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1、金属材料专业 设计型综合实验讲座,主讲人 王 鑫,1、设计型综合实验的目的,1.1 培养自学能力研究能力创造思维能力语言文字表达能力和组织管理能力等。充分发挥主观能动性，勇于创新，提高对科学研究的兴趣和热情。,1.2 提高、强化基本的实验技能。要求能独立地掌握本专业常规实验设备的使用方法操作程序，加强工程师素质的训练，为今后毕业设计教学内容夯实基础。,1.3 通过对所选的课题的研究，培训一般地科学研究方法和科学地数据处理技术。重点内容：在科学研究方案制定、实验方法的合理选择、结果的科学分析、实验结果的归纳总结、科技论文撰写等方面进行训练。,1.4 预期要达到的目的：具备一定分析问题、解决问题的
2、能力。要求将所学过的专业基础理论知识和专业知识有机的进行结合，全面描述实验中存在的各种现象和实验的结果，综合地分析实验现象和结果产生的原因。最终能对研究结果提炼出合理化的建议和意见。,2、不同实验类型对比,2.1 单一验证型实验的过程及要求：具备条件和目的：给出了所采用的实验原理实验用仪器、设备了解设备结构设置了实验方法条件、操作步骤（按照国家标准或行业标准要求）。最终验证理论教学的某一内容。需完成内容：实施实验操作过程、测定实验结果对实验结果进行误差分析撰写实验报告（主要说明在规定测试条件下的结果及结果的可靠性。）,2.2 综合型实验的方法内容、过程及要求：具备条件和目的：提出了研究实验方案
3、列出实验所涉及各种实验项目提供了各实验的原理和方法规定了各实验的条件和操作步骤(按照国家标准或行业标准)。最终了解事物某方面的特征。完成内容：独立实施操作测定实验结果对测试数据进行较科学地处理和对结果进行综合分析撰写实验报告（核心说明被研究对象在某一方面全部的特征。）,2.3 设计型综合实验的内容、过程及要求:具备条件和目的：提出了具体的研究对象要解决或存在的问题列出了现有的条件、设备。最终要掌握研究对象的综合特征，对其进行全面的研究和评价。完成内容：学习所命题的科学研究方法制定试验方案选择所需要的各个子实验项目了解并熟悉各实验的原理和方法制定实验的条件和操作步骤独立实施实验操作过程测定实验结
4、果对实验结果要进行严密的、科学的数据处理和分析总结出规律性、科学性的结果，提出有建设性的结论。结果形式是格式规范的科技论文（核心内容是撰写说明性或推广性的科技论文。）,3、时间安排：,3.1 301班级：,3.2 302班级：,3.3 303班级：,3.4 304班级：,3.5 305班级：,3.6 三本209、210班级：,4、设计型综合实验的流程,4. 1 设计型综合实验讲座,4.2 选题为了达到设计型综合实验课程教学目的和质量，拟定了一个设计型综合实验的课题名单，根据自己的兴趣和爱好选择题目。如有特殊要求的，经审批后，可自选题目。,4.2.1 热加工工艺专业方向课题名单1、高碳当量高强度
5、灰铸铁组织性能研究指标要求：CE4.0%，b300MPa，石墨形态：A型或D型 2、铸态珠光体球铁的组织性能研究指标要求: b800 MPa，3.0% P85%，石墨形态：球状 3、铸态铁素体球铁的组织及性能研究指标要求: b450 MPa，15% F85%，石墨形态：球状 4、薄壁铁素体球铁的组织性能研指标要求: b450 MPa，10.0% F80%，石墨形态：球状 5、薄壁灰铸铁的组织性能研究指标要求: b300 MPa，P80%，石墨形态：A型或D型,6、奥氏体等温转变铸铁的研究途径：球铁、灰铁、可锻、蠕铁 7、玻璃模具用铸铁材料的研究 8、可锻铸铁退火工艺的优化指标要求：第一阶段退火
6、时间8h, 途径：孕育剂种类和合金化 9、高强韧铝硅合金组织性能的研究指标要求: b350MPa1 10、活塞铝合金组织性能的研究指标要求: b350MPa 11、高硅铝合金变质处理研究指标要求: b350MPa 12、Al4.5Cu/SiC复合材料组织性能的研究,4.4.2 金属材料专业方向课题名单1、铝合金压铸模热处理工艺设计 2、粉未冶金模具热处理工艺设计 3、板簧热处理工艺设计 4、汽车变速箱齿轮固体渗碳工艺设计 5、汽车变速箱齿轮热处理工艺设计 6、热锻模的热处理工艺设计 7、车刀材料类热处理工艺设计 8、扳手材料类热处理工艺设计 9、钻头材料类热处理工艺设计 10、锯条材料类热处理
7、工艺设计,11、同心度量具材料类热处理工艺设计 12、螺丝刀材料类热处理工艺设计 13、塞规材料类热处理工艺设计 14、汽车发动机连杆的热处理工艺设计 15、汽车发动机曲轴的热处理工艺设计 16、紧固件的热处理工艺设计 17、锌合金压铸模热处理工艺设计 18、轴承热处理工艺设计 19、塑料注射模主要模件的热处理工艺设计 20、冷冲压模具热处理工艺的研究,4.2.3 焊接工艺专业方向课题名单1、园柱型容器（60M3）焊接结构及工艺设计 2、球型容器（60M3）焊接结构及工艺设计 3、工字截面吊车梁焊接结构及工艺设计 4、大型连杆类零件焊接结构及工艺设计 5、大型轮盘类零件焊接结构及工艺设计 6、
8、灰铸铁零件（发动机缸体）焊补方法及工艺设计 7、不锈钢薄板(件)焊接方法及工艺设计 8、铜及铜合金薄板(件)焊接工艺设计 9、铝及铝合金薄板(件)焊接工艺设计 10、桁架（跨度20m）焊接结构及工艺设计 11、焊接柱承重（20T高6m）结构及工艺设计 12、低合金高强钢板件焊接工艺设计 13、异种钢棒材的焊接工艺设计,4.3 收集资料、查阅文献根据所课题研究内容和研究方向，学习、查阅、收集与本课题研究内容相近的、相关的文献资料至少5篇。 从文献资料要了解这类课题目前研究的程度、前人所采用的实验方法、研究手段。达到对研究课题的初步的认识和了解。 吸收文献资料的内容， 拟定自己研究的新方向和采用的
9、研究手段（要求参考不少于5篇文献资料内容）。 与指导教师讨论和沟通，确定研究方法及设计方案的思路。,4.4 制定设计方案4.4.1 热加工工艺专业方向：以铸造合金成份设计为主线，了解各种元素在合金中的作用，熟悉各种铸造方法、各种铸造生产工艺的特点，掌握铸造合金材料显微组织特征、铸造合金性能的检测方法，总结显微组织与合金性能的关系，加强对新材料的研究开发。具体流程：成份设计（核心内容）配料计算造型方法及工艺熔炼工艺炉前处理工艺浇注工艺机械性能试样加工标准制定性能测试及结果金相显微组织分析科学数据处理。,4.4.2 金属材料专业方向：根据所制作工件的几何尺寸、使用性能和失效形式，有依据选择综合性能
10、最佳的材料，了解合金元素对该材料合金相图、淬透性、连续冷却C曲线、端淬曲线等性能的影响规律；熟悉不同的热处理方法和工艺对该材料性能的影响程度，制定所选材料的热处理工艺和生产工艺流程，掌握材料的显微组织特征和机械性能的检测方法，有预见的总结合金相图、材料性能、显微组织三者间的相互关系。具体流程：设计所研究零件的几何形状制定材料的使用性能选择综合性能最佳的材料种类选择加热方式及设备观察材料原始组织制定预热处理工艺制定最终热处理工艺机械性能试样加工标准制定性能测试金相显微组织观察数据科学处理。,4.4.3 焊接工艺专业方向：分为焊接件的结构设计和焊接工艺设计两大类。其中焊接工艺设计是根据所选金属材料
11、的焊接性能及焊接过程中容易出现的问题，了解各种材质的焊接特征和焊接组织性能的规律，选择适当焊剂的种类和焊接材料，合适的焊接方法，制定合理焊接工艺和流程，对焊接后进行有效的后期热处理。观察不同焊接区域的显微组织，分析其各区组织特征及性能，制定综合评价材料的焊接质量的标准。 具体流程：了解焊接材质的焊接性能、焊丝的性能选择焊丝的种类和焊剂种类选择焊接方式及设备制定具体的焊接过程中工艺参数制定焊接的流程及后期处理性能试样加工标准制定性能测试及结果金相显微组织分析,4.5 设计方案审查,特别注意：不要仅用一篇资料进行模仿，要吸收所有资料所长，最好选择别人没有涉及的新内容。,4.6 组织实施实验在教学期
12、间，实验室全部开放利用一切有效时间自行组织，注意安全独立实施实验过程,4.6.1热加工工艺专业方向实验实施过程,注意事项：避免选择未知成份的变质剂、孕育剂、球化剂等 实验前应检查试验时所用工辅具是否完好 辅助实验应预先合理安排（如金属型预热、浇包等） 按照设计要求准备炉料，特别注意某些炉料的粒度有要求 实验操作步骤应详细，实验操作过程对初学者应适用 注意与其它同学配合和协作,4.6.2金属材料与工程专业实验实施过程,注意事项：避免选择非常用的和特殊成份的材料 检查材料原始组织状态 实验前应检查试验时所用工辅具是否完好 小试样应捆扎，避免用工具直接夹取试样 防止试样氧化（脱碳） 按照设计工艺要求
13、进行热处理，控制炉温变化在安全范围 实验操作步骤应详细，实验操作过程对初学者应适用 注意与其它同学配合和协作,4.6.3 焊接专业方向实验实施过程,注意事项：避免选择非常用的和特殊成份的焊条 实验前应检查试验时所用工辅具是否完好 注意零件焊接结构 试样焊缝区上下一定要焊透 焊后注意消除应力 防止试样氧化 实验操作步骤应详细，实验操作过程对初学者应适用注意 与其它同学配合和协作,4.7 数据处理及结果分析用科学方法处理数据，合理选择数据不要舍弃与自己预想有差异的结果，对异常结果要非常留意，因为异常现象后面往往隐藏着重大发现,4.8 撰写科技论文撰写约 5000字的科技论文。,4.9 答辩随机抽查
14、，每人10分钟。每班8人左右。,4.10 考核方法及成绩按照教学流程分步、实时进行记分，见考核成绩表。 记分组成：制定设计方案可行性、实验技能、实验结果、论文质量、答辩。 教师综合评语：按学生设计的研究方案、研究方法，实验操作技能，实验结果可靠性，分析讨论的广度和深度等方面，给出更合理地建议。 成绩按优、良、中、及格、不及格记。,5、不同专业方向专职指导教师,热加工工艺方向（铸造）：王鑫：办公室教一楼203或112金属材料方向（热处理）：刘建康：办公室教一楼一层力学性能实验室焊接工艺及设备方向：郑曙阳：办公室教一楼二层多媒体北隔壁223,6、科技论文写作方法,6.1 科技论文写作基本要求科技论
15、文是科学研究成果的书面表达形式。 科技论文的读者主要是本行业的专业人员。 科技论文文字表达要求简明扼要、直截了当、客观求实文句简练平实朴素。 科技论文写作要以理服人，不是以情感人，不能用夸张和渲染的手法。 科技论文写作主要以说明和叙述为主。,6.2 科技论文的组成论文标题； 作者姓名； 目录； 摘要和关键词； 正文； 参考文献和注释； 致谢； 附录；正文是论文最核心的部分。,6.2.1 论文标题的写作论文的标题一方面反映论文的中心内容，读者看了标题就知道文章讨论的是什么问题，或从标题中看到作者的观点。另一方面也方便于论文的分类和检索。 科技论文的标题写作还可在主标题后加入副标题，副标题是对主标
16、题补充和引申。,6.2.2 作者署名署名体现了作者在该项研究中付出的辛勤劳动和取得的研究成果。 署名也表示对论文中的结果负责。 署名内容一般包括： 作者，工作单位，联系方式。目的是方便读者与作者联系。,6.2.3 目录写作目录反映论文的提纲 目录所列条目就是论文的小标题。 目录内容能了解论文内容的整体布局，帮助读者查阅章节。 目录可帮助读者方便地直接阅读有兴趣的部分。,6.2.4 摘要的写作摘要放在论文的正文之前，论文的摘要是论文内容基本思想的缩影，简明扼要地概括了论文的要点。 摘要内容要能体现论文的研究目的研究方法及研究结果和结论等。但不叙述研究过程，不举例，不论证，不用图表和公式，不分段落。采用第三人称写。措词要简短精炼明确。 字数大约在100400字之间。,
