金属类材料（精选七篇）
金属类材料 篇1
在国内,金属材料类专业作为优势学科的本科院校很多,每年培养出的大量的人才,除了很少一部分科研院校有需求外,剩下70~80%都是企业需求,尤其是钢铁企业。那么钢铁企业到底需要什么样的本科人才呢?经过调研,我们发现,企业真正需要的是能够解决一线实际问题的人才,也就是技术应用型的本科人才。但是目前大部分院校,不管是“985”“211”,还是地方性的院校,都把自己的培养目标定位在研究型的复合人才。造成了目前此类人才大量充斥在企业生产一线,这不仅造成了人才的极大浪费,而且使企业人才结构极不合理,对其后续发展也是极为不利的。河北省作为钢铁大省,此类矛盾特别突出,这也引起了省领导的高度重视,2012年9月8日河北省委副书记、省长张庆伟作了题为《用科技创新促进钢铁产业结构调整》的报告[1]。他指出,河北的钢铁产业当前必须加大培养引进专业科技人才力度。张省长所提出的人才不仅需要创新型人才,也需要技术应用型人才。所以河北省教育厅特意在河北工业职业技术学院设置了金属材料工程教育试点班,来探索此类专业职业教育本科的发展,为区域经济更好的服务。
通过企业调研,走访职业教育专家,多次召开校企研讨会,重点参考了企业对技术应用型本科人才的需求,我们制定了如下的培养目标、培养要求以及支撑它们的专业核心课程体系,进行了人才培养的初步探索。
1 基于技术应用型的专业人才培养目标
高等职业教育的目的是“满足经济社会对高素质劳动者和技能型人才的需要”[2]。基于此,为了有别于研究型院校对本科的人才培养目标,使人才培养更有针对性和实效性,我们制定了如下的人才培养目标。
本专业培养德、智、体、美等全面发展,具有良好的科学素养,具备金属材料科学与工程等方面的知识,能在金属材料加热、轧制成型、机械设备维护等领域从事应用技术开发、工艺和设备设计、生产经营及管理等方面工作的具有创新精神的技术应用型人才。
2 基于高等职业教育的专业人才培养规格
应用型本科人才是在本科专业学科的基木规范的基础之上注重人才的岗位性和职业性要求的本科人才,要求他们具有本科底蕴,实践能力强,专业特长突出,是通才基础上的专才[3],基于此理念,我们制定了如下专业人才培养要求。
本专业学生主要学习材料科学的基础理论,掌握黑色金属材料成分、组织结构、生产工艺、环境与性能之间关系的基本规律。通过黑色金属压力加工的应用技术开发与设计,能够从事绿色钢铁压力加工生产,提高生产效率、产品质量,降低能耗,并开发新的黑色金属压力加工生产工艺。
专业人才培养规格应具备以下几方面的知识、能力和素质结构要求。
2.1 知识结构
(1)掌握技术应用型人才必需的马克思主义、毛泽东思想、中国特色社会主义理论等政治知识,计算机基础、程序设计等现代先进科学知识,大学英语、高等数学等基础知识,思想道德、法律基础、形势与政策、职业规划、人际沟通等必要理论知识。
(2)掌握技术应用型人才必需的机械制图、工程力学、机械基础、金属学、塑性变形与轧制原理等专业基础知识。
(3)掌握技术应用型人才必需的加热炉、型钢生产、板带生产、轧钢机械、控轧控冷、轧钢自动化等轧钢专业知识。
(4)具有初步的清洁生产、生产管理、经济核算、环境保护的基础知识。
(5)了解轧钢新技术、新装备的知识,掌握与钢材生产相关的国家及行业标准的知识。
2.2 能力结构
(1)具备轧钢机械设备识图、制图能力及分析轧钢设备构造原理的能力。
(2)具备从事轧钢生产主要岗位操作能力和生产事故分析、处理的能力。
(3)具备金属材料的设计、选用及正确选择生产工艺及设备的初步能力。
(4)具备研究开发新工艺和设备的初步能力。
(5)具备轧钢厂生产、设备管理的能力。
(6)具备安全生产、环境保护、产品质量分析和检验的能力。
(7)具备较强的计算机和外语的应用能力。
2.3 素质结构
(1)政治素质:热爱社会主义祖国,拥护共产党的领导,有正确的世界观、人生观、价值观,遵纪守法,为人正直诚实,具有良好的职业道德和公共道德。
(2)文化素质:具有专业必需的文化基础,具有良好的文化修养和审美能力;知识面宽,自学能力强;能用规范的语言文字和行为表达自己的意愿,具有社交能力和礼仪知识;有严谨务实的工作作风。
(3)职业素质:具有从事专业工作所必须的专业知识和能力;具有学习新技术、收集信息、科技协作与知识转移能力;具有调查研究与组织协调能力、较强的质量意识、安全意识、成本意识和市场意识,团队精神和良好的沟通能力;具有创新思维能力;具有良好的职业道德和敬业精神;具有严谨务实的工作作风。
(4)身心素质:拥有健康的体魄,养成良好的体育锻炼和卫生习惯,能适应岗位对体质的要求;具有健康的心理和乐观的人生态度;朝气蓬勃,积极向上,奋发进取;思路开阔、敏捷,能够处理突发事件。
由培养目标和培养规格可以看出,试点班重点培养的是生产一线的技术应用人才,能够完成生产线的技术管理、技术难题的解决、技术方案的制定以及技术改造等具体工作。需要的知识和能力都是围绕着钢铁企业的轧钢生产进行培养,培养的专业性和针对性都非常强,使学生接受教育过程过程中对自己的未来发展和规划有着明确的方向。
3 专业核心课程体系构建
专业核心课程体系建设是高校人才培养方案的核心内容,是培养目标和培养规格的最直接体现[4],是人才培养目标和培养规格的最重要的课程支撑。
我们在构建专业核心课程体系时,引入了CDIO工程教育理念,结合自己本专业特色,提出了“一核,五驱,一线,三层次”的设计思想,“一核”是指紧紧围绕培养工程师这个核心理念不动摇,“五驱”是指五门专业核心课作为驱动,“一线”是指以项目实施为主线,“三层次”是指课程实施时按照初级、中级、高级人才三个层次依次递进。最终制定的专业核心课程及项目安排如图1。
由图1可以看出,本专业核心课程有以下特点:
(1)项目实施贯穿于整个专业核心课程体系,分三级、二级、一级三个层次。项目体系由三个级别的十几个项目组成,将二级研究项目分解成若干个三级研究项目。三级项目随核心课程模块中相关课程进行实施和完成。二级项目和每个三级项目具有独立的研究设计内容、考核节点、考核评分标准,设计报告和演示汇报等。二级项目机械课程设计、计算机辅助孔型设计、板带轧制规程制定安排在相关课程之后,在学期期末单独进行。最后学期,由老师给每位同学安排一个一级项目,完成作为一个未来工程师所需知识和能力的融会贯通。
(2)理论与实践相结合的一体化教学思想在整个专业核心课程体系中体现出来,在体系中没有看到专门的实验课程、实训课程,这些内容都已经融入到每一个项目的实施过程中了。
(3)这些项目的实施我们有必备的条件。河北工业职业技术学院有自己的优势,如其他院校不具备的E-轧钢,也就是我们独有的板带计算机模拟轧制、棒材模拟轧制、加热炉模拟加热,利用这些软件和现有的各类轧机,完全可以满足各个项目的实施。
摘要：作为金属材料工程教育试点班,不仅肩负着为钢铁企业培养一线的技术应用型本科人才,也将大大丰富和促进我国高等职业教育的内涵和发展。有鉴于此,我们针对金属材料工程教育试点班,制定了人才培养目标和有针对性的培养要求,并且基于CDIO工程教育理念设置了有特色的专业核心课程体系。
关键词：金属材料,工程教育,项目教学,CDIO
参考文献
[1]张庆伟.用科技创新促进钢铁产业结构调整[C].第十四届中国科协年会,2012(10):17.
[2]中共中央国务院.国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)[EB/OL].[2010-03-01].http://www.gov.cn/jrzg/2010-07/29/content_1667143.htm.
[3]吴中江,黄成亮.应用型人才内涵及应用型本科人才培养[J].高等工程教育研究,2014(2).
金属类材料 篇2
有机电致发光(organic electroluminescence,OEL)作为一种具有广阔应用前景的显示技术,近年来发展迅速。1987年,美国Kadak公司的C.W.Tang及其合作者报道了以8-羟基喹啉铝(Alq3)作为发光层,驱动电压小于10V,发光亮度达1000cd/m2,使用寿命为100h的有机电致发光二极管[1]即OLED(Organic Light-Emitting Diode),它又称为有机电致发光显示(Organic Electroluminesence Display)。OLED的这些优良性能引起了研究者的重视,8-羟基喹啉金属配合物在有机电致发光领域所具有的的巨大发展潜力,是当今显示领域研究中的热点。
有机电致发光材料可分为:(1)有机小分子发光材料,(2)有机高分子发光材料,(3)有机金属配合物发光材料。其中有机金属配合物性质介于有机物和无机物之间,既具有有机化合物高荧光效率的优点又具有无机化合物稳定性好的特点。8-羟基喹啉类金属配合物(8HQM)发光材料具有固态下电子传输性能好、荧光量子效率高、成膜性好、玻璃化温度高等特点。
1 8-羟基喹啉类金属配合物的发光机制及其性能
1.1 8HQM金属有机配合物的发光机制
有机金属配合物具有发光性质,发光能力与金属离子的电子构型及有机配体的立体结构有关。其发光机制主要有三种类型:(1)金属离子微扰的配体发光。(2)配体微绕的金属离子特征发光。(3)电荷转移跃迁发光[2]。8HQM是属于金属离子微扰的配体发光,在分子结构上,8-羟基喹啉(8HQ)作为有机配体本身并不发光,由于分子中大环的共轭效应,使羟基中的氢原子难以形成裸质子与氮原子的孤对电子作用,从而阻碍了氢键的形成,使分子难以转化为平面化结构,这样分子内的自由度增加,分子易变形,因而通过无辐射跃迁回到基态的几率很大;当配体与金属形成配合物后,由于金属离子对配体的微扰,金属离子与氮、氧结合使配合物平面结构增大,分子刚性增强,π电子共轭程度增大,分子变形较难,从而导致分子从激发态回到基态时发生无辐射跃迁的几率大大下降,主要发生辐射跃迁,从而使配合物发光。如8-羟基喹啉铝(Alq3),A13+本身不发光,8-羟基喹啉配体只能发出微弱的荧光,但当它们形成配合物后,Alq3分子可以发出强烈的荧光。
1.2 分子结构与发光性能
8-羟基喹啉类金属配合物能否发光及发光强度与其配体结构和中心离子密切相关。8HQM的电子π→π*跃迁发生在喹啉配体上,π轨道(HOMOs)位于喹啉环酚氧环上,π*轨道(LUMOs)位于吡啶环上,人们常常通过对配体8HQ进行适当修饰来改变HOMO和LUMO的能级使配合物的发光光谱蓝移或红移,从而得到不同颜色的电致发光器件,如根据分子模型以及分子轨道模拟计算,位于酚氧环上C-5或C-7的位吸电子取代基可能导致8HQM最大吸收峰和发光峰蓝移,而位于吡啶环上C-2或C-4的位吸电子取代基可能导致红移[3],如果取代基为推电子取代基,则会得到与以上结论相反的结果。另外还可以通过改变配位数如引入第二配体或形成高聚物等手段,实施颜色调控,提高其发光效率和电子传输效率。中心金属离子主要影响8-羟基喹啉金属配合物的光谱范围、荧光效率和发光强度等。具有稳定的惰性电子构型的金属离子可以形成8HQM发光材料且随着原子序数的增加,荧光强度逐渐降低;另外随着金属与配合物的配位健的共价键性质的增加,金属配合物的发光光谱向长波方向移动[4],如8HQ与Al、Ga和In形成的配合物发光波长分别为532nm、545nm、558nm。
2 8-羟基喹啉类金属配合物发光材料
8-羟基喹啉作为有机配体可以与多种金属形成配合物并且可以通过对配体的不同修饰来合成新的配合物,作为发光材料,这对于开发新的OLED光源具有重要作用。对8-羟基喹啉类金属配合物的研究主要集中在8-羟基喹啉的金属配合物、8-羟基喹啉衍生物的金属配合物、高分子化的8-羟基喹啉类金属配合物和其它修饰的8-羟基喹啉类金属配合物等。
2.1 8-羟基喹啉的金属配合物
8-羟基喹啉类金属配合物具有分子内络盐结构,分子内络盐是指含有一个酸性基和一个其它配位基的一价二合配体与金属离子形成的配合物,配合物为电中性,配位数达到饱和,电中性的内络盐在水中溶解度很小。8-羟基喹啉可以与许多金属离子形成稳定的配合物。Alq3是发现最早的此类发光材料,它是一种扭曲的球状八面体结构,在固体状态时作为无定形的薄膜具有很低的光致淬灭作用及较好的电子传输能力和抗晶化能力[5],其电致发光光谱在520nm左右,并且具有较高的电子迁移率、发光效率和较好的稳定性,是应用最广泛、性能优良的绿光材料。另外通过研究探索除Al以外的金属如Li、Ca、Be、Zn、Mg、Ga等与8HQ形成的配合物发光材料,也具有较好的发光性能并且可以发射不同颜色的光。一价金属离子的配合物8-羟基喹啉锂(Liq)是一种高效的蓝光材料,对于实现蓝色、多色甚至白色器件都具有重要意义。二价金属锌与8HQ合成的配合物8-羟基喹啉锌(Znq2)作为发光材料其发光颜色为黄色,谱峰在568nm左右,发光亮度在26V偏压下,可以达到16200 cd/m2,另外王华、郝玉英等[6]以Znq2为基体合成了两种新型有机电致发光材料Znq2(H2O)2和(Znq2)4,在光致发光谱中,Znq2(H2O)2和(Znq2)4的λmax分别是505nm和550nm,发光分别是绿光和黄光。8-羟基喹啉铍(Beq2)的发光颜色与Alq3相似,谱峰也在520 nm左右;8-羟基喹啉镓(Gaq3)的发光谱峰在553 nm左右,为强的蓝-绿光[7]。Burrowns等[8]研究对比了Gaq3和lq3的发光性能,结果发现Gaq3的光致发光效率是Alq3的1/4,但电致发光效率Gaq3却比Alq3高两倍,从驱动电压、电致发光量子效率和稳定性看,Gaq3是更好的显示器件。
2.2 8-羟基喹啉衍生物的金属配合物
以8-羟基喹啉为配体的有机金属配合物电致发光材料具有电子传输性能好、荧光效率高、稳定性好等特点,但其由于发光颜色单一、难溶于有机溶剂等缺点限制了其工业应用范围,以8-羟基喹啉衍生物为配体的金属配合物便应运而生。
人们通过在喹啉环不同位置上引入一些取代基如甲基、卤素、氰基、苯基等基团可以得到一系列类似Alq3的金属有机配体化合物以改变材料的发光波长及成膜性、稳定性。王崇侠[9]通过实验在8-羟基喹啉环的2位上引入了苯环并合成了二(2-苯基-8-羟基喹啉)锌和2-苯基-8-羟基喹啉锂,通过研究并比较它们的荧光性质可知两种新化合物的荧光发射峰均发生了红移。刘鸿、何丹丹[10]在喹啉环的2位引入邻羟基苯乙烯基大共轭取代基合成了2-(2-羟基苯乙烯基)-8-羟基喹啉衍生物,并以此衍生物作为配体分别与Al3+、Zn2+形成配合物,金属配合物在空气中热稳定性良好。Yu[11]等入制备了2,3位二甲基取代的8-基喹啉(M23)配体,合成的配合物A1M23q3的电致发光谱的最大值在470 nm,可用作蓝光材料。林家军[12]通过实验设计合成了一种新型的具有推拉电子基团的三(4-甲基-6氟)-8-羟基喹啉铝,并对其光学性质的影响进行了研究,发现该化合物与三(8-羟基喹啉)铝(Alq3)和6位氟代Alq3(6FAlq3)化合物相比,其溶液吸收光谱和荧光发射光谱均发生蓝移,并且化合物的荧光量子效率可以得到很大提高。
2.3 高分子化的8-羟基喹啉类金属配合物
目前,8-羟基喹啉及其衍生物的金属配合物通常作为小分子发光材料直接应用或者将其掺杂于高分子基质中。作为小分子材料直接蒸镀制备器件,在加工和使用过程中会存在结晶现象,将其掺杂于聚合物基质中,又存在相容性问题,而利用金属配合物通过化学键与高聚物结合生成高分子金属配合物发光材料,即可以保证良好的发光特性和优异的材料性能,又可以通过溶液旋涂或者喷印成膜来制备大面积的器件。
将8-羟基喹啉金属配合物进行高分子化的目的主要是为了提高其加工性能,Lu[13]等人首先通过金属离子与高分子配体及小分子配体同时作用,合成了以Alq3为侧链的含芳醚的共聚物,其Alq3成分含量为11%,热力学性能比较稳定(Tg约为200℃),80%的此种高分子和20%的Alq3复合物仍可形成透明结实的薄膜,但该方法无法避免交联。Meyers[14]以带有小分子金属配合物支链的蒎烯为聚合单元,并且用开环聚合的方法将Alq3单体引入从而合成了侧链含有Alq3的高分子材料,此材料分解温度为250℃且保持了Alq3的发光行为该方法可以通过改变单体从而控制高分子的结构,避免了高分子交联。之后Meyers又将含有各种取代基的8-羟基喹啉配体引入到高分子链中以达到调控发光光谱范围的目的。目前对于合成高分子8-羟基喹啉锂的研究还比较少,梅群波[15]等人通过甲基丙烯酸甲酯(MMA)、苯乙烯、和含有8-羟基喹啉的单体共聚合成模板聚合物,再与氢氧化锂作用合成了一类以8-羟基喹啉锂作为侧链的高聚物。该聚合物保持了喹啉锂的发光行为且能溶解在普通的溶剂中,热稳定性高。此外余登斌[16]等人首先设计合成丙烯酸酯共聚物(CPA),再将5-氯甲基-8-羟基喹啉挂接到CPA上,然后通过与金属离子锂Li+配位得到了蓝色发光材料季铵型高分子化8-羟基喹啉锂CPA-HQ-Li,且将该聚合物与聚阴离子电解质(全氟磺酸)通过静电自组装制得超薄膜,可用于OLED的制备。
2.4 8-羟基喹啉的其它修饰类金属配合物
8-羟基喹啉金属配合物大多发黄绿光,人们通过引入其它有机配体作为第二配体以获得更宽的光谱范围。赫奕[17]等人通过新的方法合成了三配位的8-羟基喹啉对甲基苯酚合锌(ZnqP),并研究了其光致发光和电致发光性能,发现由于酚氧配体的引入使得ZnqP的荧光峰比喹啉锌(Znq2)蓝移了20nm且前者发射的荧光颜色比后者更纯。Leung[18]合成了三(8-羟基喹啉)铝衍生物AlMeq2OH,其中Meq为2-甲基-8-羟基喹啉,羟基(-OH)为引入的第二配体,是蓝光材料,最大发射波长为485nm且认为发光峰蓝移的原因是由于2位甲基形成的空间位阻削弱了M-N健的强度,另外该化合物热稳定性良好,且在相同电流密度下其发光效率是Alq3的3倍。稀土金属配合物发光谱带窄,有利于增强电致发光器件高色纯显示性能,但稀土离子与8-羟基喹啉配位所得产物的荧光性质并不理想,所以人们考虑以稀土离子为中心原子,8-羟基喹啉为一种配体,再引入另一种合适的有机物作为第二配体而形成三元配合物。进而研究该三元配合物的荧光性质。吴惠霞[19]等人合成了4种稀土烟酸(HL)与8-羟基喹啉的三元黄色固体配合物,所用稀土离子为La3+、Eu3+、Dy3+、Tb3+。通过对其进行光谱分析发现La和Dy的配合物荧光表现为配体的荧光,Eu配合物中心离子的特征荧光峰表现不明显,Tb配合物配体将能量传给Tb3+,发射较强荧光。对于稀土离子所形成的此类配合物,拓宽了荧光物质的范围,但关键是需要引入合适的第二配体。
硼介于金属与非金属之间且具有较小的原子半径,以其作为中心原子的8-羟基喹啉化合物具有光致发光特性。8-羟基硼化锂由硼离子与4个8-羟基喹啉螯合形成阴离子再和锂离子结合形成的小分子螯合物类有机发光材料,简称LiBq4,该化合物在紫外光照射下发出强烈的蓝色荧光,峰值为452nm。陈金伙[20]等人合成并提纯了LiBq4,对影响其发光特性的因素进行了分析,并将LiBq4与8-羟基喹啉铝(Alq3)进行比较,讨论了其结构对峰值波长的影响。另外LiBq4不仅可以作为发光材料,它因具有一定电子传输性能可以代替LiF作为电子注入材料制备有机电致发光器件,通过比较在器件亮度、电流效率、起亮电压等方面均优于LiF体系水平,是一种高性能的有机电致发光器件的电子注入材料[21]。
3 应用与展望
近年来,有机电致发光材料的种类不断增加,以金属配合物电致发光材料制成的电致发光器件已被广泛应用。OLED在我国具有广阔的市场,如OLED显示屏可以适用于ATM机、复印机、手机、商用PC和家用PC、笔记本电脑、数码相机、便携式DVD、仪器仪表等。8-羟基喹啉类金属配合物是一类很有价值的有机电致发光材料,其在绿色发光器件中的应用已经进入实用化阶段。目前有机电致发光显示器的生产已进入商业化阶段,对于8-羟基喹啉类金属配合物电致发光材料的研究开发主要集中在使其具有高稳定性、高荧光效率及更长使用寿命,并且提高其在制备器件时的加工性能。相信随着研究开发的不断深入,8-羟基喹啉类金属配合物(8HQM)在电致发光器件中的应用前景将会更加广阔。
金属类材料 篇3
1 环偶氮类试剂在贵金属高效液相色谱分析中的应用
基于环偶氮酚类试剂可以和多种离子显色的特性, 而在HPCL—光度分析中得到广泛的应用, 而目前柱前衍生一反相HPLC法仍被多数采用到贵金属多元素分析中, 是研究贵金属离子整合物的HPLC在线富集、分类和测定的重要衡量依据[3]。王园朝等人利用2- (6一甲基一2.苯并噻唑偶氮) -5-二乙氨基酚 (MBTAE) 作柱前衍生剂, 采用反相HPLC方法成功分离测定了贵金属和某些过渡金属离子, 其中贵金属离子的检出限分别为:Ru1.60ng/mL, Rh0.47ng/mL, Pd0.12ng/mL, 具有分析时间短, 灵敏度高等优点。[4].张孝松等研究者曾成功应用用IAP.4S, HPLC法分离测定了铱 (Ⅳ) 和铑 (Ⅲ) , 于Nucleo sil C8柱上, 用含7.5×10-3 mol/LKH2PO4—Na2HPO4缓冲剂 (pH7.5) 和5.5×10-3 mol/L溴化四丁基铵的甲醇水 (40:60, v/v) 作流动相, 流速为0.8 mL/min.检测限为铱1.3 ng和铑1.5ng。[5]
2 环偶氮类试剂在贵金属极谱分析中的应用
环偶氮类试剂在贵金属的分析中常被应用到Au和Rh的极谱测定, 孙家娟等利用Rh-5-NO2-PADAT络合物极谱催化波测定了微量Rh, 用于氧化镁催化剂中铑的测定, 于-1.20V (vs.SCE) 处产生一灵敏的极谱催化氢波, 铑 (Ⅲ) 浓度在2.0×10-3~1.8×10-2μg/m L范围内呈线性关系, 检出限为1.0×10-3μg/mL[6], 陈强等利用Rh-PAN在单扫示波极谱-0.67V (vs.SCE) 处呈现良好极谱还原波。该波二阶导数峰高与铑的浓度在2.3×10-8~4.8×10-7mol/L和4.8×10-7~9.7×-6mol/L范围内呈线性关系, 检出限为7.6×10-9mol/L, 成功的用于贵金属合成样及合金样品中铑含量的测定, 并认定该极谱波属络合吸附波[7]。陈强等还对Rh-PAR络合物吸附波测定微量Rh进行了研究[8]。此外, 王晓良等应用Pd-PAN络合物的吸附还原计时电位溶出分析行为测定了微量Pd在适宜的溶液体系中, 线性范围为2.4×10-11~9.4×10-8mol/L, 络合物组成为Pd (Ⅱ) :PAN=1∶1, 用于矿石中Pd的测定, 取得满意结果。[9]
3 环偶氮类试剂在贵金属光度分析中的运用
环偶氮类试剂是光度分析法中测定金属离子的高灵敏显色剂, 由于光度法具有操作简单快速、仪器设备简单等优点, 得到了广泛应用。吡啶偶氮苯试剂在光度分析中的应用 (见表1) 。多元络合物是一种高灵敏度及高选择性的体系, 环偶氮胺类试剂因其能与Pd在强酸性介质中直接显色, 是人们测定Pd的选择较高的特效试剂。在PADMP、PADAT等试剂作为显色的体系中, 张光等研究发现当其与金属离子形成配合物后, 适当提高酸度, 一般会使得对比度增大, 选择性提高[10,11,12]。开发新的显色体系、合成优良显色剂, 依然是贵金属光度分析的重要研究方向。
4 总结
贵金属在现代工业中发挥着重要的作用, 随着新的科学技术的发展与应用, 贵金属在生产生活中的作用也会增大;研究贵金属的化学分析有着重要意义, 但由于物理、化学性质相似, 给分析测定带来了一定难度。环偶氮类试剂在贵金属化学分析中的使用, 给贵金属的分离和提纯带来了极大的便利。研究使用新的试剂, 提高方法的选择性以及提高灵敏度和降低检出限, 还将是环偶氮类试剂今后在贵金属方面应用的主要方向。
摘要：偶氮类化合物是一种重要的有机化合物, 通常作为制备聚合物时的引发剂、发泡剂和催化剂, 被广泛应用于现代科技、化学分析聚合物工业等领域。本文对环偶氮类试剂在贵金属化学分析中的应用做了相应的探讨, 分析了环偶氮类试剂在贵金属光度分析、高效液相色谱分析、极谱分析中的应用。
关键词：环偶氮类试剂,贵金属化学分析,应用
参考文献
[1]分析化学 (日) , 1965, 14 (11) , 1084
[2]李中林, 黄小风编.有机试剂合成及应用, 湖南科学技术出版社
[3]张奕奕.新型偶氮类引发剂的合成研究, 硕士论文, 2008.4
[4]王园朝, 刘绮萍, 刘锦春, 程介克.新试剂2- (6-甲基-2-苯并噻唑偶氮) -5-二乙氨基酚反相高效液相色谱快速分析钌、铑、钯和钴[J]《化学试剂》1996, 18 (06) :340-342
[5]张孝松, 张延华, 熊耀华, 方冶, 林长山.借IAP-4S和高效液相色谱分离和测定铱和铑[J].《中国科学技术大学学报》1999, 05:526-530
[6]孙家娟, 刘冰, 张君才等.铑 (III) 与5- (5-硝基-2-吡啶偶氮) -2, 4-二氨基甲苯的极谱催化氢波研究[J].分析科学学报, 2003, 19 (4) :336-338
[7]陈强, 康敬万, 高锦章.铑-1- (2-吡啶偶氮) 萘酚络合吸收波测定微量铑[J].兰州大学学报, 2001, 37 (2) :87-90
[8]康敬万, 陈强, 高锦章.铑-4-吡啶偶氮间苯二酚配位吸附波的研究[J].青岛化工学院学报, 1996, 17 (增刊) :198-199
[9]王晓良, 王曙.吸附还原计时电位溶出法测定钯[J].贵金属, 1997, 18 (2) :45-48
[10].张光, 刘根起, 张小玲.2- (3, 5-二氯-2-吡啶偶氮) -5-二甲氨基苯胺与铂 (Ⅳ) 显色反应的研究[J].分析试验室, 1997, 16 (6) :1-5
[10]王贵方, 周艳梅, 张光.2- (5-溴-2-吡啶偶氮) -5-二甲氨基苯胺与铂显色反应及应用[J].岩矿测试, 1998, 17 (2) :134-137
金属材料失效分析技术 篇4
失效分析目前已发展成为一门新兴的综合性分析学科。金属材料失效分析涉及的学科和技术种类极为广泛。学科包括:金属材料、金属学、冶金学、金属工学、金属焊接、材料力学、断裂力学、金属物理、磨擦学、金属的腐蚀与保护等。实验分析技术包括金相、化学成分、力学性能、电子显微断口、х-射线相结构等。
技术水平
钢铁研究总院拥有适于进行失效分析的先进的综合实验装备, 并具有众多失效分析专家, 已为机械、航空、船艇、铁路交通、冶金、石油化工等部门进行过数以百计机械部件和机械设备的失效分析研究工作, 受到广泛好评, 其中不少项目获得了国家、部委的科技成果及技术进步奖。具体典型项目有:热裂化反应塔失效分析与寿命估算;人造水晶用高压釜破坏事故分析;废热锅炉管集箱断裂分析;尿素汽提塔管件失效原因分析;缩聚装置焊制圆盘腐蚀疲劳破坏失效分析;20万千瓦发电机组主蒸气管道外表面裂纹综合分析鉴定;预加氢氢气管线焊缝泄露原因分析;废热锅炉刺刀型外套管爆破原因分析;锅炉过热器管爆裂事故分析;不锈钢空冷器断裂原因分析;柴油机排气阀阀盘断裂原因分析;液压泵塞头失效分析;鼓风机叶片断裂原因分析;焦碳塔塔体鼓胀原因研究分析;三级旋风分离器焊缝开裂原因分析;初馏塔冷凝器裂纹成因分析;乙烯装置裂解炉炉管破裂原因分析等。
技术服务
费用根据工程具体情况而定。
单位:钢铁研究总院科技质量部
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邮编:100081
如何上好金属材料课 篇5
关键词：金属材料,学习方法,兴趣
金属材料是高等工科类职业学校机械制造基础课中的重要部分。毕业工作后无论从事零件制造还是机械维护, 都会碰到各式各样的金属材料选择及热处理的问题。如处理不恰当, 会使设备过早地损坏。为此, 我们必须掌握金属材料的性能用途及选用原则并运用这些知识去解决实际生产中的问题。但是, 这部分内容抽象且较散, 学生学习过程中很快失去兴趣。所教的金属材料与热处理部分, 我在教学上做了一系列的改革。
一改进新课引入, 把生产中的实际问题带入课堂
新课导入是引起学生激发学习兴趣, 建立知识间联系的教学活动方式。如在学习钢铁的热处理之前, 可先这样导入:同样的材料, 经过不同的热处理会得到不同的性能, 如高铁铁轨上用的螺栓, 一个小小的零件为什么就是全进口, 中国怎么就不能自行加工?这样可把学生的注意力转移到书本中来, 对于该课程的目的性有初步认识。
热处理部分内容比较枯燥, 学生听起来较乏味。这就要求老师在每堂课中明确目的, 带着问题进行学习, 调动学生学习的主动性。如在学习“钢的表面热处理”时, 可联想学生参观实习情况, 学校的老机床上的齿轮很多轮齿折断, 其主要原因是太脆所致, 如果把轮齿做得很韧, 那硬度又会降低, 怎样把这两个矛盾体融合到一个材料上, 这就需要我们运用到表面热处理的知识。这样导入新课, 易激发学生的学习兴趣。
二利用科学手段, 帮助学生巧记忆
一般记忆有三个阶段, 即识记阶段、保持阶段、回忆阶段。教师在上课时要利用这三个阶段加强学生对知识的记忆。在讲碳钢拉伸的力学性能时, 学生感觉很抽象, 拉伸图为什么有四个阶段;硬度的数值到底是什么意思等, 这可通过实验室试验使学生有感性认识, 课堂中再通过试验视频加强记忆。同时经常地进行复习, 反复记忆。现在很多学生只注重期末的总复习, 把学习当成完成期末考试的目的。这样的复习只会变成期末预习, 没有任何可取价值。因此, 学习应该重平时, 轻期末, 只要把握好每节、每章的复习, 及时发现、解决问题, 期末的总复习自然变得轻松。但现在的学生惰性和依赖性较强, 作为老师应及时督促学生做好每一个阶段的记忆, 如提问、小测验等都是很好的方法。
三根据内容提倡学生自学
现在很多课程仍采用老师讲、学生听的传统教学方法。老师写了满满一黑板, 学生记了满满一本书, 但真正记住的有多少就不得而知了, 教师累学生也累。对此教师可采用新的教学方式, 如自学。教师可选用难度适当的章节在黑板上写出问题, 并说出该章节重点。留足时间让学生找出概念, 归纳问题。并对不看书学习的同学给予小惩罚。这样可以逐渐使学生从被动学习变为主动学习。自学能力及学习效率也会有显著提高。
四结合实际布置大作业, 让学生分组进行讨论交出作业
该课程与生产实际结合紧密。因此, 只有有机地结合起来, 才能增强学生学习的主动性。讲完该部分内容, 学生就材料性质、热处理方法等有了一定的掌握, 我们便可以通过讨论来交个大作业。
作业题的选定要求难易适中, 答案多样, 能应用已学知识、理论联系实践。如自行车运动逐渐被很多市民接受, 自行车也逐步成为全民运动之一, 那么对于公路自行车和山路自行车, 我们根据国情该怎样选择材料?要求不能与现有材料重复, 材料不能进口, 越经济越好。学生可以组为单位, 分任务到图书馆查阅资料, 在规定时间内给出答案。最后教师在黑板上写出值得肯定的同学的观点, 对积极参与者提出表扬和鼓励。
学生通过讨论和资料的查阅及收集, 使学生加深了对金属材料的成分、组织、性能三者之间的关系及热处理的了解。
五有效利用实践教学
实践是本部分教学的一个重要环节。碳钢拉伸实验, 力学实验可使学生掌握仪器使用方法, 热处理实验可让学生掌握实验流程和安全操作事项, 钳工实习和机床加工参观实习中学生会问这些零件的材料是什么?这样教师就会引出材料牌号的相关知识, 看起来外观一样的零件, 其实内在有很大的区别。这样, 很容易让学生接受钢材的知识。
六经常到工厂, 不断学习提高自身知识储备
对于科技发展的今天, 材料及热处理的变革也飞速的发展, 书本中的知识不能反映当今材料的趋势, 我们教师也应不断学习。经常去工厂实践参与生产, 了解当今高科技的材料, 并把这些材料的特点、图片、加工视频等资料带入课堂中与学生分享。这样学生自然会对你所教的课程感兴趣, 也会因此而喜欢上你。
金属表皮材料的建构手法 篇6
关键词：材料,金属,表皮,构建手法
无论是新奇前卫还是朴实无华, 建筑的形象必然是通过表皮材料得以展现。在众多建筑表皮材料中, 除了水泥、涂料、混凝土等不具有原始形态的塑性材料可以随形而覆, 在一定的尺度范围, 选用这些材料作为建筑表皮时必然是通过块、板、片的连续展开以达到整体饰面的目的。金属作为一种现代的建筑材料也不例外, 用作表皮饰面的金属材料———板、条、片间的不同连接及展开方式所带来的不同形式的接缝赋予表皮以截然不同的纹路肌理, 直接影响着建筑表皮的整体效果。本文就针对目前建筑领域常见的金属表皮的表现手法进行剖析。
1 二维平面的拼接
拼接是最为常用的建构手法之一, 作为有限尺寸的金属材料, 为了使小尺度的材料能够形成覆盖整片界面, 金属板、块、条间必须根据设计的意图, 按照一定的规则相接, 并依次双向连续展开, 形成连续的面———金属表皮。这种以拼接形成的建筑表皮多依附于建筑的形体而存在, 它既可以是平面的板也可以是随墙体而变的形态, 但多数情况下为二维面状的建筑表皮。对于板、条的存在且表面无明显肌理的金属材料而言, 材料拼接所形成的接缝成为决定表皮肌理的主要因素。
2 二维平面的编织
编织是一种古老的建构艺术, 是使线状的材料构件获得二维的面状形态和一定材料强度的基本手法。编织是纺织业中常用的基本技法, 生活中也不乏编织的工艺品 (见图1) 。随后, 编织进入建筑领域, 经过短暂的过渡, 迅速的发展起来。金属作为一种新型的工业材料, 最初是以丝网的形式涉足编织领域。因其柔韧可塑的材料特性与编织工艺对材料性能的需求不谋而合, 使其一进入这一领域便如鱼得水般的迅猛发展。编织的金属材料在工程实践中因优异的柔韧性而被赋予各种不同的形态。随着技术、时代及材料工艺的发展, 编织材料拥有了更多丰富多样的语言。
2.1 线状金属的肌理编织
金属丝材、线材及绞线等基材按照经纬方向相互错落交叉、连续搭接, 便构成呈网格状的孔洞型材料的表皮———金属丝网。图1为常见的编织草编、竹编等。这种构造简约且有半透明的效果、细腻的肌理和柔中带刚的质感的金属丝网, 近年来迅速成长, 并成为相当流行的工业化建筑材料。
2.2 条状金属的肌理编织
建筑中常见的丝网类金属材料多是金属丝、金属线等线材, 通过机械加工而成的工业类建材, 这类材料已经发展形成不同形式的板面表皮, 设计师可根据设计进行选择性使用。于是, 建筑师走进材料的生产加工领域, 把表皮的建构融入设计, 根据设计的理念及表现手法, 生产出理想的表皮材料。建筑师以条状金属材料为基材, 遵循编织的建构原则, 按照设计构思及所要表达的建筑内涵, 对原始的网格编织进行演绎, 使这层编织的表皮具有独特的建构手法和表达语言, 是建筑师智慧的彰显。
慕尼黑犹太人中心就以螺旋形编织的铜网作为建筑上部的覆层 (见图2) 。细而扁的铜条与横向的铜线作螺旋状编织, 形成三角形的网面孔洞 (见图3) , 与其背后玻璃幕墙的三角形架相呼应, 铜网和玻璃的空间间隔赋予这层铜网轻盈如纱的感觉, 视觉上极为通透多层的表皮效果, 与下部的石材基座形成强烈的对比, 故编织的表皮形象深得广大建筑师的喜爱。
2.3 金属板片的二次编织
编织是一个广泛适用的建构方式, 不仅是线形金属材料可以被编织, 金属片、板等材料也被广泛应运, 通过二次编织来重新组织, 带来另一番建筑意象。金属板片的二次编织赋予建筑表皮双重的视觉特性———它既展现出金属材料本身的表面特征, 又具有编织带来的独特肌理, 带来丰富的视觉体验。光亮的、粗糙的、不透光的、半透明的……各种不同表面特性的材料通过编织的二次建构, 都将被赋予材料本身所不能的表皮特征, 具有材料本身和编织的双重表面属性。
3 三维空间的非常规建构
随着建筑技术的发展及建筑审美的需求, 建筑师们已不满足单纯二维平面的表皮效果, 逐步探索表皮在三维空间中的深层潜力。于是, 金属表皮在建筑结构允许的范围内开始拥有表皮自身富有表现力的空间形态, 朝着日益多元化的方向迈进。相对平面类建筑表皮而言, 三维空间形态或明显凹凸肌理的建筑表皮打破原本的建构思路, 以全新的理念构建具有丰富空间形态表现力的各种特殊肌理的表皮形态, 将表皮打造成建筑最为独特的标志, 并带来强烈的视觉冲击。这里针对具有三维空间形态的建筑表皮的建构手法作深入分析, 并从平面材料的三维空间建构和三维材料的普通建构两方面分别进行介绍。
3.1 平面材料的三维空间建构
在特殊的建构方式及合理技术的支撑下, 二维性空间的材料也可以获得前所未有的三维空间形态。这一表现手法极大地丰富了建筑表皮的语汇, 由此演变出各种不同形态、效果的建筑表皮。下文笔者就立体建构、扭曲、折叠三种方式做具体介绍。
1) 立体建构。将平面的金属板材、片材在三维空间中相互间呈一定角度折叠或拼接并依次连续展开, 构成图案或形态的同时, 形成表面较为明显的凸起或凹陷的肌理, 笔者将这一表皮建构的手法称之为平面材料的立体建构。采用这种方式形成的建筑表皮一般具有较强烈且丰富的凹凸肌理。光与影在这里勾勒并强调出这片表皮极其丰富的立体肌理。立体建构的一种表现就是以平面的材料建构形成较为具态的“形”, 从而成为赋予表皮肌理的基本单元。
2) 扭曲。扭曲也是建构表现手法。平直的材料在扭转的外力下获得优美、自然的弯曲线条, 同时营造出随机转折的粗细和明暗的对比。简单的金属薄板通过扭转、曲折获得意想不到的视觉装饰效果, 同时材料的强度和刚度也因此而得到增强。根据扭曲范围的差异, 该种形式的表皮有着多样的表达方式。其中, 小尺度的扭曲一般表现为表皮材料自身的扭转曲折, 以扭转变形的材料形态构成表皮特殊的表面肌理。这种肌理构成建筑表皮的基本单元, 赋予建筑表皮以独特的表现力。
3) 折叠。折叠也是使平面的材料获得立体的空间形态的建构手法之一。这种建构方式不仅可以摆脱原始单一的材料形态, 创造出复杂的建筑形体并获得表皮表面丰富的空间形态和异形肌理, 还可以在一定程度上挖掘材料深层的潜能———增强材料的强度和刚度等。
3.2 三维材料的表皮建构
相对二维平板状的金属材料而言, 具有三维空间形态的金属材料更容易创造出新的建筑表皮。使二维的金属基材获得三维的空间形态的手法有很多种, 折叠的、弯曲的、扭转的……即使是采用常规的手法组织这些三维形态的金属材料, 也可以收获别样感觉的建筑表皮形象。新加坡新艺术中心便是较早的以折叠金属板材构成建筑独特外表皮的建筑实例 (见图4) 。建筑师迈克尔·维尔福德和伦敦“1+10”工程师事务所联合设计并开发了这种以斜向折叠的玻璃与三维铝面板共同组成的集遮阳、隔热于一身的三维复合型玻璃窗外表皮, 并以这种表皮为基本单元, 规则地排列成半卵形的屋顶。随着表皮曲率的增加, 折叠的铝板向外凸起, 像“鸟嘴”一样, 形成表皮整体均匀阵列的三角形凸起的独特肌理。
金属材料强化的途径 篇7
1 固溶强化
合金元素固溶到基体金属中形成固溶体, 进而使金属强度和硬度提高的现象称为固溶强化。固溶强化的原理为:向基体中溶入溶质合金化元素, 溶质原子的溶入会导致固溶体的晶格发生畸变, 进而增大位错运动的阻力, 塑性变形的抗力随之增大, 最终提高合金的强度和硬度。
2 细晶强化
细晶强化主要是指通过人工干预, 比如人工形核和电磁振动等方法细化晶粒, 从而提高材料的强度、塑性和韧性。细晶强化的原理为:多晶体金属晶界处晶格畸变严重, 当位错运动到晶界附近时, 易受到晶界的阻碍, 使塑性变形抗力增大。晶粒越细化, 晶界数量越多, 变形抗力越大, 金属的强度越高。
3 沉淀强化和弥散强化
沉淀强化是指金属材料中的过饱和固溶体因温度的下降或长时间处于保温过程而分解, 析出一些细小的沉淀物分散于基体之中, 进而阻碍位错运动而产生强化作用的现象;弥散强化是指在金属材料中人为地加入或产生一些坚硬的细质点并弥散于基体中, 进而阻碍位错运动而产生强化作用的现象。从利用基体相之外第二相弥散质点引起强化这一机理看, 沉淀强化与弥散强化并没有较大的区别, 因此, 其可统称为第二相强化。
在时效前期, 沉淀相与基体之间往往保持共格或半格关系, 在每个细小沉淀物附近存在一个范围较大的应力场, 与位错发生交互作用, 进而产生十分明星的强化作用。而在基体中散布的第二相质点会对位错产生阻碍作用, 进而增大变形抗力, 使材料的强度得以提高。
4 形变强化
形变强化是指通过压力加工, 使材料发生塑性变形, 从而提高其强度和硬度, 又称为加工硬化。形变强化的原理为:在塑变过程中产生大量的新位错, 造成晶格严重畸变, 位错密度增大, 位错间的交互作用增强, 位错运动阻力增大, 增强塑性变形抗力增强, 加之亚晶界数量的增多, 最终提高材料强度。
5 相变强化
相变强化是指通过一定的工艺使金属材料中的相或组织发生转变, 进而产生强化效应的现象。金属材料中的相主要分为固溶体和金属化合物两种类型, 重要的机械零件在生产过程中都要进行热处理, 这是因为其在热处理过程中会发生很多变化:①固溶体时的固溶强化效应;②不同金属化合物沉淀时的沉淀强化效应;②细小相或组织的细晶强化效应;③不同位错密度相或组织的位错强化效应。因此, 相变不仅能产生强化效应, 还能综合多种强化效应。钢的淬火热处理就是相变强化的典型应用。淬火形成的马氏体是一种过饱和的固溶体, 可产生强烈的固溶强化效应。马氏体中的位错密度较高, 会产生位错强化效应, 比如低碳马氏体的位错密度与经过大量冷加工变形的位错密度相似, 因此, 其屈服强度较高。此外, 形成的马氏体束取向不同, 且较为细小, 因此, 起着细晶强化的作用, 比如高碳马氏体具有明显的细晶强化效应。将淬火马氏体再回火, 可析出大量细小弥散分布的碳化物, 产生第二相强化。因此, 淬火与回火是钢最经济、最有效的综合强化方法, 被广泛应用于各种重要机械零件和工具的强化中。
6 结束语
本文论述了金属材料多种强化途径。在实际中, 金属材料可根据不同的条件和要求采用不同的强化方法, 也可采用综合多种强化方法的方式。比如, 不可进行热处理强化的低碳钢、不锈钢和有色金属可采用固溶强化和形变强化, 无法形变强化的铸铁可采用细晶强化和相变强化, 性能要求较高的钢和有色金属合金一般采用热处理相变强化。
参考文献
[1]赵峰.工程材料[M].北京:中国人民大学出版社, 2011.
[2]雷廷权, 赵连成.钢的组织转变[M].北京:机械工业出版社, 1985.