粉末冶金的概念篇1

关键词:梯度功能材料,复合材料,研究进展

abstract:thispaperintroducestheconcept，types，capability，preparationmethodsoffunctionallygradedmaterials.baseduponanalysisofthepresentapplicationsituationsandprospectofthiskindofmaterialssomeproblemsexistedarepresented.thecurrentstatusoftheresearchoffgmarediscussedandananticipationofitsfuturedevelopmentisalsopresent.

keywords:fgm；composite；theadvance

0引言

信息、能源、材料是现代科学技术和社会发展的三大支柱。现代高科技的竞争在很大程度上依赖于材料科学的发展。对材料,特别是对高性能材料的认识水平、掌握和应用能力,直接体现国家的科学技术水平和经济实力,也是一个国家综合国力和社会文明进步速度的标志。因此,新材料的开发与研究是材料科学发展的先导,是21世纪高科技领域的基石。

近年来,材料科学获得了突飞猛进的发展。究其原因,一方面是各个学科的交叉渗透引入了新理论、新方法及新的实验技术;另一方面是实际应用的迫切需要对材料提出了新的要求。而fgm即是为解决实际生产应用问题而产生的一种新型复合材料，这种材料对新一代航天飞行器突破“小型化”，“轻质化”，“高性能化”和“多功能化”具有举足轻重的作用，并且它也可广泛用于其它领域，所以它是近年来在材料科学中涌现出的研究热点之一。

1fgm概念的提出

当代航天飞机等高新技术的发展，对材料性能的要求越来越苛刻。例如：当航天飞机往返大气层，飞行速度超过25个马赫数，其表面温度高达2000℃。而其燃烧室内燃烧气体温度可超过2000℃，燃烧室的热流量大于5mw/m2,其空气入口的前端热通量达5mw/m2.对于如此大的热量必须采取冷却措施，一般将用作燃料的液氢作为强制冷却的冷却剂，此时燃烧室内外要承受高达1000k以上的温差,传统的单相均匀材料已无能为力。若采用多相复合材料,如金属基陶瓷涂层材料,由于各相的热胀系数和热应力的差别较大,很容易在相界处出现涂层剥落或龟裂现象，其关键在于基底和涂层间存在有一个物理性能突变的界面。为解决此类极端条件下常规耐热材料的不足，日本学者新野正之、平井敏雄和渡边龙三人于1987年首次提出了梯度功能材料的概念，即以连续变化的组分梯度来代替突变界面,消除物理性能的突变,使热应力降至最小。

随着研究的不断深入，梯度功能材料的概念也得到了发展。目前梯度功能材料(fgm)是指以计算机辅助材料设计为基础，采用先进复合技术，使构成材料的要素（组成、结构）沿厚度方向有一侧向另一侧成连续变化，从而使材料的性质和功能呈梯度变化的新型材料。

2fgm的特性和分类

2.1fgm的特殊性能

由于fgm的材料组分是在一定的空间方向上连续变化的特点如图2,因此它能有效地克服传统复合材料的不足。正如erdogan在其论文中指出的与传统复合材料相比fgm有如下优势:

1)将fgm用作界面层来连接不相容的两种材料,可以大大地提高粘结强度;

2)将fgm用作涂层和界面层可以减小残余应力和热应力;

3)将fgm用作涂层和界面层可以消除连接材料中界面交叉点以及应力自由端点的应力奇异性;

4)用fgm代替传统的均匀材料涂层,既可以增强连接强度也可以减小裂纹驱动力。

2.2fgm的分类

根据不同的分类标准fgm有多种分类方式。根据材料的组合方式，fgm分为金属/陶瓷，陶瓷/陶瓷，陶瓷/塑料等多种组合方式的材料；根据其组成变化fgm分为梯度功能整体型（组成从一侧到另一侧呈梯度渐变的结构材料），梯度功能涂敷型（在基体材料上形成组成渐变的涂层），梯度功能连接型（连接两个基体间的界面层呈梯度变化）；根据不同的梯度性质变化分为密度fgm，成分fgm，光学fgm，精细fgm等；根据不同的应用领域有可分为耐热fgm，生物、化学工程fgm，电子工程fgm等。

3fgm的应用

fgm最初是从航天领域发展起来的。随着fgm研究的不断深入,人们发现利用组分、结构、性能梯度的变化,可制备出具有声、光、电、磁等特性的fgm,并可望应用于许多领域。

功能

应用领域材料组合

缓和热应

力功能及

结合功能

航天飞机的超耐热材料

陶瓷引擎

耐磨耗损性机械部件

耐热性机械部件

耐蚀性机械部件

加工工具

运动用具:建材陶瓷金属

陶瓷金属

塑料金属

异种金属

异种陶瓷

金刚石金属

碳纤维金属塑料

核功能

原子炉构造材料

核融合炉内壁材料

放射性遮避材料轻元素高强度材料

耐热材料遮避材料

耐热材料遮避材料

生物相溶性

及医学功能

人工牙齿牙根

人工骨

人工关节

人工内脏器官:人工血管

补助感觉器官

生命科学磷灰石氧化铝

磷灰石金属

磷灰石塑料

异种塑料

硅芯片塑料

电磁功能

电磁功能陶瓷过滤器

超声波振动子

ic

磁盘

磁头

电磁铁

长寿命加热器

超导材料

电磁屏避材料

高密度封装基板压

电陶瓷塑料

压电陶瓷塑料

硅化合物半导体

多层磁性薄膜

金属铁磁体

金属铁磁体

金属陶瓷

金属超导陶瓷

塑料导电性材料

陶瓷陶瓷

光学功能防反射膜

光纤;透镜;波选择器

多色发光元件

玻璃激光透明材料玻璃

折射率不同的材料

不同的化合物半导体

稀土类元素玻璃

能源转化功能

mhd发电

电极;池内壁

热电变换发电

燃料电池

地热发电

太阳电池陶瓷高熔点金属

金属陶瓷

金属硅化物

陶瓷固体电解质

金属陶瓷

电池硅、锗及其化合物

4fgm的研究

fgm研究内容包括材料设计、材料制备和材料性能评价。

4.1fgm设计

fgm设计是一个逆向设计过程。

首先确定材料的最终结构和应用条件,然后从fgm设计数据库中选择满足使用条件的材料组合、过渡组份的性能及微观结构,以及制备和评价方法,最后基于上述结构和材料组合选择,根据假定的组成成份分布函数,计算出体系的温度分布和热应力分布。如果调整假定的组成成份分布函数,就有可能计算出fgm体系中最佳的温度分布和热应力分布,此时的组成分布函数即最佳设计参数。

fgm设计主要构成要素有三:

1)确定结构形状,热—力学边界条件和成分分布函数;

2)确定各种物性数据和复合材料热物性参数模型;

3)采用适当的数学—力学计算方法,包括有限元方法计算fgm的应力分布,采用通用的和自行开发的软件进行计算机辅助设计。

fgm设计的特点是与材料的制备工艺紧密结合,借助于计算机辅助设计系统,得出最优的设计方案。

4.2fgm的制备

fgm制备研究的主要目标是通过合适的手段,实现fgm组成成份、微观结构能够按设计分布,从而实现fgm的设计性能。可分为粉末致密法:如粉末冶金法(pm),自蔓延高温合成法(shs);涂层法:如等离子喷涂法,激光熔覆法,电沉积法,气相沉积包含物理气相沉积(pvd)和化学相沉积(cvd);形变与马氏体相变[10、14]。

4.2.1粉末冶金法(pm)

pm法是先将原料粉末按设计的梯度成分成形,然后烧结。通过控制和调节原料粉末的粒度分布和烧结收缩的均匀性,可获得热应力缓和的fgm。粉末冶金法可靠性高,适用于制造形状比较简单的fgm部件,但工艺比较复杂,制备的fgm有一定的孔隙率,尺寸受模具限制。常用的烧结法有常压烧结、热压烧结、热等静压烧结及反应烧结等。这种工艺比较适合制备大体积的材料。pm法具有设备简单、易于操作和成本低等优点,但要对保温温度、保温时间和冷却速度进行严格控制。国内外利用粉末冶金方法已制备出的fgm有:mgc/ni、zro2/w、al2o3/zro2、al2o3-w-ni-cr、wc-co、wc-ni等。

4.2.2自蔓延燃烧高温合成法(self-propagatinghigh-temperaturesynthesis简称shs或combustionsynthesis)

shs法是前苏联科学家merzhanov等在1967年研究ti和b的燃烧反应时,发现的一种合成材料的新技术。其原理是利用外部能量加热局部粉体引燃化学反应,此后化学反应在自身放热的支持下,自动持续地蔓延下去,利用反应热将粉末烧结成材，最后合成新的化合物。其反应示意图如图6所示[16]：

shs法具有产物纯度高、效率高、成本低、工艺相对简单的特点。并且适合制造大尺寸和形状复杂的fgm。但shs法仅适合存在高放热反应的材料体系,金属与陶瓷的发热量差异大,烧结程度不同,较难控制,因而影响材料的致密度,孔隙率较大,机械强度较低。目前利用shs法己制备出al/tib2,cu/tib2、ni/tic、nb-n、ti-al等系功能梯度材料[7、11]。

4.2.3喷涂法

喷涂法主要是指等离子体喷涂工艺,适用于形状复杂的材料和部件的制备。通常,将金属和陶瓷的原料粉末分别通过不同的管道输送到等离子喷枪内,并在熔化的状态下将它喷镀在基体的表面上形成梯度功能材料涂层。可以通过计算机程序控制粉料的输送速度和流量来得到设计所要求的梯度分布函数。这种工艺已经被广泛地用来制备耐热合金发动机叶片的热障涂层上,其成分是部分稳定氧化锆(psz)陶瓷和nicraly合金[9]。

4.2.3.1等离子喷涂法(ps)

ps法的原理是等离子气体被电子加热离解成电子和离子的平衡混合物,形成等离子体,其温度高达1500k,同时处于高度压缩状态,所具有的能量极大。等离子体通过喷嘴时急剧膨胀形成亚音速或超音速的等离子流,速度可高达1.5km/s。原料粉末送至等离子射流中,粉末颗粒被加热熔化,有时还会与等离子体发生复杂的冶金化学反应,随后被雾化成细小的熔滴,喷射在基底上,快速冷却固结,形成沉积层。喷涂过程中改变陶瓷与金属的送粉比例,调节等离子射流的温度及流速,即可调整成分与组织,获得梯度涂层[8、11]。该法的优点是可以方便的控制粉末成分的组成,沉积效率高,无需烧结,不受基体面积大小的限制,比较容易得到大面积的块材[10],但梯度涂层与基

体间的结合强度不高,并存在涂层组织不均匀,空洞疏松,表面粗糙等缺陷。采用此法己制备出tib2-ni、tic-ni、tib2-cu、ti-al、nicral/mgo-zro2、nicral/al2o3/zro2、nicraly/zro2[10]系功能梯度材料

4.2.3.2激光熔覆法

激光熔覆法是将预先设计好组分配比的混合粉末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,便会产生用b合金化的a薄涂层,并焊接到b基底表面上

,形成第一包覆层。改变注入粉末的组成配比,在上述覆层熔覆的同时注入,在垂直覆层方向上形成组分的变化。重复以上过程,就可以获得任意多层的fgm。用ti-a1合金熔覆ti用颗粒陶瓷增强剂熔覆金属获得了梯度多层结构。梯度的变化可以通过控制初始涂层a的数量和厚度,以及熔区的深度来获得,熔区的深度本身由激光的功率和移动速度来控制。该工艺可以显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热及电气特性和生物活性等性能,但由于激光温度过高,涂层表面有时会出现裂纹或孔洞,并且陶瓷颗粒与金属往往发生化学反应[10]。采用此法可制备ti-al、wc-ni、al-sic系梯度功能材料[7]。

4.2.3.3热喷射沉积[10]

与等离子喷涂有些相关的一种工艺是热喷涂。用这种工艺把先前熔化的金属射流雾化,并喷涂到基底上凝固,因此,建立起一层快速凝固的材料。通过将增强粒子注射到金属流束中,这种工艺已被推广到制造复合材料中。陶瓷增强颗粒,典型的如sic或al2o3,一般保持固态,混入金属液滴而被涂覆在基底,形成近致密的复合材料。在喷涂沉积过程中,通过连续地改变增强颗粒的馈送速率,热喷涂沉积已被推广产生梯度6061铝合金/sic复合材料。可以使用热等静压工序以消除梯度复合材料中的孔隙。

4.2.3.4电沉积法

电沉积法是一种低温下制备fgm的化学方法。该法利用电镀的原理,将所选材料的悬浮液置于两电极间的外场中,通过注入另一相的悬浮液使之混合,并通过控制镀液流速、电流密度或粒子浓度,在电场作用下电荷的悬浮颗粒在电极上沉积下来,最后得到fgm膜或材料。所用的基体材料可以是金属、塑料、陶瓷或玻璃,涂层的主要材料为tio2-ni,cu-ni,sic-cu,cu-al2o3等。此法可以在固体基体材料的表面获得金属、合金或陶瓷的沉积层,以改变固体材料的表面特性,提高材料表面的耐磨损性、耐腐蚀性或使材料表面具有特殊的电磁功能、光学功能、热物理性能,该工艺由于对镀层材料的物理力学性能破坏小、设备简单、操作方便、成型压力和温度低,精度易控制,生产成本低廉等显著优点而备受材料研究者的关注。但该法只适合于制造薄箔型功能梯度材料。[8、10]

4.2.3.5气相沉积法

气相沉积是利用具有活性的气态物质在基体表面成膜的技术。通过控制弥散相浓度,在厚度方向上实现组分的梯度化,适合于制备薄膜型及平板型fgm。该法可以制备大尺寸的功能梯度材料,但合成速度低,一般不能制备出大厚度的梯度膜,与基体结合强度低、设备比较复杂。采用此法己制备出si-c、ti-c、cr-crn、si-c-tic、ti-tin、ti-tic、cr-crn系功能梯度材料。气相沉积按机理的不同分为物理气相沉积(pvd)和化学气相沉积(cvd)两类。

化学气相沉积法(cvd)是将两相气相均质源输送到反应器中进行均匀混合,在热基板上发生化学反应并使反映产物沉积在基板上。通过控制反应气体的压力、组成及反应温度,精确地控制材料的组成、结构和形态,并能使其组成、结构和形态从一种组分到另一种组分连续变化,可得到按设计要求的fgm。另外,该法无须烧结即可制备出致密而性能优异的fgm,因而受到人们的重视。主要使用的材料是c-c、c-sic、ti-c等系[8、10]。cvd的制备过程包括：气相反应物的形成；气相反应物传输到沉积区域；固体产物从气相中沉积与衬底[12]。

物理气相沉积法(pvd)是通过加热固相源物质,使其蒸发为气相,然后沉积于基材上,形成约100μm厚度的致密薄膜。加热金属的方法有电阻加热、电子束轰击、离子溅射等。pvd法的特点是沉积温度低,对基体热影响小,但沉积速度慢。日本科技厅金属材料研究所用该法制备出ti/tin、ti/tic、cr/crn系的fgm[7~8、10~11]

4.2.4形变与马氏体相变

通过伴随的应变变化,马氏体相变能在所选择的材料中提供一个附加的被称作“相变塑性”的变形机制。借助这种机制在恒温下形成的马氏体量随材料中的应力和变形量的增加而增加。因此,在合适的温度范围内,可以通过施加应变(或等价应力)梯度,在这种材料中产生应力诱发马氏体体积分数梯度。这一方法在顺磁奥氏体18-8不锈钢(fe-18%,cr-8%ni)试样内部获得了铁磁马氏体α体积分数的连续变化。这种工艺虽然明显局限于一定的材料范围,但能提供一个简单的方法,可以一步生产含有饱和磁化强度连续变化的材料,这种材料对于位置测量装置的制造有潜在的应用前景。

4.3fgm的特性评价

功能梯度材料的特征评价是为了进一步优化成分设计,为成分设计数据库提供实验数据,目前已开发出局部热应力试验评价、热屏蔽性能评价和热性能测定、机械强度测定等四个方面。这些评价技术还停留在功能梯度材料物性值试验测定等基础性的工作上。目前,对热压力缓和型的fgm主要就其隔热性能、热疲劳功能、耐热冲击特性、热压力缓和性能以及机械性能进行评价。目前,日本、美国正致力于建立统一的标准特征评价体系[7~8]。

5fgm的研究发展方向

5.1存在的问题

作为一种新型功能材料,梯度功能材料范围广泛,性能特殊,用途各异。尚存在一些问题需要进一步的研究和解决,主要表现在以下一些方面[5、13]:

1）梯度材料设计的数据库（包括材料体系、物性参数、材料制备和性

能评价等）还需要补充、收集、归纳、整理和完善；

2）尚需要进一步研究和探索统一的、准确的材料物理性质模型，揭示出梯度材料物理性能与成分分布，微观结构以及制备条件的定量关系，为准确、可靠地预测梯度材料物理性能奠定基础；

3）随着梯度材料除热应力缓和以外用途的日益增加，必须研究更多的物性模型和设计体系，为梯度材料在多方面研究和应用开辟道路；

4）尚需完善连续介质理论、量子（离散）理论、渗流理论及微观结构模型，并借助计算机模拟对材料性能进行理论预测，尤其需要研究材料的晶面（或界面）。

5)已制备的梯度功能材料样品的体积小、结构简单,还不具有较多的实用价值;

6)成本高。

5.2fgm制备技术总的研究趋势[13、15、19-

20]

1）开发的低成本、自动化程度高、操作简便的制备技术；

2）开发大尺寸和复杂形状的fgm制备技术；

3）开发更精确控制梯度组成的制备技术（高性能材料复合技术）；

4）深入研究各种先进的制备工艺机理，特别是其中的光、电、磁特性。

5.3对fgm的性能评价进行研究[2、13]

有必要从以下5个方面进行研究：

1）热稳定性，即在温度梯度下成分分布随时间变化关系问题；

2）热绝缘性能；

3）热疲劳、热冲击和抗震性；

4）抗极端环境变化能力；

5）其他性能评价，如热电性能、压电性能、光学性能和磁学性能等

6结束语

fgm的出现标志着现代材料的设计思想进入了高性能新型材料的开发阶段。fgm的研究和开发应用已成为当前材料科学的前沿课题。目前正在向多学科交叉,多产业结合,国际化合作的方向发展。

参考文献：

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[19]刘清，张军.先进复合材料领域近期发展趋势[j].特别关注，2005,12：9-11.

粉末冶金的概念篇2

例1(2009年衢州考题)用镍钛合金制成的宇宙飞船自展天线在低温下被折叠,进入太空后,在阳光的照射下可重新展开,恢复成原状。关于此天线材料的描述正确的是()。

A.具有形状记忆功能B.具有很低的熔点

C.具有良好的延展性D.具有良好的导电性

考点:合金的物理性质与用途的关系。答案为A。

说明:应了解常见金属的典型物理性质,知道物质的重要用途由哪些因素决定。

考点2金属材料与合金(多以选择、填空形式出现,分值约为2分)

例2(2009年南通考题)下列不属于合金的是()。

A.焊锡B.黄铜C.生铁D.石墨

考点:金属材料的分类。答案为D。

说明:应该知道铁的合金有两种,分别为生铁和钢,含碳量分别为2%～4.3%和0.03%～2%。合金都属于混合物,合金的物理性能优于纯金属。注重理解合金的概念,钢铁常作为一个词使用,但钢并不等于铁,必须加以区分。

考点3金属活动性顺序(多以选择、实验探究形式出现,分值约为4～8分)

例3(2009年泉州考题)某校化学实验室废液桶中收集了溶解大量FeSO4、CuSO4的废液,若直接排放到下水道不仅造成重金属污染而且造成浪费。初三(2)班的同学准备运用刚学到的“常见金属活动性顺序表”结合其他有关化学知识对废液进行处理。

(1)复习常见金属活动性顺序表,在下表空格中分别填入对应的元素符号。

(2)设计除去铜离子,回收硫酸亚铁晶体和铜的实验方案,讨论有关问题:

①废液在加入金属X前须进行过滤,目的是将其中性杂质除去。进行过滤的操作所需的仪器:、、、漏斗(请从下图中选择合适仪器,并用仪器名称填写)。

②金属X是,其与废液发生反应的化学方程式为;溶液Y是,利用其除去铜中杂质,有关反应的化学方程式为。

③从滤液中获取硫酸亚铁晶体的操作方法是。

考点:金属活动性顺序的应用,除杂和提纯的方法等。

答案:(1)Na、Zn、Ag。(2)①不溶,烧杯、玻璃棒、铁架台;②Fe(或铁),Fe+CuSO4=FeSO4+Cu,稀硫酸,Fe+H2SO4=FeSO4+H2;③结晶(或蒸发结晶或冷却结晶)。

说明:会通过金属与氧气反应、金属与稀酸反应、金属与盐溶液反应的剧烈程度及反应现象得出金属的活动性顺序。会应用金属活动性顺序解决实际问题。

考点4置换反应(多以选择、填空形式出现,分值约为2~6分)

例4(2009年青岛考题)芯片是电脑的核心部件,它是用高纯度硅制成的。生产单质硅的一个重要反应是SiO2+2CSi+2CO,该反应的基本类型是()。

A.化合反应B.分解反应

C.置换反应D.复分解反应

考点:对置换反应的判断。答案为C。

说明:理解置换反应的概念,明确置换反应的特点,结合置换反应和金属活动性顺序解释与日常生活有关的化学问题。切不可将CO还原金属氧化物(CuO、Fe2O3等)的反应误认为置换反应,此类反应应为典型的氧化还原反应。

考点5金属的冶炼

例5(2009年黔东南州考题)在下图中,甲图是一氧化碳与氧化铁反应装置的示意图,乙图是高炉炼铁示意图。请回答下列问题。

(1)写出甲图中的实验现象:。

(2)甲图装置的不足之处是:。

(3)请写出高炉中生成铁的化学方程式。

考点:实验室用CO还原氧化铁实验及高炉炼铁的相关知识。

答案:(1)红色粉末变黑,澄清石灰水变浑浊(只需回答一种现象即可);(2)没有尾气处理装置;(3)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。

说明:需要掌握的知识有(1)工业炼铁的设备为高炉,原料有铁矿石、焦炭、石灰石和空气。(2)一氧化碳还原氧化铁实验的操作步骤为验纯通入CO点燃酒精喷灯加热实验结束后,先熄灭酒精灯停止加热再停止通入CO。实验现象有红色粉末逐渐变成黑色,澄清的石灰水变浑浊。实验原理为在高温条件下,用还原剂CO将铁从铁的氧化物中还原出来(Fe2O3+3CO2Fe+3CO2)。尾气的处理方法为燃烧法(2CO+O22CO2)。

考点6金属资源的防护(多以填空、实验形式出现,分值约为4～6分)

例6(2009年娄底考题)欢欢同学对金属铁的相关知识开展了研究性学习。

(1)实地调查铁制品锈蚀情况如下:

掉漆的自行车:长时间风吹雨淋,掉漆的地方出现锈迹;露天堆放的钢筋:时间长了钢筋表面出现锈层;洗净并擦干的菜刀:菜刀放置较长时间也不生锈;镀铬的铁质水龙头:龙头较长时间不生锈。

由调查结果可知:铁生锈实际上是铁与、

等发生反应的过程。

(2)欢欢提出了保护金属资源的下列建议,正确的是(填字母序号)。

A.防止铁制品锈蚀

B.回收利用废旧铁制品

C.任意开采铁矿石

(3)通过进一步探究铁与硫酸铜溶液反应的实验,可以比较铁与铜的金属活动性强弱,请写出该反应的化学方程式,该反应类型属于反应。

考点:铁生锈的实质,比较金属活动性强弱,反应类型判断。

答案:(1)水、氧气(或化学式H2O、O2亦可);(2)A、B;(3)Fe+CuSO4=FeSO4+Cu,置换。

说明:应掌握铁制品的锈蚀条件、铁锈的特点、防止铁制品锈蚀的简单方法以及金属资源的保护方法。

考点7不纯物的计算(多以计算形式出现,分值约为8分)

例7(2009年临汾考题)我国约在南北朝时就开始冶炼黄铜。黄铜是铜和锌的合金(Cu-Zn),可用来制造机器、电器零件及日用品。为了测定某黄铜样品中锌的质量分数(不考虑黄铜中的其他杂质),现将15mL稀盐酸分三次加入到5g黄铜样品粉末中,每次充分反应后,测定生成氢气的质量,实验数据见下表:

试求:(1)m的值;(2)此黄铜样品中锌的质量分数。

考点:对实验数据的分析能力,与化学方程式有关的计算。

粉末冶金的概念篇3

关键词：工业固体废弃物综合利用循环经济资源化

工业固体废弃物，是指工矿企业在生产活动过程中排放出来的各种废渣、粉尘及其它废物如冶金废渣、高炉矿渣、煤矸石、选矿废石、尾矿、粉煤灰、冶炼渣、污泥、粉尘等工业废弃物。传统的工业发展模式，高强度的开采和消耗资源，同时高强度的破坏生态环境，其对生态环境的干扰力度往往超过了自身的回复和承受能力，造成了生态环境的恶化、资源短缺的窘境，使我国经受到了不同程度的制约。上世纪60年代，“循环经济”一词，首先由美国经济学家K・波尔丁提出，主要指在人、自然资源和科学技术的大系统内，在资源投入、企业生产、产品消费及其废弃的全过程中，把传统的依赖资源消耗的线形增长经济，转变为依靠生态型资源循环来发展的经济。传统经济是“资源－产品－废弃物”的单向直线过程，创造的财富越多，消耗的资源和产生的废弃物就越多，对环境资源的负面影响也就越大。循环经济则以尽可能小的资源消耗环境成本，获得尽可能大的经济和社会效益，从而使经济系统与自然生态系统的物质循环过程相互和谐，促进资源永续利用。循环经济概念使得工业固体废弃物在处理上由过去的方式变为资源化的生态友好方式。工业固体废物有造成环境污染的一面，也有益处的一面，最好的处置办法是综合利用、化害为利、变废为宝。某一部门产生的废物通过信息交流、物质交换、技术开发等措施对另一部门可能是有用之物。而以往消极地采取填埋、贮存和焚烧等处理手段投资大，极易造成二次污染，对资源是一种浪费。

一、工业固体废弃物的资源化途径

1、矿业废石和尾矿的资源化

矿物的开采过程中，除了生产出符合企业要求的矿物外，还会产生很大数目的固体矿物废弃物，比如矿山废石等，占据了很大的空间，严重的危害生态环境。推进矿业废石资源化势在必行。

（1）回收有价金属。尾矿中含有一定量的金、银、铜、铁、铅、锌、镓等金属。由于矿山的尾矿数量巨大，从总量上说，这些金属的含量也是十分的巨大。如能采取一定的技术或提取方法，通过低成本的方式将这些资源回收利用，其所带来的效益不言而喻，对环境的保护及企业的发展都将产生大的革新。因此，提取矿山废石所含有的各种金属可以作为废弃物的资源化的重要途径，并在很大程度上提高了资源的利用率。

（2）生产建筑材料。工业固体废弃物种类多、废物消耗量大，可以替代粘土生产各种建筑材料如砖块、水泥、玻璃等。使用工业废弃物生产的各种建筑材料的性能均符合国家制定的各项标准，而且再生产成本方面，有效的利用废弃物，降低了生产成本，减少了废弃物对环境的污染，节约了土地资源，保护了耕地。

（3）炉渣的资源化。炉渣在西方的发达国家基本得到高效利用，其最常用的处理技术是水淬工艺。主要用途有生产矿渣水泥、砖块制品、混凝土制品、替代普通砂和碎石用于工程建设，生产膨胀矿渣作为轻质混凝土制品和防火隔热材料，生产具有保温和隔音等性能的矿渣棉等。炉渣也可以用于生产炉渣水泥，其生产过程是首先利用炉渣前进行加工处理生成水渣，在水泥熟料、石灰、石膏等的激发下，水渣便可以表现出水硬胶凝性能。由水渣为原料制成的水泥主要有矿渣硅酸盐水泥、石膏矿渣水泥和石灰矿渣水泥等。

（4）采空区回填。为了防止地面沉降，减少地质灾害的发生，往往将尾矿进行地下采空区的回填。这是一种较简单的尾矿资源化方式，耗资少，操作简便。

2、钢渣等废弃物资源化途径

钢渣就是炼钢过程排出的熔渣。钢渣主要是金属炉料中各元素被氧化后生成的氧化物、被侵蚀的炉衬料和补炉材料、金属炉料带入的杂质和为调整钢渣性质而特意加入的造渣材料。如：石灰石、白云石、铁矿石、硅石等。全世界每年排放钢渣量约1~1.5亿T。我国国内积存钢渣已有1亿T以上，且每年仍以数百万吨的排渣量递增，我国钢渣的利用率较低，约为10%。若不处理和综合利用，钢渣会占用越来越多的土地、污染环境、造成资源的浪费，影响钢铁工业的可持续发展。因此有必要对钢渣进行减量化、资源化和高价值综合利用研究。钢渣废料的资源化利用已成为国内外的重要研究课题。

（1）钢渣用作冶金原料。钢渣返回冶金再用，包括返回烧结、返回高炉和返回炼钢。由于钢渣作冶炼熔剂可以回收钢渣中Ca、Mg、Mn的氧化物和稀有元素等成分，能大量节约石灰石、萤石，降低焦比、提高利用系数、降低成本。对企业成本控制有着很重要的意义。另外，钢渣可以回收废钢铁。钢渣中含有20％左右的FeO，并夹杂有金属Fe，钢渣破碎的粒度越细，回收的金属Fe越多。国外较早开展从钢渣中回收废钢铁，例如：美国1970-1972年从钢渣中回收近350万t钢。我国已有不少厂家建立了处理钢渣生产线，例如：鞍钢采用无介质自磨及磁选的方法回收钢渣中的废钢量达8.0％，武钢达8.5％。

（2）作烧结矿熔剂：钢渣中因含有大量的CaO、fCaO、FeO、MgO、MnO、SiO2等，配人烧结，可以节省不少的熔剂原料(石灰、云石等)和铁矿。

（3）钢渣用于建筑材料。钢渣用于生产水泥：碱度高、有很好的水硬性，如果熔融钢渣的碱度及其各氧化物之间的分子配比和冷却速度合理，常温下与水作用的主要矿物组成硅酸三钙、硅酸二钙和铁铝酸四钙，能产生一定的强度。早在70年代就已开始利用钢渣来生产水泥，由于钢渣的后期强度较高，配加部分水泥熟料，利用熟料早期强度高的优势，制成的钢渣水泥具有各龄期强度好、耐磨、抗渗等优点。目前在豫北地区水泥厂采用，但钢渣掺量一般为15％左右。

（4）作农肥和酸性土壤改良剂。钢渣含Ca、Mg、Si、P等元素，可根据不同元素的含量作不同的应用，我国用钢渣改良土壤始于20世纪50年代末、60年代初。1958～1960年，中国科学院东北林业土壤研究所对全国各地主要炼钢厂的平炉钢渣进行了分析研究，将加工的粉化钢渣用于各种不同的土壤中进行田间肥度试验。1965～1973年中科院南京土壤研究所对含磷较多的平炉钢渣加工粉化，用于水稻、黄豆作物试验。1984～1985中科院开展了钢渣的农用试验研究，在用量、用法、粒度、土种、肥度及作物品种、性状、抗性和肥种对比等10个方面，取得了可喜进展。目前，我国用钢渣生产的磷肥品种有钢渣磷肥和钙镁磷肥。

二、国家在工业固体废弃物资源化利用方面的政策支持

国内外的经验表明，没有政府的支持，固体废弃物资源化利用的产业化不可能迅速地发展。固体废弃物资源化利用是新技术，仍在成长发展阶段，需要扶持。2005年9月8日国务院出台了《国务院关于加快发展循环经济的若干意见》指出“力争到2010年，我国消耗每吨能源、铁矿石、有色金属、非金属矿等十五种重要资源产出的GDP比2003年提高25%左右。矿产资源总回收率和共伴生矿综合利用率分别提高5个百分点，工业固体废物综合利用率提高到60%以上；再生铜、铝、铅占产量的比重分别达到35%，25%，30%，主要再生资源回收利用量提高65%以上。”。要实现这些目标就需要我们积极实践循环经济，大力发展固体废物再生资源产业。目前，为缓解资源短缺、减轻环境污染压力，工信部将对各地建筑废物的综合利用再生制品生产企业进行摸底，拟出台建筑废物资源化扶持政策。发达国家的经验证明，资源循环利用也是可以创造丰厚物质利润的产业。21世纪初，发达国家资源循环利用产业产值已经达到6000亿美元。工信部认为，中国作为世界上建设规模最大的国家，资源的利用率还并不高。建筑垃圾已经成为我国城市单一品种排放数量最大、最集中的固体废弃物，给生态环境带来巨大压力，建筑原料短缺的状况也越来越严重。近期可能出台的扶持政策包括鼓励企业收取建筑废物消纳费、优先提供填埋场或再生企业建筑用地、市政道路工程优先采购服务、减免增值税等等。

三、企业依托新政策扶持发展战略的转变

1、在新的政策扶持下，企业应抓住机遇，加快结构调整力度，并从中受益，具体可以从三方面着手：一是编制计划方案，建立临时的试点。编制初步的实施方案并建立试点对工业固体废弃物资源化利用可能带来的利害及面临的各种问题进行预先的思考，做出相应的初步解决措施，未雨绸缪，以尽可能地降低企业介入项目的风险；二是加强领导，分工职责。新项目的出台需建立配套的方法意见、管理条例。明确各成员单位的职责分工，加强对组织领导的监督；三是继续加强对工业固体废弃物特性的深入研究，系统规划企业工业固体废弃物的综合利用，拓展应用渠道，提高利用率，提高产品的附加价值。

2、以下阐释将以粉煤灰的资源化利用为例：粉煤灰是煤在锅炉中燃烧后形成的被烟气携带出炉膛的细灰，产生粉煤灰的主要工业行业有火电、矿物冶炼等高耗能企业。一般来说，随着大型火电项目的投产，粉煤灰的产量会以15%的总量增加，若不加以利用，将对大气造成很大污染。粉煤灰的价格大约是150元每吨，而大型火电生产企业若使用粉煤灰生产建材将获得很高利益。企业经过深入考察后可引进西方的建材生产线，比如全自动彩色混凝土屋面瓦生产线，生产的彩瓦具有环保、利废、保温、隔音等性能。

3、企业未来发展的基本战略目标是：加快结构调整力度。这里可以分为部门结构、产品结构和产业布局结构调整。部门结构调整的基本任务是加快资源深加工的发展，最大限度占有国内高科技含量产品的需求市场。而产品和产业结构调整的基本方向是以资源换市场。具体而言，就是通过新技术手段增大原材料的利用率，并最大化的使废弃物资源化来增大资源供应的对外依存度，扩大制成品的占有度。不断提高技术进步水平，推进技术进步与创新，引导企业部门的科学管理，强化工业发展的科技和人才支撑。这是企业持续健康发展的保证，新技术的使用提高了投入产出效益，达到了最佳的资源整体利用效果。

总而言之，从循环经济角度，工业固体废弃物资源化利用将极大提高企业在发展历程中的创新变革和可持续发展能力并对企业部门的整合、成本的控制、企业发展方向的再次确定有着很大的影响。抓住新时期废弃物资源化的优势，站在高的位置，从企业全局出发，资源化的路径带来的效益才能更快的推动企业的发展。

参考文献:

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[9]黄少鹏.基于循环经济的再生资源回收利用(J)安徽财经大学研究生部,2005

粉末冶金的概念篇4

关键词：冶金企业安全生产管理风险管理注意事项

中图分类号：F270.7文献标识码：A

文章编号：1004-4914（2017）02-294-02

一、引言

（一）冶金企业引入风险管理的背景

为了进一步适应市场经济的需要，做好企业的安全管理工作，是所有企业面临的重要问题。如果企业中存在着某一方面哪怕是微乎其微的安全隐患，也会存在发生安全事故的可能性。一起安全事故的发生轻则给企业带来不必要的经济损失，重则会给企业带来灭顶之灾。所以，缺乏安全生产的企业就犹如无源之水、无本之木，这样是不会获得持续发展的。只有抓好安全生产工作，才能全面提升企业的安全管理水平，才能确保企业安全生产，才能实现企业经济效益最大化，才能更好地保持企业强劲的发展势头，增强企业在市场经济中的竞争力。

近几年，冶金企业在改造、更新、重组做大做强过程中，生产规模不断扩大，生产工艺不断革新、技术管理不断进步，特别是PLC在冶炼工序上的应用，工业自动化程度显著提高。所以，再沿用过去直接具体的传统安全管理方式、常规的管理模式已经不能适应现代企业生产形势的需要，已不能适应先进技术发展和生产秩序顺利进行的需要。安全管理在一定程度上呈现出与现代企业发展的不适应落后状态。

（二）风险管理的主要流程

冶金企业安全生产风险管理的主要流程可以用下图表示：

第一，目标规划。风险目标规划，是管理层在对外部环境和内部条件进行认真分析研究的基础上，对一定时期内税收风险管理的工作目标、阶段重点、方策略、主要措施、实施步骤等作出的具有系统性、全局性的谋划。一个完整的目标规划包括以下几个方面：内外部形势判断；组织目标的确定；实现的方针策略；实施的重点步骤；组织技术等保障。

第二，风险识别。技术层面的第一个环节，是关键环节或者基础环节。它的主要功能是寻找冶金企业安全生产风险发生的可能领域，识别风险发生的具体目标。

第三，风险等级排序。就是从两个变量来确定风险值。风险值与以下因素有关：风险事项发生的概率（可能性），风险事项发生的负面后果。风险值=事件概率×后果，数据值高=高风险，数据值低=低风险。风险等级估算的注意点：风险等级排序的价值是在比较中得到实证的；用经过等级估算选出的具体对象，与随机的，没有针对性的，任意的开展安全生产检查活动比较，来体现等级排序在安全生产管理中的作用。

第四，风险应对处理。针对风险我们能做什么？不是所有风险都需要应对的，可采取的正确的做法是：我们通常可以改变制度避免它，目前容忍接受它，积极应对减少它（减少可能性或结果）。

第五，风险管理的评估。风险评估的关键点有两个：需要关注影响和结果而非只注重投入与产出；质量衡量应与数量衡量相配合。评估方法要考虑结果评估与过程评估相结合。实现的途径是单项评估与多样化评估、综合评估相结合。

二、当前冶金企业安全生产风险管理方面存在的问题

近年来，全面风险管理已逐步成为国际经济领域的热点，企业风险管理日益为各国政府、企业以及相关经济组织所重视。在发达国家，不仅风险管理理论发展迅速，而且很多企业都已认识到风险管理的重要性，越来越多地将全面风险管理作为企业管理的重中之重。我国的风险管理理论及应用发展相对滞后，2006年10月国务院国有资产监督管理委员会《中央企业全面风险管理指引》，要求央属企业必须建立全面风险管理体系，切实加强企业风险管理工作。在国内冶金企业中，除少数大型央企建立健全了风险管理体系外，绝大部分企业全面风险管理仍处于被动状态，不同程度地存在风险管理意识不足，缺乏风险管理策略，缺少风险管理专业人才，以及风险管理技术、资金不足等问题。总的来说，国内冶金企业全面风险管理工作相对比较薄弱，具体表现为：

（一）企业发展战略与风险管理实际不匹配

企业对自身战略目标未进行有效的风险评价，甚至在目标制定时急于求成，希望以最快的方式获得回报，导致在经营发展过程中承担了过多自身难以承受的风险，加之缺乏相应的风险管理策略和措施，在重大风险事件发生之时无从应对，致使企业遭受巨额损失，战略目标难以实现。

（二）重视具体风险的管理，缺乏风险管理整体策略

在企业的风险管理工作中，往往将绝大部份精力投入到具体风险管理中，缺乏系统的全面风险管理体系，导致企业风险管理的资源分配不均，影响企业全面风险管理的整体效率和效果。

（三）多为事后控制，缺乏主动性

企业的风险管理多为事后控制，缺乏系统的、定时的评估，缺少积极的、主动的、灵活的风险管理机制，不能从根本上防范重大风险。

（四）缺乏强大的信息系统支持

企业内部对风险信息的认识不统一，尚未形成企业的风险信息标准和传送渠道，未形成协调、统一的沟通体系。对于具体风险，缺乏量化和信息化的数据支持，从而影响决策的效率和效果。

（五）风险管理职责不清

大部份企业没有专职的风险管理机构和相应的人力资源，风险管理职能、职责分散在不同的部门和岗位，缺乏明确的、针对不同层面的风险管理职能描述和职责要求。

三、冶金企业安全生产实施风险管理的注意事项

风险之于冶金企业，是与生俱来的。尤其是在当今经济日益全球化、竞争日益残酷的复杂市场环境中，冶金企业不仅面临着自然灾害、财产损害、业务中断、盗窃及产品责任等传统风险，还面临着市场风险、运营风险、财务风险、人力资源风险等诸多风险因素，尤其是安全生产领域的风险防控更是重中之重。如何强化全面风险管理，有效规避、分散、化解和抵御各类风险，是每一个冶金企业生存发展之路必须面对的问题。为此，结合风险管理的理念，冶金企业安全生产应该着力做好五个方面的注意事项。

（一）严格落实预防为主的方针

对事故的预测不是仅仅凭借经验和事故总结，而是在横向到边、纵向到底、不留死角的区域划分下，根据不同的区域特点，运用现代风险评估技术多角度、全方位进行风险分析，找出危险源，评价它的风险程度，制定对应级别的控制措施。这样就更加体现了预防为主的方针，使预防目标和手段更加科学。可以说，引入风险管理将使冶金企业传统的“防御式”被动安全管理转向“攻防式”主动安全管理，使冶金企业安全生产管理更加科学与有效。

（二）重视提高员工的风险管理意识和能力

将风险管理应用在冶金企业安全生产管理中时，需要围绕安全生产过程中的各项因素进行，特别是要重视“人”的作用，即加强对员工的培训，培训内容包括风险管理意识、风险辨别能力、风险控制能力、安全业务知识等等，关键内容就是事故的预防、关键环节的控制方式、重点监控措施、日常监控内容等等。在评估的过程中，要使用定性与定量相结合的方式进行，在风险的处理方面，要加强对评估结果的反馈以及反馈的响应工作，对于关键风险点的评估可以以隐患通知书或者其他专项整改方式的形式出现，在日常工作中要加强对反馈结果的处理，提升冶金安全生产管理的成效。

（三）风险管理要与生产实际相结合

要发挥出风险管理的效用，除了要遵循全面、系统的原则以外，还要将风险管理工作与生产的实际情况进行密切的结合，这样就能够将安全理论、经验教训与生产实践M行密切的结合，也可以将风险管理的效果发挥至最大化。此外，在风险管理的过程中，管理人员必须要加强与一线员工的沟通与交流，倾听他们的心声，积极地吸取他们的建议与意见，将风险管理与作业方式和事故类型进行密切的结合，这样才能够将风险管理的成效发挥至最大化。

（四）注重风险管理工作开展的持续性

将风险管理工作应用于冶金企业安全生产管理的工作中时，应该根据工作的实际情况以及具体的进度进行适当的调整，这样才能够适应新形势的发展，才能够令风险管理工作得到持续的改善，才能够推动风险管理工作的全面发展。

（五）完善风险管理的监督评价机制

完善的监督评价机制能够有效保证冶金安全生产风险管理工作的顺利开展，因此冶金企业应该在原有监督评价机制的基拙之上，进一步完善风险管理监督评价机制：

1.冶金企业应该在遵循冶金行业安全监督规范标准的基础之上建立冶金企业安全生产风险管理监督体系，对冶金企业执行有关法律规范、规章制度进行严格的监督，这样能够有效督促冶金企业按照冶金行业安全生产规范进行冶金产品的生产。

2.冶金企业还应该进一步完善风险管理评价机制，制定科学合理的评价指标对冶金安全生产状况展开综合评估，这样能够及时发现冶金生产过程中可能会出现的安全事故，并且采取合理措施加以控制，这样能够确保冶金安全生产风险管理的效果。

四、结语

随着我国经济的蓬勃发展，生产规模的不断扩大，生产过程中大量使用新工艺、新材料，新技术不断得到推广和运用，由于管理跟不上规模的扩大，对新工艺、新材料、新技术的安全特性认识不足，片面追求经济效益，致使生产安全事故不断发生，火灾、爆炸、空难、化学品及核泄漏事故等严重威胁着人类的安全和健康。事故不仅造成经济上的损失，而且给人类的心灵留下久久的创伤和难以抹去的阴影，也给个人、家庭和社会留下了沉重的包袱和不稳定因素。实施以风险管理为导向的安全生产管理是控制和减少事故的重要手段，一方面通过宏观的安全生产管理来解决全社会共性的问题，是促进安全生产工作的根本途径；另一方面通过推动企业安全生产管理，提高广大干部职工的安全意识和安全知识水平，控制和减少事故隐患、杜绝“三违”现象。同时，推行现代安全管理来满足现代企业安全生产的需要，降低人类的风险代价。总之，只有不断创新和进步，搞好安全生产管理工作，才能有效实现安全生产目标。

参考文献：

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[2]许传高.当前我国冶金企业安全生产管理存在的问题分析[J].现代企业教育，2012（03）：172

[3]侯茜，刘峰，邬开发.安全生产标准化在冶金企业落地生根探研[J].工业安全与环保，2013（12）：43～45

粉末冶金的概念篇5

关键词：连续铸钢；教学内容；教学方法；改革

连续铸钢是冶金工程、轧钢专业、机械专业等与钢铁行业相关的专业课，随着钢铁工业的飞速发展，促进了连铸技术和轧制技术的发展，连续铸钢技术和轧制技术相融合构成了现代钢铁企业结构优化发展的方向。连续铸钢作为冶金工程专业的专业基础课，开设的专业从最初的冶金工程到国际学院的轧钢专业选修课，选用的教材均为贺道中主编2007版《连续铸钢》，该书讲授内容为连铸基本理论，以及连铸技术和轧制技术的发展，导致讲授内容不够深入，学生在学习过程中只处于了解水平，并没有真正掌握问题的实质。传统的借助于重复强调概念和板书图片教学的方法容易使得学生感到烦琐、枯燥、乏味，进而对课程学习失去兴趣，教学难以达到预期的效果。针对上述问题，我们认为在开设该课程的时候，教师应该根据学生的专业需要，针对实际生产中的应用，对相关的连续铸钢原理讲透、讲懂，使不同专业的学生能够在较短的时间里掌握重要有价值的知识点，深入透彻的认识相关问题。同时教学方法要具有新颖性、多样性、趣味性，可以利用多媒体课件，来充分激发学生的学习积极性。

一、课程教学内容改革

随着钢铁行业科技进步的快速发展，连续铸钢在冶金工程、轧钢专业等专业教学中越来越重要，因此在课堂教学上要强调其为专业服务的特点。在课堂教学上要重点讲授基本理论，根据授课专业、学时的不同调整教学内容，注重教学内容的针对性，做到以下几点：

（一）增强与专业关系密切的内容，对于不同的专业，采取侧重点不同的原则，讲授专业基础理论外，将连续铸钢课程的最新技术发展，钢铁企业的一些新工艺新技术讲授给学生，让学生深刻领会世界钢铁工艺发展的趋势，同时针对不同的专业要求调整授课内容。我们主张授课教师应该根据本课程的地位、特点、专业应用，收集和积累教学素材，并善于结合课程知识及现实生活或工厂实际进行思考和研究，以便能够在课程教学的不同章节引入相应的具有一定思考深度的事例。

（二）紧密结合冶金工程、轧钢专业等专业最新技术补充有关内容。王宝峰教授带领的研究团队长期从事连续铸钢方面的科研工作，取得了一批高水平的科研成果，我们将这些研究成果有意识的融入课堂教学，以进一步充实和丰富教学内容，例如小方坯连铸机的二冷设计、连铸机结晶器电磁搅拌等等。

（三）充分发挥实践环节的作用。本课程的实践教学环节主要是课程设计和毕业实习，通过课程设计来对学过的理论知识进行验证和培训总体工艺的思考能力，进一步培养他们具有一定的独立进行科学实践的能力。

实践教学环节的另一重要部分是加强与计算机的结合应用。现代连续铸钢工艺采用计算机自动控制，设备设计制造图纸全部采用计算机绘制，教师在黑板上演示多媒体和使用flas展示可以给学生更直观更清楚的认识，是学生感性理解连续铸钢工艺过程的有力工具。

连续铸钢课程在经过这样的调整之后，教学内容的安排更加合理，课时利用更加有效，充分调动了学生学习该课程的积极性，在提高课堂教学质量上收到了较好的效果。

二、课程教学方法的改革

（一）改进教学环节，提高教学质量

1、在授课前，教师要根据学生的特点、专业面向进行需求分析，再对课堂教学过程进行初步设计，编制教案。

2、教师在上完每节课后，及时总结上课情况、教学内容的安排情况、学生理解的情况、课件存在的问题、学生的要求和建议等，及时调整教学进度、教学内容，做出更合理安排，同时处理好传授知识与能力培养、课堂讲授与学生自学的关系等，让学生们具有学习主动性。

3、教师在上完课后应布置一定量的作业，注意选择典型的、综合性的习题，要求学生保质保量的独立完成。

4、教研组要定期对课堂教学效果进行测试与评价，将结果及时反馈到授课教师，以便教师及时对教学内容和方法进行调整与改进。

（二）采用启发式教学

以学生为中心，从工厂实际出发，启发学生思维，有针对性的按照课程的重点、难点，分层次设问，引导，调动学生主动学习的积极性。事实证明，这种目的明确、灵活多变的教学方式很受学生欢迎，有效地提高了学生的学习自主性，培养了学生的创新意识。

（三）采用板书与多媒体相结合的教学手段

传统课程教学手段一直是黑板+粉笔的单调形式，教师只能运用语言、文字作为信息载体，向学生传授知识，学生处于被动接受的地位，影响了学习效果。为此，教师应该采用多媒体教学手段，将文字、图片、声音、动画融为一体，利用图文并茂、形象生动的情景式教学环境，将传统教学中枯燥、抽象，用单一文字和图形讲解难以理解的概念变得生动具体，令学生耳目一新，印象深刻，加深对课程内容的理解和记忆，同时激发学生的学习兴趣，节省了板书时间，提高了授课效率，取得了传统教学手段所不能达到的效果。然而多媒体教学在加强学生的领悟能力、启发思维方面有其不利的方面，并且教师在把握课堂节奏、学生记笔记方面有一定的困难。

三、课程教学方法的改革

粉末冶金的概念篇6

关键词机械制造基础金工实训课堂教学

中图分类号：G424文献标识码：A

机械制造基础课程因其知识点多、涵盖内容广、实用性强而被列为理工科类各专业，特别是机械类各专业的一门重要的技术基础课程。它是机械制图、公差配合与技术测量、金工实训等前述课程的具体应用和理论的提升；是机械设计、生产毕业设计等后续课程的重要基础。随着教学改革的不断深入，新材料、新工艺、新技术等“三新”知识不断涌现，而课堂教学课时又大幅度压缩，这一矛盾使得教师不得不在理论教学内容的取舍、组织及教学方法等方面进行研究，寻找出在现有条件下的最佳教学效果的教学方案。笔者认为，明确课程的特点，教授适合本课程特点的学习方法，并以两条主线和一点为平台，精简并合理组织课堂教学内容，采用多媒体等好的教学手段和方法，可以取得良好的教学效果。

1明确课程特点，做好教学互动的思想准备

本课程的重点主要表现在如下两个方面，在组织教与学的过程中，教学双方都应有所思想准备。

（1）课程内容的广泛性、综合性和工艺方法的多样性。课程本身内容多、理论上微观层次多、实验（实训）上宏观规律多、具体材料种类多、实际工艺方法多。（2）实验和实习是重要的基础—实践性。本课程的发展与基础科学的发展密切相关。但材料科学自身的理论是建立在自己特有的实验基础上的。有的图表完全是由实验测得的，目前还不能从理论上推导出来。更多的是实践中总结出来的规律。对此要有思想准备。

2抓概念找规律，训练学习方法

2.1彻底搞清主要的基本概念

名词术语：搞清定义，弄清思路；概念：需要花力气彻底弄清实质；观点：仔细弄清思路。

其中最重要的是概念。只有概念清楚，才能正确理解和应用术语，才能有理有据地分析问题，才能在复杂的问题面前保持清醒的头脑。

2.2始终抓住“一个核心两条线”

课程的基本观点提出：材料的性能决定于内部组织—“一个核心”。

改变材料性能的因素有二：化学成分（内部因素）；各种加工工艺（外部因素）。因而有：成分—组织—性能；工艺—组织—性能。这样，就可以将繁杂的内容理顺，将前后各章节内容建立有机的联系。

2.3头脑中要建立一系列的图像和模型

对于机理和概念必须建立具体的模型（如结晶过程图像、晶体结构模型等）。用图像、图表、曲线等科学语言来理解、表达和记忆课程中的理论、概念、观点和规律，既简便又明确。

3合理归纳重点和难点，大胆取舍教材内容

教学内容的取舍是个重要问题，它关系到是否能达到本课程教学大纲的要求，关系到教学质量的好坏。因此，必须结合教学大纲要求，仔细分析教材，然后才能做出取舍的判断。

（1）将直观教学能获得较好效果的有关内容安排在金工实训中完成。例如，可将各种铸造方法、特别是砂型铸造方法等内容安排在金工实训中完成，理论教学只归纳，不细述。又如各种传统机械加工机床的结构、传动原理及加工范围等内容，也可以安排在金工实训中完成，理论授课时干脆舍去不讲。现场教学更直观，更能取得好的教学效果。

（2）对容易理解的内容安排以学生自学为主。例如，可以将铸造、锻造、焊接及粉末冶金等各种成形方法安排在课前自学，理论授课重点讲解成形原理，由此引出各种成形方法的优缺点、容易出现的缺陷，从而归纳和提升成形方法。

4以两条主线和一点为平台，科学组织教学内容

根据总的教学课时，首先安排好“三新”知（下转第154页）（上接第152页）识内容的授课课时，将传统加工知识内容以两条主线进行归纳、总结式教学。

（1）以铁碳合金状态图为主线，将热加工部分内容串成一线。包括金属材料热处理（重点在“四火”）、铸造、锻造和焊接等内容串在一起进行分析。可以由加热的温度不同，引发出各种成形方法带来缺陷不同，进而引入避免和消除这些缺陷的办法也不同。

（2）以加工精度为主线，将冷加工部分内容串成一线。由各种加工方法的经济精度，引出它们的加工特点。例如，虽然牛头刨床的加工精度较低，但是它的运动很有特点。它的主运动是由旋转运动转变成直线运动而得到的，它的进给运动是由间歇运动来完成的，这些运动的形成是刨削的一个突出特点。经过分析，一方面可以为学生掌握机构学及传动机构打下一定的基础，为学生的生产实习指引了学习方法，另一方面可以引导和激发学生的创新思维。又如，从积屑瘤的成因过程，可以引发学生了解切削用量选用原则，同时也能更好地理解各种切削方法的加工能力与所能达到的加工精度。

（3）以“新”字为点（重点），及时引入“三新”知识内容。所谓新，它是在传统的材料、传统的加工方法及工艺和传统的加工技术无法或难以满足使用要求的前提下诞生，它们之间的关系是：（使用前提要求）新材料（传统加工工艺无法或难以完成的）新工艺（针对性地产生了）新技术。

当今“三新”知识新月异，更新周期短之又短，而教材内容总是至少要滞后3年左右的时间。例如，当我们的教材刚开始引入AutoCAD/CAM知识的时候，沿海地区已经大量采用基于Pro/Engineer的NC加工技术和集CAD/CAM/CAE于一体的UG集成技术。这就要求任课教师及时搜集相关知识，并及时引入课堂教学，引导学生及早触摸前沿技术。这样，一方面可以启发学生的创新思维，另一方面也便于学生对“三新”知识的理解。

5将“工艺”贯穿课堂教学始末

无论是传统的成形方法，还是各种新的成形方法，课堂教学都应紧扣“工艺”两个字，特别是切削加工部分，更是重在工艺。最后引出工艺过程的概念，这是本课程的高潮，是前面所学内容的总结和提升。通过对工艺过程的学习，使学生知道，不但冷加工的各种加工方法需要运用工艺过程的知识，热加工的各种成形方法也需要运用工艺过程的知识。编制零件加工工艺过程的知识，不单是传统成形方法需要，采用数控机床等新的加工方法，也都必须首先编制零件的加工工艺过程。由此可以使学生对工艺过程部分内容引起重视。

6采用多媒体教学，丰富教学内容

采用多媒体教学的最大特点是使课堂教学直观、清晰、生动、易于理解，可以大大地扩充知识内容，使有限的授课课时充分发挥作用。

例如，可以将平常难以见到的激光焊、爆炸焊等焊接方法用录像片段展现，一方面可以提高学生的学习兴趣，另一方面可以增进学生对电弧焊基本原理的理解，进一步使学生联想到焊接缺陷的产生和防止。又如，粉末冶金在课堂上花两节课时间讲授还只会使学生一头雾水，借助于多媒体教学手段，用十几分钟可以使学生明明白白。对一些有关原理和工艺方面的知识点，制成CAD、CAI多媒体教学课件，充分发挥现代教学手段的优越性，收到事半功倍的效果。

总之，如何把握新形势下的课堂教学环节，是个复杂而细致的问题，只有不断分析、不断总结经验，才有可能适应新形势下的教学要求。

参考文献