金屬材料論文匯總十篇

序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇金屬材料論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

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2基于粉末的制備工藝

2.1粉末燒結法該法是首先將造孔劑和金屬粉末混合形成預制體，再通過加熱、燒結等方式來制造出多孔金屬。還有一種方法是直接在模具中加入粉末，然后通過燒結制成多空金屬。其優勢在于設備無需太好，燒結需求的溫度、氣氛和時間等可以調試，在室溫下，造孔劑就可完成和金屬粉末的混合，制成的多空金屬具有孔均勻、整齊、連通等特質，而且孔徑小，孔隙率為30%左右。常用來制造多孔鈦、銅、鋁等材料。目前已經成功研制的產品有：多孔lgiAMS合金、多孔純鈦、利用粉末造孔劑研發的孔隙率在55%～75%之間的多孔鈦、多孔Ti-7.5Mo合金、3SCOr發泡劑條件下研制的孔隙率為22.4%的多孔不銹鋼。

2.2漿料發泡法該法主要是將金屬粉末、活性添加劑、發泡劑攪渾后裝進模子，然后利用高溫使其在漿料中產生氣體，然后利用燒結和晾干而形成的多孔材料。常見于生產多孔鎳、銅、不銹鋼、鋁等。制成的多孔金屬孔隙率高達90%以上，且成本較為低廉，而且發泡劑顆粒大小可以決定孔徑的大小。有研究者就才曾利用這種方法制成孔隙率高達96%的多孔不銹鋼。

2.3空心球燒結法該法是粘連金屬空心球后進行燃燒和凝結，然后在其擴散后來制成多孔金屬材料，其具有開孔和閉孔的雙重功能。有研究者在制造金屬空心球的時候會在球的表面再鍍一層金屬，之后再將樹脂去除即可。這種方法的機械性能和物理性能都是提前預算好的，孔的尺寸分布也非常有規律，常用來制造多孔銅、鋼、鈦。目前最為常見的是孔隙率36%的多孔TAVil64合金。

3基于沉積技術的制備工藝

3.1電解沉積法該法利用電鍍工藝，經過化學沉積來獲得高孔率開口結構材料金屬化。主要過程為現在它的表面電鍍一層金屬，經過烘焙來使得里面的開口結構材料溶解，然后就能得到多孔金屬材料。通常情況下，聚酯、乙烯基、聚酰胺等聚合物是高孔率開口結構材料的首選材質，多為三維網狀有機泡沫。現如今，世界上較為流行的生產高孔率金屬材料大型制備多選用這種方式來完成。它的優勢在于產品孔隙率高達80%以上、且結構和孔隙分布都較為均衡。缺點在于成本比較昂貴，且生產工序非常繁瑣，也很耗費時間。一般情況下，多孔鎳、銅、銀、鈷等薄膜材料選用此法來制成。TanKai等利用化學鍍銅、電沉積銅等方式成功研制多孔銅。

3.2氣相沉積法該法主要指的是液態金屬到金屬蒸汽的演變過程，一般需在真空、惰性氣體等狀態下來進行，在網狀聚亞胺酯等物上附著后而出現的金屬沉積層。然后再經過熱處理等手段將這層聚合物清楚，就可以獲得通孔金屬多孔材料。其優勢在于對于任意的金屬和合金都使用，且孔隙率可以達到60%～80%。其缺點在于沉積的過程緩慢，設備必須精良且成本昂貴，為此主要用于制備電極材料的制作。有研究者就曾利用該法研發出開孔多孔irelNCFA合金材料。

3.3原子濺射沉積法該法的前提是利用陰極噴射法在惰性氣壓下，使得高壓惰性氣體和金屬原子在飛濺中沖撞，并且雙方互相捕獲和凝聚，最后形成金屬液滴流入襯底。然后在襯底形成具有均勻包裹氣體原子的金屬，再加熱至熔點，然后保溫，使捕獲的氣體進一步脹大出現孔隙，再進行冷凍就會出現多孔金屬材料。這種材料雖然性能和結構都俱佳，但是生產成本過高，不適宜于大批量生產。

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2基于RBF神經網絡的數控加工控制方法

2．1RBF神經網絡及相關算法概述下頁如圖1所示，RFB的每一個神經元同輸入層連接的向量W1i與輸入的矢量Xq的距離設為b1，輸入y＝radbas［dis（W，x）×b］，并且輸出層的神經元對相應的輸出函數采用線形的加權組合。對于基函數大齒常采用高斯函數：對于RBF的初始化及相關的學習可以參照圖2。在進行訓練前，先輸入矢量X，與之對應的是目標矢量T以及徑向基函數的一個拓展常數C。具體的訓練目的是，求W1，W2以及b1和b2。當系統完成所有輸入值的聚類以后，會自動求得每個隱層節點RBF的中心ci，進而確定相應的W1。在改進方法上，主要是針對第0個神經元進行初始的訓練，排查出錯誤后自動的增加神經元［2］。

2．2難加工金屬材料的RBF監控系統難加工金屬材料的RBF監控系統構造如圖3所示。整個系統采用的是M317069的速度傳感器進行測速，SZMB－9的磁電轉速傳感器進行轉速的測定，HK－NS－WY04的位移變送器進行對吃刀量的檢測。一旦檢測到加工過程存在問題，系統就會實行自主的參數控制。該系統的工作原理如圖4所示，神經網絡所采用的最基本單元是神經元結構的模型。它的輸入模式具有線性不可分性，考慮到這些實行的是多層化的感知器網絡，以實現多層次的網絡輸出，若最終的輸出結果不是想要的，可以通過修改各個感知器的權值來達到目的。

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2實驗結果

2.1現場腐蝕產物分析圖1為A變電站服役13a接地網鍍鋅扁鋼的腐蝕產物的XRD分析結果。由圖1銹層X射線衍射可以看到，紅壤中服役13a的接地網鍍鋅扁鋼材料鋅層已經完全腐蝕，腐蝕產物中鐵的不同氧化物為主要腐蝕產物成分，腐蝕產物主要。主要是黏附在腐蝕產物中的土壤成分。圖2為鍍鋅扁鋼銹層微觀形貌圖，該接地扁鋼腐蝕產物有4層，從外到內依次為圖中標出來的a、b、c、d。對4處腐蝕產物進行能譜分析，所對應的能譜圖見圖3。從各腐蝕層的能譜分析結果可以看到：a層腐蝕產物以鐵的氧化物為主，但夾雜了一些SiO2之類的土壤成分；緊挨著的b腐蝕層則以鐵的氧化物為主，比較干凈；c腐蝕層能譜中出現了S；而d腐蝕層不僅出現了S，還出現了Cl。Cl-是土壤腐蝕性最強的一種陰離子[5,6]，Cl-能夠破壞接地材料的鈍態膜，加速接地材料腐蝕的陽極極化過程，并能穿透金屬腐蝕層，生成可溶性產物Fe2(OH)3Cl，從而加速接地材料的腐蝕[7]。c層能譜中S的存在說明了SO42-參與了陰極反應，這可能與硫酸還原菌的存在有關[8]。

2.2室內電化學實驗A站的土壤理化性質測試結果如表1中所示，圖4為鍍鋅Q235在不同濃度Cl-與SO42-下的腐蝕電流曲線圖，腐蝕電流隨Cl-與SO42-的變化規律基本一致，都是先增大后減小。隨著Cl-與SO42-濃度的增大，土壤的電導率增加導致了金屬腐蝕速率增加，該過程為電阻控制過程。但土壤電導率增加有限，當Cl-與SO42-濃度繼續增大時，土壤與鍍鋅Q235界面之間形成的腐蝕產物影響了離子的擴散[10]，因此無論是Cl-還是SO42-，鍍鋅Q235碳鋼的腐蝕電流都出現了小幅下降。但是，Cl-能夠吸附在氧化膜上，與氧化膜中的陽離子結合形成可溶性氯化物[11]，酸性的紅壤環境更有利于氯化物的溶解，SO42-離子則沒有這種作用，因而其腐蝕電流下降的比Cl-更為迅速。從圖4中還可以看到，當SO42-含量高于0.01%時，鍍鋅鋼腐蝕電流基本維持在200µA左右，在SO42-含量為0.25%時達到最大值250µA；當Cl-含量達到0.5%時，腐蝕電流增加到最大值254µA；當繼續增大Cl-含量時，腐蝕電流基本上維持在200µA左右。在腐蝕電流峰值附近，1份SO42-與2份Cl-對土壤腐蝕性具有基本等效的貢獻。

2.3室內腐蝕加速實驗結果5座變電站接地網層土壤理化性能測定結果如表1所示。

2.3.1腐蝕速率分析由圖5鍍鋅Q235在該地區5座變電站土壤中的腐蝕速率圖可以看到，隨著腐蝕時間的增加，鍍鋅Q235在5座變電站土壤中的腐蝕速率均呈現先增大后減小最終略有增大并趨于穩定的規律。腐蝕初期以局部腐蝕開始，由于點蝕的增多使得腐蝕速率增加。當鍍鋅層受腐蝕后露出碳鋼基時，碳鋼基體與鍍鋅層就會構成微電池[12]，形成類似于犧牲陽極的陰極保護形式，起到保護碳鋼基體的效果，基體的腐蝕速率較小。隨著鍍鋅層的逐漸腐蝕，這種保護效果逐漸變弱，碳鋼基體逐漸受到腐蝕，腐蝕速率增大，在紅壤介質中，碳鋼處于類似于酸性溶液體系的環境，其腐蝕速率較為平緩。

2.3.2腐蝕產物分析圖6a~e為鍍鋅Q235在該地區5座變電站土壤中加速腐蝕65d后的腐蝕形貌圖，圖7為鍍鋅Q235在A座變電站土壤中加速腐蝕65d后腐蝕產物的X射線衍射圖。由圖6可知，鍍鋅Q235試片在5座變電站紅壤中均發生了較為嚴重的腐蝕，部分試片表面黏附有土壤，與現場開挖情況較為一致。圖7鍍鋅Q235在A變電站紅壤中的XRD分析結果表明，鍍鋅Q235碳鋼在A座變電站紅壤中的腐蝕產物主要是ZnO、Fe2O3、FeOOH。該腐蝕產物中檢測到ZnO，而現場開挖接地扁鋼腐蝕產物檢測不到鋅的氧化物，這可能與接地網鍍鋅扁鋼服役時間較久導致鍍鋅層已經完全腐蝕掉有關。圖8給出了5個站現場開挖腐蝕數據與室內加速腐蝕數據的相關性趨勢，其中現場腐蝕速率理論計算得到。結果表明，室內模擬加速腐蝕實驗加速比平均達到6.4，在不改變土壤腐蝕介質情況下，該實驗具有較好的加速效果，即65d的加速腐蝕即可達到現場埋設1a以上的腐蝕效果。此外，相關性分析發現，二者的相關性系數達到0.88，表明該加速腐蝕實驗具有與現場較好的相關性。

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我國的經濟發展為目前的無機非金屬材料工程專業的改革提供了方向，做好基礎性、根本性、原則性的工作任務是目前應該完成的要求，教學體系的改革首當其沖。當前專業的培養目標是：培養政治上合格的，在無機非金屬材料學科領域內有廣闊而扎實的理論基礎、適應能力強、具有創新精神和技術開發能力的高級專門人才。無機非金屬材料工程專業的課程體系改革應該從以下三個方面著手：首先加強科學基礎以及計算機基礎技術的學習，隨著科技的發展，科學技術無疑成為了影響社會生產的第一要素，強化學生的自然科學基礎能力同時結合計算機技術的適用，在加強其對自然科學本質理解的情況下，顯著提高其運用科學技術解決基本問題的能力和速度；其次是重視對工程基礎的學習，在無機非金屬材料工程專業中，基礎知識的學習能提高學生的工作適應能力，掌握了工程技術的共同理論、共同技術，即使就業工程中專業知識有所偏差，也能利用基礎知識彌補，強化學生適應人才市場缺口的問題；最后，建立完善的學科專業知識實踐教學平臺，為了培養更全面的應用型人才，針對地方經濟發展以及人才缺口方向，加大對實踐教學環節的重視有利于讓學生走入工作崗位就能迅速為企業創造產業價值，理應成為本次教學課程改革的重點，因此強化無機材料科學基礎、熱工基礎以及水泥等研究方法和實驗等實踐環節至關重要。具體到應用步驟，應加大對每一個環節的檢查力度，教師做出相應的實踐要求，一環扣一環，分步完成。保證學生的實踐環節無論是設計或是草圖繪制等階段都有配套的記錄，以便于對實踐教學質量的控制。同時，讓學生運用所學知識進行實驗，從事實驗操作并對實驗結果進行數據處理、誤差分析，有助于觀察問題、解決問題能力的提高。

2建構應用型人才培養體系

首先，建立一支教學水平高、技術能力硬、思想素質好的師資隊伍，形成應用型學科的專兼職教學建設。“兵熊熊一個，將熊熊一窩”，一位高水平的教師給學生帶來的好處是其他方面無法比擬的。教師不但要具有淵博的理論知識，更應該在實踐教學上給學生正確的指導，從一開始就避免學生走入操作的誤區。同時，學校可以與相關大型企業建立起互動關系，建立教學激勵機制，鼓勵教師與一線工作者多多交流，培養教師的創新能力；聘用基層工作經驗豐富的技術骨干在學校擔任客座講師，讓企業的技術人員向其講解各個生產線的優缺點，保證本專業學生能夠迅速掌握一線工作中的先進技術和經驗，以幫助其迅速掌握學習中的要領，從而適應工作的需要。其次，積極開展與當地的企業相互合作，建立一批質量較高、相對穩定的校外技術實訓基地；將校外實訓基地建立在當地的相關企業內部，充分利用生產技術骨干和先進的生產設備；同時利用學校的實驗室，“材料制備技術”、“工程測試技術”、“材料表征技術”三大課程實驗及“專業綜合實驗”為建設重點，充分利用校內外的教學資源，把實驗室打造成技術培訓和理論知識結合的基地以滿足應用型人才的培養工作。最后，要革新學生考核體系，開展校內證書認證制度過去的一卷考核體系已經不適應當前學習的需要，考生在考試前簡單突擊一下就能隨意應付過去，為了讓學生從深入理論研究，可以開展論文考察等形式，高屋建瓴的從應用的角度掌握理論的知識。目前，專業證書代表了各專業的等級水平，也得到了社會的承認。學校可順應潮流構建校內證書認證制度，建立獎勵機制，將職業資格證書引入人才培養機制，以鼓勵學生多多考取專業資格證書，強化基礎專業的理解，拓展相關知識的學習。

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1．2強化實踐教學，突出實踐能力和創新能力培養地方本科院校金屬材料工程專業應根據專業人才培養目標，加大實踐環節的比重，構建以能力為本位、突出學生實踐能力的系統化的實踐教學體系。我校金屬材料工程專業課程體系中，以實踐項目為載體進行實踐教學，結合“三性”實驗等多層次實驗教學內容的合理配置，實現知識到能力的轉化，以提高學生的工程能力［3］。地方本科院校金屬材料工程專業可以實施“大學生創新創業能力培養工程”項目，實行本科生導師制，舉辦科技作品大賽，引導學生參加導師課題。通過組織協會、開辦論壇講座、舉辦創業大賽等形式開展創業教育、創業培訓、創業實習，以學生創業促進學生就業。以地方科技園的資源優勢為平臺，鼓勵在校研究生和大學生自主創業，實現自我價值。我校金屬材料工程專業的教師以江蘇省“材料表面技術”重點實驗室、常州市“先進金屬材料和制備技術”重點實驗室為科研平臺，開放材料科學與工程省級實驗教學示范中心，從科研項目中提煉綜合性實驗項目，拓展學生創新能力培養途徑。近三年指導學生參加了國家和省級大學生創新項目7項，鼓勵學生參加大學生金相技能大賽，兩次榮獲一等獎，創新成果豐富，效果明顯。

1．3加強與地方產業、行業、企業的互動，促進產學研合作，整合金屬材料工程專業人才培養資源通過與材料和工程技術領域的重點企業緊密的產學研合作，形成高校與企業協同培養金屬材料工程專業應用人才的機制。根據企業對人才知識結構和綜合能力的要求，改革專業課程設置和課程教學內容，強化實踐教學環節，增強學生創新能力和工程應用能力。建設大學生和研究生實踐教學基地和實驗教學平臺，建設企業研究生工作站，聘請企業高級工程技術人員擔任“產業教授”和“兼職碩導”，聯合指導本科生和碩士研究生，從而為江蘇省培養科研及實用型經濟建設人才。目前，我校金屬材料工程專業與南方軸承、江蘇國強鍍鋅實業有限公司、常州鑫隆復合材料有限公司、常州中鋼精密鍛材有限公司等幾十家公司建立了良好的合作關系。分別從鑄造及軋制技術、熱交換器焊接技術、金屬材料熱處理、新型鍍鋅合金成分優化、材料失效與防護等方面承擔了多項產學研項目，不僅解決了企業的關鍵材料和工藝等技術問題，而且為人才培養提供優質的教學和科研條件保障，促進了教學與科研的有機銜接。

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2原子層沉積金屬及其反應生長機理

由以上ALD基本反應原理可以看出，典型的ALD反應過程近似是一種置換反應，比如沉積金屬氧化物、硫化物和氮化物等，最常見的方法就是金屬前驅體與其對應的氫化物（H2O，H2S和NH3）反應，金屬前驅體與這些反應助劑交換它們的配體，從而獲得相應的化合物。對于沉積純金屬而言，需要的則是還原金屬態，移除與金屬原子連接的配合基。因此，探究金屬前驅體及相應反應助劑的選擇、金屬前驅體在已沉積表面的吸附情況、反應初始循環的化學過程等，了解和掌握原子層沉積金屬的反應生長原理，就變得十分關鍵。而在ALD生長過程中引入原位表征與監控方法，無疑是一種有效的手段，可收集獲取與表面化學反應、生長速度、化學價態和光學特性等相關的重要信息。目前原位探測手段主要包括：傅里葉變換紅外光譜儀（Fouriertransforminfraredspec－troscopy，FTIR），能夠實時觀測每個半反應后的表面基團，為具體的表面吸附及化學反應提供有力的證據；石英晶振儀（quartzcrystalmicroba－lance，QCM），可分析每個脈沖結束后表面的質量變化，吸附時質量的增加，副產物移除時質量的減少，還能一定程度地反映出化學反應中熱量變化情況；四極質譜儀（quadrupolemassspectroscopy，QMS），能夠探測脈沖過程中反應腔內的物質組成，分析反應產物及反應進行狀態。另外還可配備原位光電子能譜儀，對生長過程中表面的化學組成和價態進行表征，原位橢偏儀對沉積薄膜厚度和光學特性進行測量。下面結合原位監控手段，就ALD沉積貴金屬、過渡金屬和活潑金屬的反應機理和特點分別進行介紹。

2．1貴金屬在ALD生長中，貴金屬一般是利用貴金屬有機化合物和氧氣進行反應生成。因為與形成化合物相比，以鉑為代表的貴金屬更容易生成穩定的金屬單質。氧氣作為其中一個反應物將增強這種趨勢，金屬前驅體的有機配體被氧化，兩個半反應過程中均有燃燒產物CO2和H2O放出，使ALD生長貴金屬的反應就像是氧氣燃燒掉了金屬的烴基，故命名為燃燒反應。這類貴金屬的反應主要發生在常用于非均相催化的第八族貴金屬中，其機理目前已經有較為詳盡和確切的研究［9］，圖3［9］顯示了ALD沉積金屬鉑和銥過程中原位QCM和QMS監測的結果。使用的金屬有機前驅體分別是甲基環戊二烯三甲基鉑和乙酰丙酮銥。圖3（a）和（d）為QCM隨鉑／氧／鉑／氧的脈沖變化而探測到的厚度變化，圖中Δm0表示鉑前驅體吸附在襯底表面后帶來的厚度增長，Δm1表示經氧氣脈沖反應，該循環沉積鉑或銥的凈增長厚度。圖3（b）和（e）為QMS探測到質荷比為15的物質，即CH3的信號強度，其脈沖信號分別對應鉑源和銥源脈沖。圖3（c）和（f）為QMS探測到質荷比為44的物質，即CO2的信號強度，其脈沖信號對應氧氣脈沖。CH3與CO2是ALD過程中最主要的兩種含碳氣態副產物。圖3中t為時間，d為沉積厚度。鉑前驅體脈沖時QMS觀測到CH4，說明鉑前驅體發生配位基互換，吸附到羥基等襯底活性氧表面。同時QCM顯示出鉑前驅體脈沖時質量增加，氧氣脈沖時則略微減小，綜合考慮到沒有探測出CO，只有CO2，CH4和H2O三種氣相產物，可以認為發生的是完全燃燒反應。鉑前驅體脈沖和氧氣脈沖過程中都有CO2和H2O放出，這是因為氧氣脈沖后有部分氧氣殘留吸附在淺層表面，從而在下一個金屬前驅體脈沖時直接氧化少量有機配體，大部分有機配體留至再下一個氧氣脈沖通入時燃燒掉。貴金屬非常抗氧化，但分子氧可以在它們表面可逆吸附和解離，銥、鉑和釕尤其如此，使氧化、燃燒其配體可以高效進行。由此，貴金屬ALD過程中自終止半反應，并非是由于表面羥基給配體加上了氫，而是在表面鉑等金屬催化下，配體發生了脫氫［10］。式（3）中，鉑前驅體配體置換吸附在表面，部分配體與表面吸附氧發生燃燒反應；式（4）中，氧氣脈沖燒掉剩余配體，在鉑表面又留下含氧基，包含催化和表面化學的作用，以此形成循環反應。圖3（d）［9］是ALD沉積銥反應中原位監測結果，可以看出其生長過程與鉑非常近似。在其他一些研究中，釕和銠的ALD沉積也被證實與此反應機制相符。值得注意的是，氧化物表面ALD沉積貴金屬總是會有一個較長的成核孕育期，因為金屬與氧化物表面是不浸潤的，多相催化的相關研究已經指出，金屬在氧化物表面傾向于形成團簇［14］。而成核孕育期因為要移除鍵合在氧化物表面的金屬配體有一定困難，加之氧化物表面的貴金屬原子有發生擴散和聚集的傾向，從而形成分立的金屬顆粒。因此沉積貴金屬的初期總是先形成分散的金屬島，然后再逐漸長大，金屬顆粒彼此連接形成連續薄膜［11］。圖4［15］為ALD沉積Pt不同反應循環次數影響Pt納米晶形成的透射電鏡TEM照片，非常形象地展示了這個過程。影響成核的因素十分復雜，成核情況與襯底表面親水性、電負性、表面組成和粗糙度都有一定關聯。其中，所沉積的金屬與襯底的潤濕性是非常關鍵的因素，因此，襯底表面的基團種類十分重要。如襯底基團的親水性會給ALD帶來活性反應位，因此表面親水性的羥基越多，成核越快。在浸潤性好、成核快的襯底上，金屬膜層才更容易長薄長均勻［16］。在不同的應用中，對金屬成核還是成膜的要求會有所不同，如金屬納米晶存儲器中，就希望獲得高密度均勻分布的金屬納米晶。因此，實際ALD生長應用中，還需要結合具體需要進行分析調控。

2．2過渡金屬不同于抗氧化的貴金屬，ALD沉積其他金屬都需要選擇合適的還原劑。常見的還原劑如氫氣、氨氣及其等離子體，都已被用于ALD沉積過渡金屬的反應中。目前ALD生長過渡金屬的反應機制，主要分為三類：氫還原反應、氧化物還原和氟硅烷消去反應。由于銅互連在微電子工業中的重要性，因此最初在ALD中利用氫還原反應生長的金屬是銅，銅很難黏附在SiO2表面，由于在其上成核密度較低，導致膜層表面粗糙度較大，均方根RMS值為6nm。若先行ALD沉積其他金屬籽晶層鈷、鉻和釕等，銅膜粗糙度就會有明顯改善，在ALD生長的鈷膜上，銅膜的RMS值減少到2nm，晶粒粒徑也會明顯變小［17］。另外高溫制備微電子器件時，銅還會擴散到SiO2或Si襯底內，因此在銅和Si之間需要一個超薄的阻擋層，熱穩定性好又具有高黏附力，厚度還應小于5nm。ALD沉積的金屬薄膜釕和鎢可作為銅互連的擴散阻擋層。金屬銅理想情況應該在100℃以下沉積，低溫限制了表面遷移率，使金屬原子在膜層很薄時最大限度減少晶核團聚成島狀的趨勢，膜層長厚時就更為平整光滑。但由于許多銅前驅體活性較低，通常都需用200℃以上的高溫沉積或需用等離子體源來增強反應活性［18］。目前ALD沉積銅的前驅體和還原劑種類很多，生長條件也各不相同。以［Cu（sBu－amd）］2的脒基配體與硅襯底的反應為例，由紅外光譜探測分析可知，銅前驅體通入后，配體受熱激發與表面羥基發生加氫反應，橋接結構置換為單配位基Si－Cu－O鍵結構。隨后氫氣脈沖通入還原，銅失去了脒基配體，同時有一部分硅氧鍵恢復，意味著銅原子得以擴散并聚集成為結晶的納米顆粒。因為銅與硅氧襯底的鍵斷裂，從而部分恢復了原始表面的反應位，使配位基置換反應得以繼續進行。然而檢測也發現有明顯的CuO和COOH殘留，CuO可能來自沉積后非原位探測造成的空氣氧化或者是Cu與COOH的鍵合，說明即使在氫氣作用下發生了還原反應，仍沒能完全還原全部配體［19］。除此之外，沉積銅還可以采用其他還原劑，比如銅前驅體先與甲酸反應生成二價銅甲酸鹽，再由聯氨還原成銅，此反應能在120℃的低溫下沉積，生長窗口為100～160℃，得到的膜層純度高、電阻率低，表面粗糙度僅為3．5nm［20］。該沉積過程中銅符合ALD自限制生長模式，存在一個ALD工作窗口，如圖5［20］所示。圖5中，vGPC為每個循環的生長速率，tp為脈沖時間，θ為溫度。ALD沉積銅還有其他的間接方法，即先沉積金屬氧化物或氮化物，再通入還原劑將其還原為金屬態。前面提到銅很難吸附在微電子相關特定結構的任何表面，采用這樣先氧化的辦法，還可以改善表面吸附性。異丙醇、福爾馬林、氫氣和甲酸等都可以充當還原劑，文獻［］中還提到這種方法降低了膜層的粗糙度。同樣采用先氧化后還原方法ALD沉積的金屬還有鎳。在ALD沉積金屬氧化物的過程中，有機金屬前驅體與表面的氧化物或金屬—OH基團發生反應。如可以利用乙酰丙酮鎳和臭氧反應得到氧化鎳膜層，再用氫氣還原得到金屬鎳膜［24］。但是也有研究指出，這樣還原得到的Ni結構略微有所缺陷，膜層內有小孔。如果直接沉積金屬鎳，一般的還原條件均難以滿足，需要的沉積溫度較高，沉積速度也非常緩慢。氫還原反應適用的金屬還包括過渡金屬鈷。一般來說，對于金屬前驅體，親水的羥基終端比疏水的氫終端活性更高，前驅體更易發生吸附，也就更適合做ALD初始反應的表面。但鈷的常用前驅體tBu－AllylCo（CO）3的表現卻完全相反，它在—OH終端的SiO2表面完全沒有吸附，而對—H終端的Si襯底則表現出強烈的活性。這里，Co前驅體不是在吸附到—H終端Si襯底表面的同時就失去一個配體，它首先橋接在Si—H之間形成Si—Co鍵，再被這個表面氫除掉一個丙烯基，如圖6［19］所示。羥基終端不能形成這樣的機制，所以該前驅體與Si襯底氫終端吸附結合的活性反而更強，這一機制也保證了鈷膜的高純度［25］。另外一些關于前驅體修飾的研究，還注意到中性配位體的益處。羰基就可作為中性配位體，連的羰基越多，金屬可用的電子密度越小，金屬－羰基鍵就越弱，可以增強前驅體的揮發性。羰基配體的最典型的實例就是八羰基二鈷前驅體，用氨等離子體還原，制備金屬鈷。這類利用氨等離子體還原的反應機理目前還不是很清楚，但是通過觀察反應副產物，表明ALD沉積這些過渡金屬時，氨解反應具有一定的作用。除此之外，還有一類還原反應是利用主族元素氫化物作還原劑，這類氟硅烷消去反應的過程通常是σ鍵置換、氧化加成／還原消除反應，適用于金屬鎢和鉬的ALD沉積。用硅烷或者硼烷還原金屬氟化物，能得到標準的半反應式沉積［26］。但是鎢和鉬兩種元素在具體的反應上還是有所不同，乙硅烷輸入時鉬質量有所損失而鎢有所增長，較高溫度下鉬的沉積速度會相應增加，這可以認為是由前驅體的熱分解所致。此外，如果溫度過高或硅烷曝光過多將可能導致硅烷嵌入Si—H鍵出現Si的CVD反應，而且此類反應的機理對其他金屬元素不能通用，比如鉭若用此種反應就會形成硅化物薄膜。

2．3活潑金屬正電性金屬包括鋁、鈦、鐵、銀和鉭等。以銀為例，由于它的化合物都是＋1價，只有一個配合基鍵合的金屬離子很難發生吸附，所以需要一些電中性的加合物配位基，通過它們的置換，輔助金屬陽離子吸附到襯底。不過這種配位基的鍵合往往很弱，ALD成功沉積銀的報告中使用的銀前驅體是（hfac）Ag（1，5－COD）［29］，其中COD即為上述輔助銀離子吸附的中性配體。當COD被置換，實驗觀察到吸附在襯底的銀有足夠的表面遷移率和壽命，能在隨后的高純氮氣清洗的步驟時沿襯底表面擴散并成核。在下一步丙醇的脈沖過程中，由于醇類的催化氧化析氫作用，多余的hfac配體得以移除，從而得到沉積的金屬銀。圖8［30］是ALD在溝槽結構襯底上沉積銀薄膜的掃描電鏡照片，這里使用的前驅體是Ag（O2CtBu）（PEt3）［30］。然而文獻［31］中也指出，由此得到的膜層生長速度緩慢，薄膜質量不甚理想，沒有一般金屬薄膜有光澤，看起來偏暗，同時電阻率也很高。其他的如鋁，三甲基鋁在200℃下自然分解的產物應該是Al4C3，這時如果提供氫氣氣氛，或者借助等離子體、光子等提供額外的能量，理論上有可能形成金屬鋁。然而目前的研究工作還非常粗略，而且反應要求沉積氣氛壓力低、還原氣體純度高，才能保證Al在沉積過程中不被氧化。這些活潑金屬具有廣闊應用前景，這不僅是由于其優異的導電性能，還在于其有可能在銅互連中用于黏附層和阻擋層，更是由于近來倍受關注的銀表面等離激元的性質。但它們都較難還原或難與碳氮氧結合成較強的化學鍵，其常見的前驅體在熱ALD中需要的生長溫度太高，一般適用的襯底和結構都不足以承受如此高溫，所以基本都需要使用氫等離子體以降低反應活化能。但是即便如此，利用等離子體沉積得到的活潑金屬膜層一般都很薄，并且一旦暴露于空氣中就極易氧化，一般需要原位沉積保護層防止氧化，所以總體來說獲得的活潑金屬薄膜的金屬性都不強。目前ALD反應沉積活潑金屬，只有少量沉積成功的報告和一些很初步的工藝探索，實驗結果大多還不盡如人意，因此，其ALD沉積反應路徑和機理尚有待于繼續開拓和探究。

3原子層沉積金屬面臨的挑戰

在上述已經成功沉積的金屬中，最好的鎳、鈷膜層和僅有的錳、鈦薄膜都是利用PEALD沉積的，可見PEALD在沉積金屬薄膜中的重要地位。但是，PEALD對微電子器件的制備并非完美無缺，等離子體的高活性可能對某些應用所需的特殊襯底造成損傷，又因為等離子體極易在表面復合，從而不宜沉積高深寬比的襯底。總而言之，ALD沉積過渡金屬普遍面臨的難題是用來還原金屬前驅體的反應物的還原性不夠強。之前提到的主族元素氫化物是比較有潛力的反應機制，如硼烷中B—H鍵能夠將氫轉移到金屬原子上，生成過渡金屬氫化物，而這些氫化物大多不穩定。另一種可能的途徑是尋找一些電子輸運能力強的反應物，如二茂鈷Co（C5H5）2，升華溫度很低且有足夠的電化學勢來還原一些過渡金屬離子。若要付諸實踐，這些方法還需進一步檢驗，保證副產物都是氣態且不會有其他雜質沉積［31］。除上述金屬之外，金也是很重要的金屬，不僅在于它的高導電率，還在于其特殊的催化和光學性質。而金的沉積對ALD技術來說，目前還是個挑戰。與銀相同，金的化合物也都是＋1價，金配合物的熱穩定性都不高。現在也有各種激活方法，比如激光活化、離子體增強、電子或離子束輔助等，但至今為止，還沒有一種反應模式能夠成功應用于ALD沉積金屬金中。至于其他堿金屬、堿土金屬和稀土金屬，其沉積難度更是有過之而無不及。但這些元素的應用需求也很有限，局限在有機發光二極管和鋰電池中。而元素周期表右側那些主族金屬，目前也尚未見ALD沉積的報道。從電負性和還原性的角度來看，這些主族金屬與第四周期的過渡金屬相似，應該比那些活潑金屬容易沉積。對ALD來說，沉積盡管同樣富于挑戰，但也并非不可能，還需要更深入與廣泛的研究來豐富ALD沉積金屬的種類。表1總結了目前為止ALD沉積金屬的主要種類與反應類型，并附列了代表性文獻。

篇（7）

1明確培養目標提升教育品質

卓越工程師培養計劃是我國強國戰略的重要舉措，旨在造就一批綜合能力過硬的高質量工程技術人才，它提出了一種新的教育品質概念，即高等院校的人才培養應當遵從社會發展需求和適應經濟發展要求的雙重標準，這不僅包含了對理論知識的應用和創新，還明確了人才培養應以綜合素質和創新能力的全面拓展為核心。這就意味著高等學府對人才的培養應具備適應與時俱進的時代需求和高品質的工程技術發展要求的培養理念和課程體系。高質量工程技術人才不僅要求對工程技術有全方位深層次的掌握，還需通過正確的價值理性的引導，人文社會科學及企業管理精神的長期熏陶，懂得工程技術在社會和國家發展中的價值和意義。然而，目前的教育體系缺乏對學生進行從事工程工作意義的教育，很多工科學生并不明確工程工作的意義及其相應的社會責任，同時由于社會對工程和工學的認知度的欠缺與偏差，導致出現了一種現象——目前碩士研究生培養過程中，僅就學生生源方面，工學碩士明顯優于專業學位碩士，甚至出現了工學碩士落榜的考生可以轉向專業學位學習的第二選擇。在20世紀70年代末至80年代初，大學生的理想職業是“不當工程師也要當技術員”。而且很多院校過去也常常以被命名為“工程師的搖籃”而自豪，但是在21世紀飛速發展的今天，這樣的提法已從我們的生活中消失。目前的統計數據顯示，現在大學生的理想職業一般為公務員、管理者、金融會計師等一些不具有工程意義的職業。對此我們不禁要發問：卓越工程師培養計劃下的本科畢業生，會按照原本的設想，一部分繼續全日制工程碩士的學習，另一部分轉而攻讀工學碩士嗎？是不是學術研究型大學“卓越計劃”的本科畢業生主要進入工學碩士階段，從事科學研究；而一般本科院校的畢業生則進入全日制工程碩士的學習？當然，不管答案如何，都要求我們要實踐好金屬材料專業的三階段(本科、碩士、博士)培養，這需要社會、學校、教師和學生多方面、多角度，及時有效地轉變思想觀念，更新教育理念，才能真正提高教育品質。

2創新工程教育培養模式

工程教育培養模式，常規的是變革課程體系、教材內容、教學方式，強化實踐環節等。而工程教育的創新模式，例如“校企合作，頂崗實習”“學分互認”也在積極推動高等工程教育培養模式的全面改革發展。針對本科卓越工程師培養計劃，常見的按學年分為“2+2”“3+1”“5+1.5”等。高校應打破學校封閉辦學的傳統模式，積極促進通過校企合作創設工程教育的環境與條件。我校金屬材料專業本科卓越工程師計劃采用“3+1”培養模式，即3年的校內學習，1年的企業學習，校內學習和企業學習相互交叉。在3年的校內學習時間內，穿插各類實驗教學、實踐教學以及認識實習，提升學生的實踐能力；同時，學生也可根據自己的興趣輔修管理學、經濟學、自動化等第二學位專業。在1年的企業學習中，部分學生采用頂崗實習的方式，另一部分學生直接參與企業的項目研究。

3改革和完善實踐教學體系

實踐教學的目的是鞏固理論知識和加深對理論知識認識，對培養具有創新意識的高等工程教育人才必不可少。我校金屬材料專業本科“3+1”教學模式下，將實踐教學與理論教學分離，將實踐教學作為一個單獨的部分，改變原來的將專業、基礎課程以教師傳授的方法給學生的這種傳統教學方式。把培養學生能力作為主要目的，以通過精煉理論知識和工程訓練作為輔助依托，學生解決實際問題的能力作為檢驗標準。與理論教學相得益彰又各自獨立的實踐教學體系。實踐課程的學時有效性不同于理論教學，優化實踐教學的教學模式，將工程人才的培養由課堂延伸到課外。同時，學校開設創新性實驗和開放性實驗，學生可自由選擇。此外，課外科技活動和學科競賽的獎勵機制也可以調動學生學習的主觀能動性，培養他們的學習興趣和創造性思維能力。

4大力提升高校教師的工程素養

跟20世紀末期相比，現在的市場競爭更加激烈，高校的教師參加到工程實踐中的次數和地位也在下降，這就使得高校教師更難把教學和工程設計都處理好。現在很多剛進入高校的青年教師大多都是沒有或者很少有在企業實際的工作經驗。結合生產實際和參加到工程的機會也在本科高年級的教學中正在減少，在本科的畢業設計中更是如此。因此，國內很多高校教師的工程實踐能力和實踐經驗不足的現象突顯。結合我校實際，可以從以下幾個方面進行來提升教師的工程素質，從而滿足卓越工程師教育培養的計劃要求。

4.1教學相長結合

我校的實際情況，在研究和教學實踐中發現，培養工程素質和工程實踐能力的養成兩個同等重要的因素是教師和學生。通過教師在研中學、學中教；學生在學中練、在練中學，實現教師和學生的共同進步。

4.2產學研緊密結合

學校搭建產學研一體化平臺，使用該平臺可以連貫地培養青年教師的工程素質，也可以提供給學生一個新的工程實踐機會。

4.3合理高效的利用

社會資源創辦校企聯合教學模式，整合高效利用社會辦學的資源優勢，發揮出社會辦學的力量。通過上面2種方式可以使教學緊密的結合行業發展的前沿，而且可以為教師工程素質和能力的培養提供必要的支持。

4.4加強教師隊伍建設

要打造一支整體素質和技術能力都優秀的師資隊伍，學校不僅要大力引進具有工程實踐背景的高層次工程技術人才，還要建立一種長效機制，使得工科類專業教師有接受與社會發展接軌的工程實踐鍛煉的機會，并鼓勵青年教師積極參與工程實踐。學校還可以出臺相關政策，以資助和鼓勵青年教師到企業中進修學習。在崗位評聘、職稱晉升等方面將工程素質考核納入指標體系也是一種提升教師在工程教學方面素質的好方法。高水平工程教師師資隊伍不但要有校內專職教師，還要有企業兼職教師，只有既鼓勵有工作經驗和科研水平的工程師到學校兼職任教，又鼓勵專職教師到企業中兼職，才能使二者充分結合和交流，達到知識技能互補和彼此相互學習的目的。

5積極探討校企合作方式

卓越工程師計劃的實施必須重視校企合作，緊密依托行業。建立校企合作關系，是培養卓越工程師的有效途徑。然而，長期以來國內的大部分企業都不愿意接納未畢業大學生的實習，把在校大學生實習看成是企業負擔，并且有很多企業把大學生實習的時間期限規定為1年，這都是培養卓越工程師計劃的難點。同時，在校大學生在公司進行實習時，實習期間所需的實習費、安全保險費、交通費等各種費用都需要學校支付，這對于學校是很難承受的高額費用，會導致實習質量“縮水”。目前，在校大學生在企業實習中基本以參觀實習為主，學生安全被學校和企業放在了第一位，在有限的實習期間內，對大學生的培養基本難以實現。針對該問題，希望國家明確要求企業擔負起培養卓越工程師的校外責任，更希望國家實施政策鼓勵企業的這種行為，促使企業積極主動建立校企合作關系，參與人才培養，將培養金屬材料專業卓越工程師變成企業的經營政策。事實上，開展培養卓越工程師計劃，建立校企合作關系，是一項學校和企業雙贏的戰略。首先，高等院校的發展，尤其是實施培養卓越工程師計劃離不開相關企業的深度參與。其次，企業的發展離不開高等院校培養出的各種專業型人才。我校材料學院已與很多企業(如東北輕合金有限公司、東安發動機有限公司等)共同建立了長期穩定的工程碩士培養關系，已經幫助這些公司培養了眾多工程技術骨干和管理人才。最后，校企合作關系的建立，能使高校與企業達到彼此生存共贏的目的。高校與企業之間是“你中有我、我中有你”的關系，合則兩利，所以應該促使高校與企業之間建立更深層次的合作，即高校應該在企業建立生產實習基地，根據高校和企業的真實情況，建立各種等級的學生工作站，利用企業在生產、科研中遇到的實際問題和企業所能提供的實際技術、工作和科研環境，給高校本科生和碩士、博士研究生提供相應的研究課題。企業在給高校提供實習設備、場地、工作站的同時，高校學生也能給企業帶來一定的經濟利潤，并且出站的畢業生也可以留在企業繼續工作，使企業人才得到新鮮的血液，達到高校與企業雙贏的目的。

篇（8）

1引言

變電站容量的擴大對接地網安全運行的要求更為嚴格，對接地體的熱穩定性的要求更高。在我國，由于資源、經濟等原因，接地網所用的材質主要為普通碳鋼。接地網腐蝕通常呈現局部腐蝕形態，發生腐蝕后接地網碳鋼材料變脆、起層、松散，甚至發生斷裂。某鹽堿性土壤變電站現場與接地網連接的普通碳鋼試片埋置2年后的表面情況。一般性土壤變電站現場與接地網連接的普通碳鋼試片埋置226天后的表面情況。無論在鹽堿性土壤中還是在一般性土壤中，接地網的碳鋼試片腐蝕是非常嚴重的，其表面有許多局部腐蝕坑，試片邊緣也不完整。

腐蝕是導致接地體事故擴大的一個主要原因。因為對于運行多年的接地網而言，由于腐蝕性土壤環境中的電化學腐蝕以及電網設備等運行中的泄流造成的腐蝕使得接地體截面減小，甚至斷裂，造成接地性能不良，不能滿足熱穩定性的要求，因而電路電流將會燒壞接地網，使得變電站內出現高電位差，造成其它主設備的毀壞事故，還會危及人身安全。由于接地網埋設在地下，一旦腐蝕嚴重到使接地網的接地電阻不合格，甚至局部斷裂時，對接地網的翻修改造是相當費勁和困難的，費用也是巨大的。因此防止接地網腐蝕，保證接地性能的穩定性，延長接地網的使用壽命，是電力系統安全經濟生產所迫切需要解決的課題。

對于接地網防腐蝕的研究，目前國內主要有兩條路線[1]，一是研制耐蝕性能優良而且經濟性好的導電材料以取代目前普遍使用的碳鋼；二是采用電化學保護技術以減緩正在服役的接地網的腐蝕速度，延長使用壽命。原武漢水利電力大學“接地網防蝕研究及應用”課題組經過長期大量的試驗，已經篩選出耐蝕性能優良且價格合理的材料，可以取代目前廣泛使用的普通碳鋼。

2試驗情況

由于接地網土壤腐蝕是一個緩慢過程，因此為了能快速優選出所需的材料，在實驗室里進行了電化學測試，試驗測試方法包括極化曲線、交流阻抗和動電位掃描。由于變電站接地網要承受雷電流及電網不平衡電流的泄流作用，因此在對材料進行篩選時必須了解材料的耐電解電流腐蝕的性能，為此在實驗室里進行了材料的電解試驗。試驗所用土壤介質的理化性質分析結果，其自腐蝕電位為-688mV。根據德國DIN50929土壤腐蝕性評價標準評價該土壤為腐蝕性土壤[2]。試驗所篩選的材料為2種稀土鋼材（CL4和CL5）及3種常見表面處理的合金鋼（CL1、CL2和CL3）。為了便于對比，試驗還使用了普通碳鋼及鍍鋅鋼。根據實驗室初步試驗的結果，在變電站現場土壤中埋置了一定數量的材料試片以了解材料在變電站土壤現場中的耐蝕性能。

（1）極化曲線測試

1）試驗條件

試驗采用三電極體系，即工作電極、參比電極和輔助陽極。其中工作電極是將各種材料制作成體積為1cm3的小塊，留出一表面作為研究面，其余表面用環氧樹脂密封；參比電極為飽和甘汞電極，通過魯金毛細管插入電解池；輔助陽極為鉑電極。試驗介質為土壤水土比為5:1的浸出液。試驗所用儀器為TD3690型恒電位儀，HD-1A型信號發生器及3086-1AX-Y型記錄儀。

試驗時，起掃電位的選擇是陽極極化時起掃電位比自腐蝕電位低100mV，陰極極化時起掃電位比自腐蝕電位高100mV。每次掃描的速度為2mV/s。

2）試驗數據處理

采用BETACRUNCH（VERSION）程序進行計算。

（2）交流阻抗測試

1）試驗條件

試驗采用三電極體系，介質為水土比為5:1的土壤浸出液和水土比為2:1的泥漿，試驗使用的儀器為EG&G公司的交流阻抗測試儀，包括鎖相放大器，M283恒電位儀。計算機3個硬件部分通過GPIB總線連接起來。軟件為M398阻抗數據專用測量軟件。

2）數據處理

以頻率最低處的阻抗值（|Z|0.05）來表征材料在介質中的耐蝕性能。|Z|0.05越高，說明材料的耐蝕性能越好，反之亦然[3]。

（3）電解測試

電解時試驗材料與直流電源正極連接，用石墨棒作為陰極與直流電源的負極連接，電解所用介質為變電站土壤的水土比為2:1的泥漿，電解時間為3h，電解電流為64.0mA，槽壓為150V。

3試驗結果和討論

3.1極化曲線測試

極化曲線測試試驗的結果可見，在這些土壤介質中，材料CL1、CL2的腐蝕速率較其它材料低，其耐蝕性能較好。

3.2交流阻抗測試

試驗結果可見，材料CL1、CL2的阻抗值明顯高于其它材料，比普通碳鋼高出2個數量級。材料CL4、CL5的耐蝕性能與普通碳鋼差不多，甚至有時還不如普通碳鋼。

3.3電解測試

從試驗結果可以看出，鍍鋅鋼耐電流電解腐蝕性能較差，材料CL1和CL2的耐電流電解腐蝕性能較好，其耐蝕性能比普通碳鋼要高得多。電解結束后觀察材料表面可以看出，鍍鋅鋼表面的鍍層出現了局部剝離現象，而其它材料表面均沒有出現這種現象。

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3.4現場埋置試驗

不同材料制作的試片在變電站現場土壤中埋置624天后挖出，經過表面處理后測定材料的腐蝕速率，結果可見，材料CL1和CL2的腐蝕速率較碳鋼及鍍鋅鋼要小得多。

同種材料，當與接地網連接時其腐蝕速率高于接地網不連接時的腐蝕速率，原因是與接地網連接的試片除了要受到土壤自然腐蝕作用外，還要受到變電站接地網泄流時的電流電解腐蝕。

在變電站土壤現場埋置試驗過程中發現，與接地網連接的鍍鋅鋼材料在不到1年時間其表面鍍鋅層就已經被電解腐蝕掉，而未與接地網連接的鍍鋅鋼材料其表面鍍鋅層卻完好。從現場埋置材料試片測定的腐蝕速率結果也可以看出，鍍鋅鋼用作接地網材料時其耐蝕性能較普通碳鋼沒有多大提高，因此用鍍鋅鋼材料來延長接地網使用壽命意義不大。

4結論

（1）在土壤腐蝕性較嚴重的地區，為了延長接地網使用壽命，在設計時往往考慮采用鍍鋅鋼。其防腐蝕的原理是鋅的腐蝕電位較普通碳鋼的低，在土壤介質中鋅優先被腐蝕掉從而保護了普通碳鋼，達到延長碳鋼使用壽命的目的。在沒有電流作用下，鍍鋅鋼的使用壽命的確較長，在變電站土壤現場埋置試驗的結論也是如此。但是作為接地材料，由于其要受到接地電流的作用，鍍鋅鋼表面的鍍鋅層很快就會被電解掉，因而鍍鋅鋼對延長接地網的使用壽命實際作用不大。

（2）根據實驗室電化學測試的結果可知，無論是在土壤浸出液中還是在土壤泥漿中，材料CL2的耐蝕性能較其他材料的耐蝕性能好，是普通碳鋼耐蝕性能的5~7倍。

（3）經試驗測試表明，材料CL1和CL2的耐蝕性能較普通碳鋼要強得多，這對于延長變電站接地網的使用壽命，確保接地網安全經濟運行具有重大意義。同時考慮材料的經濟性及來源等因素，本文推薦用非銅質材料CL2替代普通碳鋼用于接地網防腐蝕。

參考文獻

篇（9）

“基礎性”項目包括：（1）鋁合金固溶時效：了解固溶及時效處理的基本操作、析出產物的形成及析出過程中合金性能的變化；淬火加熱溫度、保溫時間及淬火速度對鋁合金時效效果的影響，掌握最佳熱處理工藝參數的確定方法。（2）碳鋼的基本熱處理工藝：掌握鋼的退火、正火、淬火、回火的工藝操作方法，了解含碳量、加熱溫度、冷卻速度、回火對碳鋼性能的影響規律。（3）低碳鋼的滲碳：掌握金相法測定滲碳層厚度的方法，了解表面滲碳熱處理后的組織分布特征。（4）Gleeble熱-力模擬：利用Gleeble熱-力模擬試驗機獲得金屬材料應力-應變曲線，結合組織觀測，分析實驗結果，了解金屬材料在形變熱處理過程中變形程度、變形溫度和組織與性能的關系。“基礎性”項目一般3人一組，完成后每人必須提交研究總結報告。“綜合性”項目，主要是基于45號鋼，由學生查閱文獻，自己完成從熱處理工藝的制定和操作、性能檢測、組織觀察分析和數據分析的全過程。綜合性項目一般5人一組，完成后每人必須提交研究總結報告，同時以小組為單位，以PPT口頭匯報的形式將過程和實施結果展現給同學和老師。“研究性”項目，主要是學生利用課余的時間，對一些新型金屬材料（非常規使用材料，一般為指導教師正在專注研究的材料）的熱處理制度進行探索性的實驗研究，確定其熱處理的溫度、實踐等工藝參數，使學生具有綜合運用熱處理課程等所學相關專業知識分析問題和解決問題的能力，培養學生的創新思維和創新能力。“研究性”項目一般5人一組，完成后每人必須提交研究總結報告，同時做PPT口頭匯報，接受同學和老師的問詢。

2項目教學的實施效果及應注意的幾個關鍵問題

筆者在“金屬材料熱處理”課程中引入項目教學后，取得了明顯效果，主要體現在四個方面：一是激發了學生學習興趣，加深了對課程內容的理解。學生積極與老師交流，主動通過網絡檢索查閱資料，通過調研獲得項目有關的實踐應用方面的信息，深入鉆研的精神進一步養成；二是形成了合作學習的良好氛圍。小組成員間相互幫助，共同提高和進步，增強了團隊合作意識，提高了學習效率；三是產生了成就感，增強了自信心。學生認真完成每個具體的項目任務，解決每個實際問題，內心就會產生成就感，自信心也明顯增加，反過來也促進了對理論知識的學習；四是強化了操作技能，鍛煉了綜合職業能力。由于中小學階段主要強調的是應試教育，學生的動手能力普遍不強，更談不上職業能力。項目教學在鍛煉學生動手能力方面有立竿見影的效果，對學生適應未來工作崗位非常有好處。總結長期的教學實踐，筆者認為要想使項目教學在“金屬材料熱處理”課程中充分發揮作用，教師應把握好以下幾個關鍵問題。

2.1充分發揮教師的主導作用教師的主要職能應從原來的“教”轉變為“導”，具體體現為引導、指導、誘導和教導。教師應幫助學生提出問題、發現問題，但是解決問題和完成任務的主角是學生。對項目實施中遇到的關鍵知識點，教師應簡明扼要地提出，由學生通過自學方式完成。對于部分靠學生自身能力和經驗難以理解清楚的或者難以解決的問題，教師要及時給予啟發性的輔導，最好不要直接告訴結果。教師要充分激發學生的學習動力，促進學生的自主學習和個性化發展。對于項目中的各個子任務，教師要嚴格督促學生按時間節點要求保質保量的完成，對項目實施的整體情況要有很好的把控。

2.2充分激發學生的學習主體性在項目教學中，學生不再是被動的學習者，學生的學習擁有很強的階段目的性。學生為了解決實際問題，可以運用互聯網、文本資料、認知工具，或者與同學討論交流實現對信息的分析和處理，展開思維活動，不再完全依賴教師的講解。因此，項目教學擁有天然地激發學生自發學習的特點。但是，學生個體在智力水平、思維模式、學習習慣方面存在很大差異，教師應根據每個學生的情況充分激發學習的主體意識，只有這樣項目教學的效果才能充分體現，進展起來也會事半功倍。

篇（10）

無機非金屬材料專業實驗教學的改革必須突破傳統的實驗教學模式，按照素質教育的要求，以提高學生的綜合素質為目的，以培養創新能力為主線，采用核心化、多層次實驗教學體系結構。核心化是指服從實驗目標，以培養應用型、創新型人才為核心;多層次是指實驗內容設置劃分多個層次:基礎無機非金屬材料科學實驗(基本技能和基本方法)、綜合型實驗(學科間交叉)、專業設計型實驗。精煉基礎(無機非金屬材料科學基礎實驗、玻璃工藝實驗、陶瓷工藝實驗、水泥工藝實驗)實驗內容，使其與理論知識同步，以驗證性實驗為主，小綜合實驗為輔，既加深理論知識的理解，又培養實驗基礎技能與應用。在大三下學期增加綜合型實驗，此類實驗內容為至少兩個二級學科之間的交叉，這樣可以鞏固學生的實驗技能，并且加強不同學科之間的關聯，使學生能獨立完成實驗方案確定、原材料檢測、材料制備、材料性能檢測、材料結構分析等實驗內容，鍛煉學生解決實際問題的綜合能力。在大四上學期，為了幫助學生就業以及進一步深造和后面的畢業論文打下基礎，增加專業方向設計性實驗，以設計為主，講究與工廠實際內容和研究熱點相符的研究型實驗，以培養學生解決問題的能力，從而培養創新意識。另外，新的實驗教學體系要加強對學生的個性發展，實驗內容應設立必做實驗項目、選做實驗項目和研究性實驗項目，以滿足不同層次學生的需求，貫徹因材施教的原則。

1．2采用利于培養創新應用型人才的實驗教學方法

(1)在實驗教學中，改進實驗教學方法，采用電子視聽設備和多媒體網絡技術等多種輔助教學手段，將原來分離的理論課及實驗課教學合二為一，使原來課堂上枯燥乏味的專業課及實驗課變得生動形象，易于理解。通過下載精品課程實驗錄像，展示實驗儀器的內部結構及操作方法。通過自制和下載FLASH動畫展示實驗原理及實驗過程中的細小變化，通過到企業拍攝的生產實況錄像給學生一個真實的生產環境。通過多媒體輔助教學，能夠將生澀、抽象、難懂的知識形象化，具體化，提高學生的學習興趣和積極性。尤其對無機非金屬材料專業中的大型及昂貴的工廠設備原理、設備、方法的理解與掌握起到了很好的輔助作用，為學生提供反復觀摩實驗過程，加深理解實驗原理的機會。

(2)在實驗過程中，改變實驗指導方法，強化學生能力培養。采取“以學生為主體，以教師為主導”的教學模式，變“被動”實驗為“主動”實驗。使實驗教學的各個環節、各個層次都能鍛煉學生的動手能力，充分發揮學生的積極性和創造性。教師只提供指導，實驗由學生自主完成。這樣就要求學生實驗前必須認真準備，查閱相關文獻，自己設計實驗方案和數據表格等。通過實驗促進學生個性的發展和創新能力的培養，使學生成為主動實驗的參與者、探索者。讓學生解決實驗中遇到的問題，提高實驗效果，增長實驗經驗，鍛煉實驗技能。實驗結束后要引導學生去思考實驗中的問題。

1．3建立科學、公正的考核體系

實驗教學的考核方式直接影響著學生參與實驗的積極性。新的實驗教學模式應改變傳統以實驗報告作為主要評分依據單一考核方式，對不同類型實驗采取不同的考核手段，使考核更加客觀公正，并且讓不同類型的學生發揮各自的特長，亦可有效杜絕實驗報告抄襲和雷同的現象。無機非金屬材料工程專業實驗教學的考核重點應是對學生綜合實驗技能的掌握程度、動手能力和解決實際問題能力的考核。對于基礎性實驗的考核以實際操作與實驗報告為評價依據，其中實際操作現場考核，實驗報告應為學生獨立完成的，無固定模板，教師對其做出綜合判斷，兩項綜合評定為其最終成績;對于綜合性實驗的考核，以答辯的形式評定成績，采取抽簽的形式，確定每個選擇答辯評定成績的學生必須答辯的實驗題目和內容，答辯結束，要求學生針對答辯題目與內容提交自己答辯情況分析和最佳答辯結果書面報告。教師依據學生就實驗內容設計與結果分析方法等問題的答辯和書面總結情況評定學生成績。對于設計性實驗的考核，可建議學生撰寫相關的科技論文，通過引導學生針對所做的實驗內容，有目的的查閱文獻、分析問題，最終解決問題，以論文的形式呈交實驗報告，全面鍛煉學生的研究與創新能力。

1．4增加無機非金屬材料專業實驗室安全課程

筆者在美國訪學期間對美國大學實驗室安全教育系統(EHS)印象深刻，其教育形式多樣，內容齊全，非常值得我們借鑒。為此，無機非金屬材料專業實驗教學新模式中應引入類似美國EHS管理系統。無機非金屬材料實驗室要強制實行安全訓練課程及考試制度，實行硬性的安全教育和實驗室準入制度。在進入實驗室之前，每個學生都必須進行安全培訓與考核，最好相關部門建立一套安全教育網絡學習系統，設立包括一般實驗安全、安全用電、防火、逃生以及如何使用有毒有害、易燃易爆的實驗品等在內的多個專門培訓課程，并通過考核作為進入實驗室的前提條件，考試不合格者禁止進入相關實驗室，必須重修合格后才準進入實驗室。另外，還可以借鑒美國高校的做法，拍攝不同內容的專題安全教育影片，放到相關網絡系統中，供有需要的人員下載或在線觀看和使用。