm

2.3 測量人員測量引起的標準不確定度

在滿足重復性條件下，按照以往的球壓試驗經驗，對人員測量的不確定度評定采用A類不確定度方法分量。人員測量不確定度誤差主要是因測量時多次調焦以及頻繁十字線卡邊界時導致，因此要求在同等條件下多次測量數據進行統計評定。本次試驗選擇同一材料，按照標準要求切割為10個樣品，讀取數據測量，得到如下數值：0.882，0.857，0.872，0.843，0.860，0.872，0.855，0.857，0.864，0.862（單位mm）。

10次獨立測量數據平均值計算為：X=0.862

由貝塞爾公式可得：s==0.011mm

實際工作中，要求每個樣品各測量3次取平均值，由以上條件得出人員測量引起的標準不確定度為：

UE2=S/3=0.004mm

3 試驗數據的討論

由于測量顯微鏡儀器與測量人員不確定度等兩個不確定度分量不存在相關性，故兩者測量讀取數據的合成標準不確定度計算為：

Uc=（UE12+UE22）1/2=0.00640mm

合成標準不確定度可估計為正態分布，取包含因子k=2，對應于包含概率約為95%的壓痕直徑測量的擴展標準不確定度計算為：

U（d）=Uc×k=0.013mm

本次非金屬材料聚碳酸酯樣片球壓試驗結果通過壓痕直徑d的顯微鏡測量結果來進行評定，本次壓痕直徑的測量結果由10次不同方向測量數據計算平均值給出：

d=1.76

通過以上球壓試驗壓痕直徑測量結果不確定度的分析、計算表明，影響非金屬材料球壓試驗結果的兩個主要因素是測量人員和測量儀器。然而，經過最終分析，影響測量結果不確定度的因素主要是測量人員對樣片的重復性讀取誤差以及顯微鏡刻度誤差所導致。因此，注重規范對球壓試驗儀器的操作和人員的操作，對于球壓試驗有科學性指導意義。必要時可加強對試驗人員試驗操作培訓和相應的練習，以減小球壓直徑測量結果的不確定度，從而提高非金屬材料耐熱性能評定的精確度。

4 結束語

對非金屬材料進行球壓試驗，如測量數值經評定后在科學合理范圍內，則說明此非金屬材料合乎國家安全生產標準，其在異常高溫下不會因電壓問題導致性能改變，以及引起火災等危險事故。雖然球壓試驗看上去形式簡單，環節不多，然而要得出一個科學、有效的試驗測試結果必須要做到嚴格按照實驗標準，謹遵實驗步驟，徹

底避免試驗過程的任何失誤，以確保試驗完滿成功。

參考文獻

[1]于靜.熱塑性塑膠材料球壓試驗及測量不確定度評定[J].現代測量與實驗室管理，2014，5：13-14.

[2]高金成，靳鎖芳，趙慶亮，等.球壓試驗壓痕直徑的測量不確定度評定[J].現代測量與實驗室管理，2011，3：24-25+34.

[3]王永輝，曹曉曄，陳紅.鋁合金材料布氏硬度試驗的測量不確定度評定[J].物理測試，2015，4：14-16.

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關鍵詞：復合材料；無機非金屬材料；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）44-0130-02

材料是社會文明的一個重要標志，也是當今社會各個國家與地區發展基礎工業和開發新技術、新行業的源泉和動力。新材料的開發和使用，不僅需要材料研究的創新性思維，而且需要材料科學與技術人才的創新精神。當前，隨著材料學的快速發展，將對材料人才提出了更多更高的要求，由原先的單一技術型人才逐步轉變為具有多層次、多學科交叉的復合型人才[1，2]。復合材料學科近年的發展也反映了社會對材料的要求，人們對多功能材料的需求和要求也在不斷提高，這加重了對學習材料人的要求，對于各類材料的結構原理及其制備技術需要更多的了解。無機非金屬材料不僅是復合材料專業的必選課程，而且也是一門材料學科的綜合性課程。該課程主要講解無機非金屬材料的定義、分類，以及無機非金屬材料的共性與個性；無機非金屬材料中原料的制備、配合料的計算、成型、干燥和燒成等生產工藝以及介紹無機非金屬材料現在的發展狀況與研究方向。復合材料專業開設無機非金屬材料課程的目的是讓學生能夠了解無機非金屬材料的基本知識，在學習復合材料專業的同時，拓展自己的學科知識，深化自己的專業領域，這對于增強學生就業競爭能力具有重要意義。

一、復合材料專業開設無機非金屬材料的必要性

無機非金屬材料是一門歷史悠久的學科，在人類發展的歷史上扮演著重要角色。在當今社會，無機非金屬材料在建筑、航空航天、交通、電子科技以及能源等方面有著不可替代的作用，是國民經濟的重要基礎。復合材料作為一門新型學科，需要與其他專業進行交流融合，無機非金屬材料與有機高分子材料、金屬材料并稱為材料界三大材料。通過對無機非金屬材料課程的學習，不僅能夠掌握無機非金屬材料的組織結構特點、制備工藝和性能特點，而且可以將其和復合材料進行對比聯系，從而更加快速地學習復合材料。單一的材料已經不能滿足現在社會的要求，人們更加需要復合型材料，而無機非金屬復合材料的出現適應了社會的要求。例如在石灰漿中摻入麻繩或其他纖維用作涂墻的材料，用鋼筋、水泥、砂、石塊制成鋼筋混凝土，等等，這些都是生活中常見的無機非金屬復合材料，所以在復合材料專業中開設無機非金屬材料，不僅有利于學生學習復合材料，在以后的社會工作競爭中也有很大的作用。

二、復合材料專業開設無機非金屬材料課程的教學現狀

無機非金屬材料課程作為復合材料專業的一門專業必選課，由于它涵蓋了陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料等內容，因此它比復合材料專業中開設的其他課程更加復雜。無機非金屬材料多是離子鍵、共價鍵或離子―共價混合鍵，導致材料的性能及結構特征各有特點，并且制備過程中原料的比例或制備工藝也會對材料產生巨大的改變，學生在學習過程中容易將其混淆，使得教學達不到預料的結果。教學中大多數注重理論教學，不注重實踐教學，讓學生對無機非金屬材料的了解只停留在理論知識。此外，作為一門選修課，學生對其重視程度也沒有復合材料必修課高，在學習過程中態度也會有所下降，學習效率也會降低，那么開設無機非金屬材料課程的初衷也沒有達到。

三、復合材料專業開設無機非金屬材料課程教學方法的探索

（一）教學內容的優化

由于無機非金屬材料課程包含的內容較多，有陶瓷、水泥、玻璃以及耐火材料等內容，如果每一種材料都詳細講解，課時量必然不夠，因此需要以某一種材料為主線，根據無機非金屬材料的相同點和不同點進行穿插講解。此外，在教學過程中由于教學內容較多，往往采用“填鴨式”教學，將所有的知識一股腦的塞進學生的腦中，這樣導致學生不僅沒有了解無機非金屬材料，還對教學內容產生厭倦，所以在教學過程中還要注重知識點的連貫性和層次性，準確把握重難點。在教學過程中可以借助于生活中的事物來幫助記憶，比如可以根據樹的模型，將樹干比作無機非金屬材料的組成、結構和性能。學生通過了解不同的組成，推斷出將會產生怎樣的結構，從而導致相應的性能，這樣可以讓學生抓住材料的本質，學習起來也就得心應手。然后，再由樹干發散到枝干，逐一講解無機非金屬材料課程中水泥、陶瓷、玻璃以及耐火材料的原料和制備工藝等，將內容逐漸具體化，使學生更加輕松地學習無機非金屬材料課程，讓學生由淺入深，逐步了解無機非金屬材料，從而達到掌握無機非金屬材料課程的知識。

（二）教學方法的創新

無機非金屬材料是一門具有較強理論性的課程，因此在課堂教學時，首先要調動學生的學習積極性，讓學生能夠跟著教師的步伐在上課開始提一些簡單的問題，不僅能讓學生快速進入學習狀態，也可以檢驗學生課下的復習情況。其次，記筆記對于學習無機非金屬材料是非常重要的，它不僅可以讓學生建立自己的學習方法，也方便課下的復習。另外，實踐教學是必需的，無機非金屬材料是一門理論與實踐相結合的課程，實踐教學不僅能夠讓學生掌握課本知識，還可以增強學生對無機非金屬材料的理解[3]。實驗是實踐教學的主要途徑，實驗可以培養學生的動手能力，激發學習興趣。托爾斯泰曾經說過：“成功的教學，所需的不是強制，而是激發學生的學習興趣”。此外，課堂多媒體教學的作用也很大，觀看材料的微觀組織結構視頻可以讓學生更加清晰的了解無機非金屬材料的制備過程。

（三）考核方式的改革

學習無機非金屬材料的目的是要讓學生掌握無機非金屬材料的種類、組成、共性和個性，掌握原料的制備過程和原料選擇對無機非金屬材料性能的影響，掌握陶瓷、玻璃和水泥的生產工藝流程等內容。在考核學生的學習結果時往往采用考試的方法，這樣的方法會導致學生死記硬背課本內容，給學生造成巨大的思想負擔，不利于培養學生的學習主動性和積極性，所以考試不是一種好的考核方法。采用論文考核也不是一種好的方法，現如今網絡的發達造成了利用網絡資源抄襲的現象，這樣的考核也不能達到開設無機非金屬材料課程的初衷。學習無機非金屬材料一方面是為了讓學生了解更多的材料學內容，拓展自己的視野；另一方面，通過對無機非金屬材料課程的學習可以更好地學習復合材料，因此，可以將兩者結合起來進行考核。將學生分成若干組，每一組負責完成一種無機非金屬材料設計，最后對每組成果進行評價。這樣既可以檢驗學生對無機非金屬知識的了解，也能開發學生的創新能力，從而真正體現這門課程的教學成果。

四、結語

無機非金屬材料課程一方面能夠讓學生了解無機非金屬材料的基礎知識，另一方面能夠從無機非金屬材料學習中更好地學習復合材料。本文針對當前無機非金屬材料課程在復合材料專業教學中所面臨的問題，結合復合材料專業開設無機非金屬材料的必要性和教學現狀，對教學內容、教學方法和考核方式等方面提出了一些建議，期望以此推進復合材料專業的發展，為國家培養更多優秀的人才。

參考文獻：

[1]孟凡桂.材料化學專業無機非金屬材料課程教學的實踐與探索[J].廣州化工，2010，（38）：205-207.

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【關鍵詞】金屬材料；能源狀況；相關技術

0 引言

人類的發展歷史證明，在人類生存和發展中，主要的物質基礎就是材料，現代文明基礎的重要支柱就是材料工業和能源。材料工業的發展在人類社會發展中占據著比較重要的位置，人們常常將主要的材料體系分為四個：一是金屬材料；二是有機高分子材料；三是無機非金屬材料；四是復合材料等。無機非金屬材料是由比較傳統的硅酸鹽材料形成的，對于現代來說，無機非金屬材料得到了較大規模的擴展，涉及從最早的硅酸鹽領域到現在的碳化物、鹵化物以及磷酸鹽等等多個方面的領域。

1 無機非金屬材料的結構以及特性

無機非金屬材料的相關元素結合力主要分為三種，一是離子鍵；二是共價鍵；三是離子共價鍵的結合。這種化學鍵具有的高鍵較強的特點，就會給材料帶來一些主要的特性，一是熔點高；二是具有較高硬度；三是較強的耐磨損性能；四是很高的強度；五是較好的抗氧化性能，六是良好的導電性能；七是較好的透光性；八是鐵電性能；九是鐵磁性能；十是具有一定的壓電性能。

2 無機非金屬材料的發展

無機非金屬材料主要分為兩大類，一是比較傳統的無機非金屬材料；二是新型無機非金屬材料。傳統的無機非金屬材料主要有四類：一是水泥和一些相關的制品；二是玻璃和一些相關的制品；三是日常能夠遇到的陶瓷；四是電瓷和磨料等等，它們不僅和人們的生活有密切的聯系，同時還和生產有著聯系，也是工業以及基礎建設過程中不能缺少的材料之一。新型無機非金屬材料不僅具有一些比較特殊的功能，同時也是具有一定用途的材料，它是現代新技術和產業、生物工程中都不能缺少的物質基礎，主要有非晶體材料、人工晶體等等。無機非金屬材料都是在高溫的情況下才能夠制成的，產生高溫的主要來源就是能源，由此可以看出，無機非金屬材料在一定程度上和能源相關的工業具有一定的聯系。

3 相關行業技術狀況的分析

隨著人類文明以及科學技術不斷的發展，無機金屬材料工業也在不斷的發展起來，我們主要介紹一下無機非金屬材料在相關能源行業技術狀況。

3.1 陶瓷工業

隨著經濟不斷的發展，先進技術得到了比較廣泛的使用，發展了具有現代技術的窯車式隧道窯，不僅產品的質量得到了比較大的提高，還降低了能源損耗，同時也減少了工人的勞動強度，對生活的環境起到了一定的改善作用，并在窯車的基礎上進行不斷的改造，最后推出了像步進窯以及氣墊窯等等。輥道窯的使用，促進了燒成的速度，輥道窯在進行燒成的過程中，要求也是比較嚴格的，使其實現了全自動控制的相關操作，在一定程度上對人力資源起到了節省的作用。使用高質量的燃料對其進行燒成，并會燒制成高質量的產品，大多數的廠家都會拋棄傳統的燃料，轉而使用比較潔凈低污染的燃料，減少了對環境的污染。

3.2 水泥工業

隨著對水泥生產的工藝進行不斷的改善和發展，產生了充分利用現代技術的科學管理方法，同時制造出新型的干法回轉窯系統，水泥的生產開始朝向高質量、低料消耗和低熱消耗以及低電消耗等方面發展。隨著水泥窯單機生產的規模不斷擴大，產生了一種新的干型法水泥回轉窯生產的相關系統，它在水泥生產的整個過程中占有著比較重要的位置，可以進一步對生產的能耗進行降低，促進了生產效率的提高，符合低消耗生產的發展規律。由此可以看出，傳統的無機非金屬材料已經朝向低污染、高增長的方向發展。

3.3 新型無機非金屬材料

針對新型無機非金屬材料來說，雖然在用量上不是很大，但它所具有的特殊性能會在一定程度上滿足各種比較特殊的需求，隨著經濟和科技不斷的發展，人們對其進行了比較深刻的研究，在一定程度上擴寬了其發展的領域?，F在的使用范圍主要分為：一是納米材料上的應用；二是梯度材料上的應用；三是超導陶瓷材料上的應用；四是電壓陶瓷材料上的應用；五是生物陶瓷材料上的應用以及仿生材料上應用；六是復合新技術材料生的應用等等。

3.4 無機非金屬能源材料

從無機非金屬能源材料和與其相關比較密切的能源工業方面來看，無機非金屬材料在工業上用的主要就是燃料以及電能，燃料主要是在工業的生產上進行應用，電能主要在新型的無機非金屬材料生產的過程中進行有效的應用。相對來說燃料是一次性能源，而無機非金屬行業經常用到的燃料主要是煤、天然氣、以及城市煤氣等等。煤的燃燒會給環境帶來一定的污染，而天然氣對環境污染的程度相對來說是比較小的。

4 總結

大多數的無機非金屬工業在生產的過程中，使用的都是非清潔的燃料，在生產消耗上有較大的浪費，熱效率相對來說也是比較低的，由此可以看出，能源是不能夠進行持續發展的，在一定程度上也會給環境帶來污染。同時生產過程中使用的也是一些不可再生的資源，這樣就會導致資源枯竭的可能，所以要找到一種新的能源進行替補，才能保護我們賴以生存的環境，促進國民經濟健康發展。

【參考文獻】

[1]徐宏，黃偉，程存康，古宏晨.鈦乙二醇鹽的制備及其在聚酯縮聚催化與原位功能復合中的應用[C]//北京：科技、工程與經濟社會協調發展――中國科協第五屆青年學術年會論文集，2004，25（12）：130-138.

[2]吳冬梅.懸浮液進樣電感耦合等離子體原子發射光譜在無機非金屬材料分析中的應用[D].華東師范大學，2007，23（02）：135-140.

[3]靳正國.天津大學材料學院無機非金屬材料系簡介[C]//北京：復合材料：生命、環境與高技術――第十二屆全國復合材料學術會議論文集，2002，28（13）：138-142.

篇7

關鍵詞 卓越工程師；無機非金屬材料工程；實踐教學

中圖分類號：G642 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2014）08-0072-03

目前，工程技術人才培養已提升到國家戰略高度?！秶抑虚L期教育改革和發展規劃綱要（2010―2020年）》明確提出實施“卓越計劃”，探索建立工程技術人才校企聯合培養的新機制，創新工程師培養模式，完善卓越工程師培養體系，以期培養適應我國社會發展需要的工程技術人才 [1]。

洛陽理工學院是一所具有鮮明建材特色的本科院校。無機非金屬材料工程專業作為河南省特色專業，在長期的辦學過程中，一直以為建材行業和地方經濟建設培養優秀人才為己任，工程實踐教學中高校、科研院所與企業廣泛參與，全程監督，重視技術能力的訓練，重視工程素養的發展，培養了一大批“下得去、用得上、留得住”的工程技術人才。本文以無機非金屬材料工程專業為例，根據教育部卓越工程師計劃的培養目標及學校辦學特色和專業建設經驗，對卓越工程師人才培養體系的構建進行研究與探索。

1 卓越工程師的培養模式

國外卓越工程師培養模式 國外卓越工程師培養具有代表性的是以美國為代表的《華盛頓協議》成員模式和以德、法為代表的歐洲大陸國家模式。美國工程教育經歷了最初的以實用主義為目的的工程技術教育（20世紀30年代以前）、重基礎科學研究（20世紀40―50年代）、通識教育與基礎科學教育并重（20世紀60―80年代）和回歸工程教育（20世紀90年代以后）等過程，即美國在經歷了“技術模式”“科學模式”后，正實踐著當前的“工程模式”[2]。美國大學生在校期間完成基礎科學、人文與社會科學和工程科學的學習，畢業后通過職業教育考試獲取職業資格認證后成為工程師。而歐洲大陸國家工程教育呈現“分合辯證統一”的特點，如德國工程教育采用了由理工科大學（TU/TH）培養研究型工程師和應用技術大學（FH）培養應用型工程師的辦學模式，法國則采用“雙軌制”高教體制，通識教育與精英教育在職業教育中互為補充[3]。德法國家大學生在校期間完成工程師的基本訓練，畢業時獲得工程師學位以及職業資格。國外卓越工程師的培養，都要求注重實踐教學，企業的參與和支持非常普遍。

我國卓越工程師的培養模式 對應于目前我國高等教育的人才培養模式，卓越工程師的培養采用三段式人才培養模式：應用型工程師培養階段（四年制本科）、設計型工程師培養階段（2年全日制碩士）和研究型工程師培養階段（3～5年工程博士）。各個培養階段安排相應的企業實習時間，強化工程能力的培養。不同類型的高校對工程人才的培養目標定位不同，洛陽理工學院作為新建應用型本科院校，在辦學定位、服務面向、人才培養目標以及教學模式與途徑等方面有別于辦學實力雄厚的傳統大學，應結合自身發展特點，在應用型卓越工程師人才培養上找到突破點，創新工程技術人才培養模式，提高人才培養質量。

2 卓越工程師培養方案的設計

培養方案應充分體現培養工程技術人才的工程知識、工程素質和工程能力的特征[4]。洛陽理工學院無機非金屬材料工程專業在實施卓越工程師計劃試點時，以為企業培養所需的工程師儲備人才為目標，加大實踐教學環節比例，培養基礎扎實、素質全面、工程實踐能力強且具有一定創新能力的應用型技術人才和工程管理人才。

人才培養模式的構建 根據學校辦學特色與辦學規格，“卓越工程師”人才培養模式采用“3+1”培養模式，即累計有3年時間在校學習，1年時間在企業學習。企業學習階段主要包括兩方面的訓練內容，即企業培訓內容和專業培訓內容。企業培訓內容包括企業課程、企業文化與規章制度教育、行業法規與技術標準學習、生產技能培訓、生產過程控制與生產實習等，這部分內容主要由企業的人力資源部門和企業兼職教師負責實施。專業培訓是針對承擔具體企業業務所需要的相關專業知識的學習，并通過畢業設計（畢業論文）培養學生綜合應用所學知識解決工程實際問題的能力，為其后續的發展打好基礎。專業培訓可以在學校教師和企業兼職教師的共同指導下在學校相關平臺或企業工作平成。

專業方向的定位 洛陽理工學院無機非金屬材料工程專業以服務建材行業為主，對國內建材企業進行充分調研，了解當前與未來的市場和企業對人才的需求，分析、比較國內設置同專業高校的培養目標與學生工作定位。根據學校建材方向上的傳統優勢，確定水泥工藝方向為“卓越工程師”計劃的主要實施點。學校選擇洛陽水泥工程設計研究院、河南天瑞集團水泥有限公司、中國聯合水泥集團公司等企業作為合作伙伴，與其建立產學研戰略聯盟，協助完成本專業“卓越工程師”企業學習階段的培養。企業的參與是實施“卓越計劃”人才培養的關鍵，因此，學校與河南省內具有較強實力和良好合作基礎的多家企業共同承擔培養無機非金屬材料工程專業卓越工程師的任務，培養的后備人才可以直接進入對口的企業就業，既解決了學生的就業問題，也為企業培養了“下得去、用得上、留得住”的合格人才，企業參與積極性很高。

課程體系的設置 在課程體系的設置上，按“通識教育、專業教育及綜合教育”的方式實施無機非金屬材料工程專業卓越工程師人才培養。通識教育與專業教育以第一課堂（校內）為主要形式實施，教學任務的實施由學校和合作企業共同完成?！巴ㄗR教育”課程主要包括公共基礎課與人文社會科學等課程，通過這些課程對學生的價值觀、個人品德、職業道德、邏輯思維及語言表達等基本能力和素質進行培養。“專業教育”課程包括專業基礎課程和專業課程。專業基礎課主要包括無機化學、物理化學、分析化學、工程圖學、機械設計與制造基礎、材料工藝CAD基礎、熱工檢測與自動控制、電工與電子技術、材料科學基礎、材料工程基礎和材料研究與測試方法等。在這些課程的教學中，明確要求教師在授課時要引入相應工程案例，讓學生在學習中了解專業基礎知識在實際生產中的實用性，激發他們的學習興趣。專業課程主要包括水泥工藝學、新型干法水泥生產技術與設備、水泥廠工藝設計概論、水泥性能檢測、混凝土工藝學和低溫余熱發電技術等。綜合教育在人才培養中起到開拓視野、強化能力、提高素質、增強團隊協作和交流等作用，通過課外科技創新、學術講座活動、基礎技能競賽等形式，對學生的動手能力、創新能力和團隊協作能力進行培養[5]。

3 卓越工程師的培養方式與途徑

校企共建，聯合培養 洛陽理工學院先后與中國建材國際工程有限公司、河南天瑞集團公司、中國聯合水泥有限責任公司、河南省同力水泥集團、洛陽水泥工程設計研究院等建立了產學研戰略聯盟，以此為平臺，建立了學科鏈、專業鏈對接產業鏈的辦學模式，專業設置緊貼產業需求。采取校企聯合培養的方式，邀請企業全過程參與學校相關專業培養方案的制訂、課程教學內容的優化、實踐教學工作的安排等人才培養環節，共同實施培養方案，共同評價培養質量，實現學校與企業的零距離對接，人才培養規格很好地滿足社會需求，成為培養具有“勤奮、求是、創新、奉獻”精神的卓越工程師的搖籃。

構建校內實踐平臺，培養學生工程能力 近年來，實踐教學受到學生人數規模、工程實踐條件等限制，實踐要求與實踐條件存在巨大反差，其教學效果明顯下降。為了有效保障實踐教學效果，進一步深化專業教學改革和滿足高等工程教育培養應用型人才的需要，不斷加強具有建材特色的校內實踐教學平臺的構建[6]。目前，學校與建材專業相關的省級實踐教學平臺有水泥工程實驗教學中心和建材機械基礎實驗教學中心，此外，還有粉體工程實訓中心、材料測試中心、河南省固廢開發利用工程實驗室和洛陽市硅酸鹽材料重點實驗室等。借助校內實踐教學平臺，有效開展教學與科研工作，學生熟練掌握工程設計、生產操作、材料設計與檢測等基本技能，培養學生工程觀念與工程實踐能力。同時，這些平臺也是企業的技術人員培訓基地，如中國建筑材料工業協會、中國機冶建材工會全國委員會的洛陽培訓基地就是以此為依托建立的。校內實踐教學平臺的構建，包含有一項重要的內容就是具有自主知識產權工程教學軟件系統的研究開發，通過產、學、研的緊密結合，既鍛煉教師隊伍，又培養了大批工程技術人才，取得良好的成績。如水泥工程的仿真教學系統獲得河南省教學成果一等獎，學生在參加全國首屆水泥中控操作技能大賽中獲得團體一等獎。

構建產學研實踐基地，服務建材行業 產、學、研的緊密結合，有利提升科研水平，加快科技轉化，解決企業生產難題，是企業與高校專業服務對接、互動的橋梁與紐帶。自洛陽理工學院升本以來，該專業與國內20多家建材企業簽訂了實習基地協議，開展產、學、研的互動活動。一方面，企業生產上的難題可以提出、討論，通過校企之間的合作解決生產問題，企業獲得技術支持，學生得到實踐鍛煉；另一方面，學校也可為企業提供優秀人才和優質的職工技術培訓服務。

4 “卓越計劃”的組織與管理

為了加強對無機非金屬材料工程專業實用型“卓越工程師”教育培養工作的領導與指導，材料系成立了一個由系領導、專業教師和企業專家組成的“卓越工程師培養計劃”項目工作小組，負責制定“卓越工程師培養計劃”的培養目標、培養方案等，并聘請專家對“卓越計劃”實施內容進行論證。

無機非金屬材料工程專業“卓越工程師”培養計劃試點班的生源采取“學生自愿報名，學院擇優錄取”的雙向選擇原則，建立了“因材施教、分流培養、能進能出”的“卓越工程師計劃”試點班動態管理機制，旨在培養實踐能力突出、富有創新精神且有志于從事水泥工程設計、技術開發、生產技術管理的工程技術人才。

5 結語

卓越工程師培養是一項長期的、復雜的人才培育工程。地方高校在構建應用型人才培養體系時，應突出自身的專業特色，找準專業技術人才培養的定位，在實際操作中積極探索，在發展中不斷完善，將應用型人才培養專業越辦越出色。

參考文獻

[1]教育部高等教育司.2011年教育部關于卓越工程師教育培養計劃實施與工程技術人才培養方案及專業課程教學標準：上卷[M].北京：高等教育出版社，2011.

[2]王世斌，郄海霞，余建星，等.高等工程教育改革的理念與實踐：以麻省、伯克利、普渡、天大為例[J].高等工程教育研究，2011（1）：18-23.

[3]劉鴻.法、美、德、俄高等工程教育“卓越”之緣[J].大學教育科學，2012（2）：46-50.

[4]周英.落實卓越工程師教育培養計劃，大力培養工程科技創新人才[J].中國大學教學，2011（8）：11-13.

篇8

關鍵詞:非金屬；活化劑；硬化速度；耐高溫；堵劑

中圖分類號：C35文獻標識碼： A

無機非金屬高溫調堵材料是專門為稠油熱采的高溫調堵作業而研制的新材料。此類非金屬材料主要采用具有特定性能的特殊礦物，并將礦物成分進行科學配比后采用均化濕法生產加工而成的一種氣-水兩硬性無機膠凝材料。五金非金屬高溫調堵材料具有其他常規調堵材料無可比擬的優勢，其在常溫條件下很難硬化，而且經過長時間水化其強度也很弱,基本不具有使用價值。40℃以上的溫度是其被激活的必要條件之一,同時特殊的無機/有機復合活化劑是另一個必要條件。由于有稠化時間和凝固時間可控范圍寬的特點,使其在稠油熱采及注汽井的調堵封竄、油水井防沙固沙領域,更有其它材料所不可比擬的獨特優勢,現進行室內實驗來研制一種配方的無機非金屬高溫調堵材料。

1.無機非金屬高溫調堵材料燒制

1.1試劑

佳木斯黏土礦黏土,佳木斯楊莊鐵選場尾礦沙,伊春西林選礦廠尾礦沙,佳木斯大理石礦白云石,佳木斯粉煤灰。

1.2實驗設備

0.4m×1m土立窯,4―72型離心風機,250×100mm2烘干標準磨,200×80mm2康必丹磨,萬能試驗機,恒溫水浴,電子天平,電熱恒溫干燥箱。

1.3實驗方法

試驗所用原料化學分析結果、生料的原料配比及生料化學成分分別見表1、表2和表3。

表1原料的化學成分

礦物名稱 Loss/% Sio2/% Al2O3/% Fe2O3/% CaO/% MgO/%

低鈣白云石 33.53 14.71 4.33 1.52 40.12 3.74

佳木斯鐵選尾礦 - 68.35 10.19 17.30 1.00 2.23

伊春鐵選尾礦 - 72.16 4.55 14.72 3.39 2.19

佳木斯黏土 10.13 69.67 4.18 9.82 1.70 2.30

表2生料的原料質量配比（%）

方案編號 低鈣白云石 佳木斯尾礦 伊春尾礦 佳木斯黏土

1 20.0 70.0 0.0 10.0

2 20.0 0.0 70.0 10.0

3 20.0 35.0 35.0 10.0

4 20.0 0.0 0.0 80.0

為得到高度緩凝的水硬性無機非金屬高溫調堵材料,設計方案時采用低飽和比配料方案,設定生料的石灰飽和系數為0.6左右,并按單位熱耗3 500KJ/kg熟料配煤,在標準磨中粉磨成生料,每次10kg,粉磨45min。把配制好的生料在簡易成球盤上成球,加水10%,球徑控制在10mm左右,在土窯中鍛燒成熟料,將熟料和佳木斯粉煤灰以70:30的比例在康必丹磨中粉磨成無機非金屬高溫調堵材料,粉磨時間1h,比表面積控制在500m2/kg,對磨制好的無機非金屬高溫調堵材料進行化學分析和物理檢驗,詳見表3。

表3熟料質量對比情況

項目 方案編號 比表面積（m2`kg-1） 標準稠度 抗壓強度/MPa 凝結時間/h

3d 7d 28d 初凝 終凝

熟料 1 530 28 1.6 2.3 3.8 5：25 7:00

2 530 28 1.4 1.8 4.0 4：28 5：45

3 530 28 1.5 2.1 3.8 4：55 5：45

4 530 28 5.5 11.1 44.0 0：52 1：41

由于1號方案,即以佳木斯鐵選尾礦沙為主要原料燒成的無機非金屬熟料的初凝時間明顯長于其它方案。因此,初步確定以佳木斯尾礦為主料,進一步進行熟料燒制試驗,生料的設計比例和燒成熟料的物理指標見表4和表5。

表4佳木斯尾礦為主料的生料原料配比（%）

方案編號 低鈣白云石 佳木斯尾礦 佳木斯黏土

5 20.0 50.0 30.0

6 20.0 60.0 20.0

7 20.0 70.0 10.0

8 20.0 80.0 0.0

表5 佳木斯尾礦為主料的熟料物理指標

項目 方案編號 比表面積（m2`kg-1） 標準稠度 抗壓強度/MPa 凝結時間/h

3d 7d 28d 初凝 終凝

熟料 5 530 28 1.5 1.8 3.7 5：20 6：35

6 540 28 1.5 1.8 3.5 5：40 7:05

7 540 28 1.7 2.2 4.1 5：00 6：25

8 550 28 1.9 2.6 4.2 4：50 5：50

從上表中可以看出，隨著佳木斯尾礦作為主料比例的增加，燒成熟料的凝結時間逐漸增大，結合表4，我們可以看出，一旦佳木斯尾礦主料配比超過70%，其凝結時間反而減小，在編號6中，也就是按60%標準進行配比時，其凝結時間達到巔峰。因此,生料配方采用低鈣白云石:佳木斯尾礦:佳木斯黏土=20%:60%:10%。

2.無機非金屬高溫調堵性能評測

取復合添加劑(是一種自制高分子共聚物,主要功能是抑制無機非金屬材料的水化反應)3g,加水100mL,加熱至(80～85)℃活化呈半透明狀,得母液。在母液中分別加入過325目標準篩的無機非金屬膠凝材料20g,攪拌均勻。將樣品分別置于室溫、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃恒溫水浴中,觀察樣杯中泥漿液稠化時間和固化后無機非金屬膠凝材料固結體的強度,另取相同樣品在不添加復合添加劑在同條件下進行稠化實驗。實驗結果見表6

表6溫度對稠化時間和無機非金屬膠凝材料固結體強度的影響

t/攝氏度 20（室溫） 40 50 60 70 80

稠化時間/h 40d不凝 63 51 34 12 4

抗壓強度/MPa ... 0.2 2.4 3.3 3.7 4.6

試驗結果表明:

①在室溫下(約20℃),泥漿液至少40d不稠化;

②隨著溫度的逐漸升高,泥漿液失去流動性的時間在明顯縮短,而無機非金屬膠凝材料固結體的抗壓強度則顯著增高。

③沒有添加復合添加劑的樣品超過40d沒有稠化。該實驗結果說明溫度是影響泥漿液和無機非金屬膠凝材料固結體性能的最重要因素之一,它的膠凝活性需要有特殊的活化劑存在和一定的溫度兩個條件同時得到滿足才能夠出現。

結論

（1）當材料中無活化劑，并且處于常溫條件時，無機非金屬材料具有不凝膠和固話的良好性能。此外，此類非金屬新材料在長時間的水浸下也不會凝膠和固話。

（2）無機非金屬材料水化活性是可以激發和稠化、硬化強度、硬化速度的，其手段主要通過溫度控制和活化劑控制。

（3）無機非金屬膠凝材料具有良好的時間調節性能。在工程應用當中，此類新材料的稠化時間可以有效調節，其調節范圍一般在幾十分鐘至幾天內不等，更好的適應各種規模作業的油田調堵作業。

參考文獻：

[1]楊釗,李瑞,吳憲龍.耐高溫無機非金屬膠凝材料堵劑[J].油田化學,2009,03:265-268.

[2]董偉霞,包啟富,王艷香,石棋.新形勢下《無機非金屬材料專業實驗》教學研究初探[J].景德鎮高專學報,2010,02:45-46.

[3]張震.新型智能復合調堵、調驅體系及調堵機理研究[D].西安石油大學,2013.

篇9

關鍵詞 鈦合金；鉆削；銑削

中圖分類號：V262 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2013）13-0072-01

當前我國復合材料疊層制孔的主要方式是手工加工，加工質量滿足不了生產設計的需求，且工作強度大，效率低，對于大直徑、大厚度的鈦合金材料疊層結構來說更是如此。本文聯系生產實踐，為改進和提升鈦合金材料構件制孔效率以及質量，從鉆削制孔缺陷的形成機理，探尋用銑削取代鉆削制孔的新

工藝。

1 螺旋銑孔加工工藝

1.1 鉆孔加工方式的缺陷

采用傳統的鉆削工藝進行鈦合金疊層結構制孔有幾個特點：一是在鉆孔過程中，切屑從鉆頭螺旋槽中排出，極易和以加工孔表面相觸，劃損已經加工過的孔壁，造成孔的表面的損傷。二是在鉆削的時候，鉆頭橫刃處的轉速是零，切削條件較差，橫刃處的材料全部依靠鉆頭擠壓成切屑排出，因而制孔的軸向力很大。當鉆孔的軸向力大于鈦合金層間結合力將會造成分層。三是鈦合金是一種導熱性差、加工硬化嚴重的材料，當鉆頭開始鉆削時，切削的溫度會急劇升高，刀具磨損失效加重，通常會因為道具進行不了有效的切削失去效用。總而言之，傳統的鉆孔加工需仰賴其他的工序來確?？椎谋砻尜|量，且滿足不了飛機制造業的精度需求，加工成本不但提高了，工作效率也跟著降低。

雖然有很多專家在提高加工效率、改善刀具形式等方面都做了許多研發工作，但是這些刀具盡管提升了鉆孔質量和刀具壽命，刀具本身對機床設備卻有很高的要求，而且價格昂貴，并不能全部用于裝配線環節。在飛機制造業的全部環節上，尤其是加工比較大的裝配孔，都已不再適合使用傳統的鉆孔工藝，不管是從經濟角度上還是技術可行性上。

1.2 螺旋銑孔加工

螺旋銑孔采取的加工方式與傳統的鉆削加工是完全不同的。在螺旋銑孔加工工藝中，其軸向力是沿銑刀軸線方向的分力，消耗掉的功率較少；但作用在銑刀圓周切線方向上的分力是其主切削力，銑刀的旋轉運動是銑削的主運動，因而消耗較多的功率；而對鉆削來說技術來說，極易出現鈦合金翻邊現象，因為向下的切削加工是它的主運動，消耗掉的功率非常大，因而具有非常大軸向力。螺旋銑孔工藝中不會產生分層缺陷、鉆入缺陷、鉆出缺陷、毛刺等毛病是因為其制孔時的軸向切削力被減弱了，加工孔的質量因此得以提升：①偏心加工的方法使切屑有充足的空間從空槽排出，排屑方法不會再成為影響孔質量與刀具磨損的主要原因。②螺旋銑孔經過是斷續銑削，方便刀具散熱，以此使得碳纖維板樹脂因為溫度的累積而融化的風險降低。③刀具中心的軌跡不是直線而是螺旋線，也就是說刀具中心沒有和所加工孔的中心重疊，屬于偏加工過程。④不但避開了常規方式制孔的缺點，而且還省略了經由拆卸消去毛刺的工藝。螺旋銑孔加工技術超越了傳統中一把刀具加工同一直徑孔的鉆孔技術，加工孔都能夠完成一次成形，完成了單直徑刀具加工一系列直徑孔技術（經由變動徑向偏移量完成一把刀具加工一系列直徑的孔）。這不但減少了存刀種類與數量，還大大的提升了加工效率，減少加工成本。

2 試驗驗證

主要采用硬質合銑刀和硬質合金麻花鉆對鈦合金疊層板進行制孔，經由分析在不一樣的條件下（是不是采用MQL技術，即微量技術）采取不一樣的制孔方法下孔質量與軸向力的大小，驗證以銑取代鉆的實用價值與微量技術的效果。

2.1 試驗條件

1）刀具：Φ4，Φ6硬質合銑刀，Φ5，Φ8硬質合金麻花鉆，（Φ8的孔用Φ6的銑刀銑，Φ5的孔用Φ4的銑刀銑）。

2）工件材料：10 mm鈦合金材料。

3）機床。Mikron UCP710五坐標高速加工中心，有關參數：功率：16 kW；行程（X/Y/Z）：710 mm/550 mm/500 mm；轉速：100 r/min～18000 r/min；最大工作進給速度：20 m/min。

4）測試儀器。選用Kistler5019電荷放大器，與之對應的是Kistler9265B動態測力儀。Kistler9265B測力儀使用壓電晶體傳感器，能夠在同一時間內測量三個方位的銑削力，它性能指標是：Z方向量程-10 kN～30 kN，固有頻率2.5 kHz，靈敏度3.7pC/N；X，Y方向量程-15 kN～15 kN，固有頻率1.5 kHz，靈敏度8pC/N。

2.2 軸向力對比

銑削與鉆削相同孔徑的軸向力相較，鉆削力比銑削力大。在鉆Φ5的孔時鉆削力對于鈦合金是700 N，對于CFRP大概是190 N；而在銑Φ5的孔時銑削力對于鈦合金是320 N，對于CFRP大概是120 N。在鉆Φ8的孔時鉆削力對于鈦合金是1000 N，對于CFRP大概是300 N；而在銑Φ8的孔時銑削力對于鈦合金是400 N，對于CFRP大概是150 N。

在銑削孔時，不使用MQL技術與使用MQL技術時軸向力的相較：不使用MQL技術在銑鈦合金材料時軸向力大概是340 N，使用的時候軸向力大概是320 N；不使用MQL技術在銑CFRP材料時軸向力大概是120 N，而使用的時候其軸向力大概是110 N。由此可知使用MQL技術能夠減弱軸向力。

在鉆孔時，不使用MQL技術鉆孔與使用MQL技術鉆孔相較：不使用MQL技術在鉆CFRP材料時軸向力大概是180 N，使用的時候大概是200 N；不用MQL技術在銑鈦合金材料時軸向力大概是700 N，使用的時候大概是800 N。由此可知在鉆孔時使用MQL技術軸向力會增大。

3 結束語

綜上所述，一定直徑以上的裝配孔，銑削制孔比鉆孔更有優勢：一是孔的質量要比鉆孔的好很多；二是銑削制孔時可以采取高轉速并可以在一個工序內實現對不同孔的加工，縮短換刀時間，提升制孔效率，并省略經由拆卸來消去毛刺的工藝；三是柔性較好，螺旋銑孔工藝能夠用同一直徑的刀具加工不一樣直徑的孔，減少刀具支出；四是可使所需制孔力明顯下降，通常是鉆孔的50%左右；五是MQL技術的應用使制孔力降低，有利于節約能源。

參考文獻

[1]秦旭達，陳仕茂，劉偉成.螺旋銑孔技術在航空制造裝配業中的發展應用[J].航空制造技術，2009（6）：58-60.

篇10

【關鍵詞】材料成型；模具制造；控制工程

模具是工業生產重要的技術支持。工業產品主要特性在于標準化，而模具是實現標準化基礎。簡單來理解，模具首先可以確定產品形狀，模具保證精準性；其次，不同工藝手法，需要差異模具類型。例如采用壓鑄生產，模具必須保證在壓力下不會變形；最后，模具必須要保證質量，不會在生產時發生變形或損毀。由此來看，提升工業產品生產質量，前提要保證模具質量。而模具是否能夠符合工業生產的需求標準，則依托于生產中的材料成型技術和控制工程。因此，本文以此為出發點，探討技術形式對模具影響，進而找到增強模具質量的有效方案。

1材料經過加工直接成型技術

直接成型技術一直以來被認為模具制造的首選。原因在于：一是一次性成型技術，可以減少材料之間的銜接，以加強模具生產產品的質量；二是材料穩定性更高。例如采用壓鑄法所使用的模具，材料分子結構，會因為壓力而更加穩定。眾所周知，結構穩定性可以增強器件的整體性能，例如物理抗壓、耐熱、耐寒等?？梢岳斫鉃椋捎弥苯映尚图夹g所生產的器件，在器件性能上，要整體超過非直接成型技術；三是該生產方式，具有良好可塑性，即不用再考慮材料原始形狀和外觀，以直接成型技術，能夠塑造出任何所需要形態。由此可以發現，直接成型技術在模具制造上，存在著一定的優勢。不過，采取直接成型也需要一定的前提條件。目前我國所能夠達成的技術，仍舊需要在材料配比并混合完成后，才能夠采取直接成型。說明，相對分散的材料，將難以達成理想狀態。

2加工材料技術成型的前景

現代工業生產技術發展，讓越來越多企業重視技術在經濟發展中的作用。然而，在發展中，很多企業都沒有認識到技術正確發展方向。從技術層面上來看，并不是所有技術發展，對于工業生產都是有益的。例如某些特定技術需求的提升，所造成技術難度急劇提高。由于企業難以有效的配置此類技術，高新技術或將成為企業發展的阻力，甚至是扼殺企業罪魁禍首。故而，企業必須要正確認識技術的發展方向。近年來，各類生產加工領域，開始廣泛的討論技術成型發展前景。所謂的技術成型，是指可以“自由化調節”，以技術為根本的技術生產優化模式。簡單理解為，為了更好的提升技術生產速度，企業應采取相對規劃化的工藝生產方式。但是，考慮到企業對于生產技術靈活性的需求，在技術成型的同時，應為其設置一定的可操控空間。即可以自由的調節部分參數，以高效率的完成工業生產工作。與此同時，從加工材料技術成型的發展趨勢來看，企業還需要準確的把握時代性。嚴格意義上來講，雖然技術革命可以推動時展。但是，時代的需求，也是技術革命主要動因之一。企業先天使命在于獲取收益，市場是獲得收益唯一源泉，而市場則受到時代主導和控制。因此，歸根結底，企業必須在考慮時代性基礎上，才能夠達成理想收益。

3非金屬材料的初步制作和控制工程模具再次加工工藝

近年來在模具的制作上，開始大量使用非金屬材料。原因在于：第一，非金屬材料雖然坑熱和抗壓性較低，但是材料的成本遠低于金屬；第二，非金屬材料制作成本較低，并不需要采取過于復雜的制作工藝實現；第三，非金屬材料能夠避免導電的發生，故而適合一些特殊生產環境。然而，非金屬材料雖然有時明顯，仍舊存在著一些問題，以下具體來看：首先，非金屬材料制作較為復雜。較比于金屬材料來看，非金屬材料需要復雜的元素構成。因此，除了多項工藝的銜接外，還需要完整的處理系統，以保證元件能夠得到正常使用。舉例來看，注射成型技術是目前廣泛使用的手段，具備良好的液態材料處理能力，并使材料整體發生良好的轉變。而該技術的處理方式便十分復雜，首先必須配比結構穩定液態材料，再采取加熱技術，將材料控制在穩定溫度區間上，再以注射形式，改變現有材料的結構。之后需要添加一些制劑，根據材料的特性，可以選擇放入加速凝結或延緩凝結的制劑。待材料完全冷卻后，獲取所要使用的元件。事實上，該方式與非金屬材料模具的制作工藝相同。由此也可證明非金屬材料處理的復雜性。其次，物理擠壓處理方法。一些原材料由于熔點過高，或多材料熔點差異等問題，難以采用熱熔方法處理。故而，對于一些特殊材料，會選擇物理擠壓的方式。但是，并不是每種材料韌性，都能夠承受物理擠壓。故此，物理形式雖然可以作為輔助手段，但局限性頗大。最后，基于上述兩種形式實現材料操作。液體和擠壓的方式，都存在著局限性。因此，可以采用兩種方式結合，例如對液體實現加壓冷卻，如此便無需考慮材料的韌性問題。

4結束語

科學技術的發展，將有效促進材料成型領域和控制工程模具進步。但是，由于相關領域的不完善，或會影響到上述領域，在工業生產所發揮的作用。因此，本文進行技術層面分析，希望能夠為其發展略盡綿薄之力。

【參考文獻】

[1]李茂慧.材料成型與控制工程模具制造技術分析初探[J].科技致富向導,2014(11).

[2]張文華.材料成型與控制工程模具制造技術分析初探[J].黑龍江科技信息,2015(05).

[3]劉飛.淺談材料成型及焊接的控制工藝[J].科技致富向導,2015(09)