冶金工程與金屬材料工程的聯(lián)合發(fā)展

江蘇科技大學(xué)(Collegeofmaterials,JiangsuUniversityofScienceandTechnology)論文課題：冶金工程與金屬材料工程的聯(lián)合發(fā)展姓名：陳仕博學(xué)號：1340602405冶金工程與金屬材料工程的聯(lián)合發(fā)展陳仕博（江蘇科技大學(xué)材料學(xué)院

鎮(zhèn)江

1340602405

中國）

摘要：本文探索冶金工程與金屬材料工程的聯(lián)系。金屬材料工程包括了金屬材料的晶體結(jié)構(gòu)、元素組成、顯微組織、物理力學(xué)性能以及化學(xué)性能等。其中，金屬材料工程更強(qiáng)調(diào)了金屬材料的工程化應(yīng)用特點(diǎn)。而冶金工程，是要告訴你金屬（鋼鐵）是怎樣煉成的，強(qiáng)調(diào)的是金屬材料的冶煉。這樣的話，兩者的聯(lián)系就明晰了：冶金工程是金屬材料工程的前沿學(xué)科，我們可以根據(jù)不同的金屬材料工程應(yīng)用特點(diǎn)，選擇符合需要的性能特點(diǎn)的冶煉工藝。因為不同冶煉工藝將決定著金屬材料的原始性能（出生性能），當(dāng)然后期還可以通過熱處理，表面處理，噴丸等強(qiáng)化工藝或者噴涂工藝等來改善金屬材料的性能以達(dá)到所需要的技術(shù)要求。關(guān)鍵詞：冶金工程金屬材料工程學(xué)科交叉聯(lián)系發(fā)展方向

JointdevelopmentofmetallurgicalengineeringandmetalmaterialengineeringShiboChen(Collegeofmaterials,

JiangsuUniversityofScienceandTechnologyZhenJiang1340602405China)Abstract:

Thispaperexplorestherelationshipbetweenmetallurgicalengineeringandmetalmaterialengineering.Metalmaterialengineeringincludesthecrystalstructure,elementcomposition,microstructure,physicalandmechanicalpropertiesandchemicalpropertiesofthemetalmaterials.Amongthem,metalmaterialsengineeringemphasizestheengineeringapplicationcharacteristicsofmetalmaterials.AndMetallurgyEngineering,istotellyouhowtomakemetal(ironandsteel),theemphasisisthesmeltingofmetalmaterials.Inthiscase,thelinkbetweenthetwobecomesclear:MetallurgicalEngineeringisoneofthefrontiersubjectsofmetalmaterialengineering,wecanaccordingtothedifferentmetalmaterialengineeringapplicationcharacteristics,inlinewiththeneedsoftheperformancecharacteristicsofthesmeltingprocess.Becausedifferentsmeltingprocesswilldeterminethemetalmaterialoftheoriginalperformance(bornperformance),ofcourse,thelattercanalsobebyheattreatment,surfacetreatment,shotpeeningstrengtheningprocessorsprayingprocesstoimprovetheperformanceofmetalmaterialsinordertoachievetherequiredtechnicalrequirements.Keyworde:

MetallurgicalEngineering、

Metalmaterialengineering、

Interdisciplinarycontact

、developmentdirection

0

前言為了增進(jìn)企業(yè)、高校、科研院所金屬材料與冶金工程工作者的相互交流,實(shí)現(xiàn)金屬材料與冶金工程專業(yè)理論、工藝、設(shè)備在行業(yè)發(fā)展中的共同繁榮與進(jìn)步,《金屬材料與冶金工程》雜志社擬聯(lián)合中國金屬學(xué)會材料專業(yè)委員會、中南大學(xué)、湖南大學(xué)、北京科技大學(xué)、內(nèi)蒙古大學(xué)和長沙礦冶研究院等單位,于2007年6月在內(nèi)蒙古自治區(qū)海拉爾市共同舉辦首屆全國冶金工程與金屬材料學(xué)術(shù)研討會,同期將召開首屆金屬材料與冶金工程理事會會議。會議論文集以《金屬材料與冶金工程》增刊形式出版?！?1】現(xiàn)在，我們已經(jīng)知道，金屬材料工程專業(yè)學(xué)生主要學(xué)習(xí)材料科學(xué)的基礎(chǔ)理論，掌握金屬材料及其復(fù)合材料的成分、組織結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝、環(huán)境與性能之間關(guān)系的基本規(guī)律。通過綜合合金設(shè)計和工藝設(shè)計，提高材料的性能、質(zhì)量和壽命，并開發(fā)新的材料及工藝。專業(yè)培養(yǎng)具備金屬材料科學(xué)與工程等方面的知識，能在冶金、材料結(jié)構(gòu)研究與分析、金屬材料及復(fù)合材料制備、金屬材料成型等領(lǐng)域從事科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)、工藝和設(shè)備設(shè)計、生產(chǎn)及經(jīng)營管理等方面工作的高級工程技術(shù)人才。冶金工程專業(yè)是一門研究從礦石中提取有價金屬或其化合物并進(jìn)行加工成有良好使用性能材料的應(yīng)用性學(xué)科，培養(yǎng)的是冶金工程領(lǐng)域科學(xué)研究與開發(fā)應(yīng)用、工程設(shè)計與實(shí)施、技術(shù)攻關(guān)與技術(shù)改造、新技術(shù)推廣與應(yīng)用、工程規(guī)劃與冶金企業(yè)管理等方面的專門人才。冶金工程領(lǐng)域是研究從礦石等資源中提取金屬或化合物，并制成具有良好的使用性能和經(jīng)濟(jì)價值的材料的工程技術(shù)領(lǐng)域。盡管“十二五”期間冶金工業(yè)淘汰落后產(chǎn)能及結(jié)構(gòu)重組成為重頭戲，但置換落后產(chǎn)能以及結(jié)構(gòu)重組必將帶來先進(jìn)產(chǎn)能的建設(shè)。2008-2010年，我國黑色金屬固定資產(chǎn)投資額處于平穩(wěn)增長階段，三年平均增長率為8.65%。黑色金屬采礦業(yè)方面，鑒于我國鐵礦石受制于國際三大礦商，國內(nèi)鐵礦石開采投資力度遠(yuǎn)大于冶煉加工環(huán)節(jié);而2010年冶煉加工環(huán)節(jié)的投資也出現(xiàn)強(qiáng)勁反彈，其投資額增長率由上年的負(fù)增長回升至8.08%，可見我國黑色金屬工業(yè)形勢回暖。與黑色金屬不同的是，有色金屬采礦業(yè)投資及冶煉加工環(huán)節(jié)投資都處于較好的增長態(tài)勢，增速較高時達(dá)到30%-40%。2011年上半年，我國黑色金屬采礦業(yè)投資512.91億元，同比增長18.60%;黑色金屬冶煉及壓延加工也投資1662.70億元，同比增長14.80%;有色金屬采礦業(yè)投資472.15億元，同比增長15.80%;有色金屬冶煉及壓延加工業(yè)投資1613.17億元，同比增長30.70%。冶金工業(yè)固定資產(chǎn)投資的穩(wěn)定增長，直接帶動工程市場的增長，冶金工程企業(yè)迎來金融危機(jī)后的又一波增長契機(jī)。

1

冶金反應(yīng)工程技術(shù)現(xiàn)狀1.1

冶金反應(yīng)工程學(xué)分學(xué)科范時與戰(zhàn)略地位冶金反應(yīng)工程學(xué)(metallurgicalreactionengineering)是研究冶金反應(yīng)器內(nèi)的流體流動、質(zhì)量傳遞和熱量傳遞以及冶金反應(yīng)宏觀動力學(xué)的一般性規(guī)律的學(xué)科。冶金反應(yīng)工程學(xué)是研究冶金反應(yīng)的工程問題的科學(xué):研究伴隨各類傳遞過程的冶金反應(yīng)的規(guī)律以及實(shí)現(xiàn)冶金反應(yīng)的各類冶金反應(yīng)器和系統(tǒng)的操作過程特征和規(guī)律所形成的獨(dú)特的學(xué)科體系。冶金反應(yīng)的特點(diǎn)是高溫、多相的化學(xué)反應(yīng)，綜合考察物理條件對化學(xué)反應(yīng)的影響及化學(xué)反應(yīng)的物理效應(yīng)。按經(jīng)典的化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)，冶金工程中的速率問題，僅考察濃度、壓力和溫度對物質(zhì)濃度(隨時間)的變化速率的影響，這是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。大多數(shù)冶金反應(yīng)，特別是火法冶金過程，由于反應(yīng)溫度較高，其本征化學(xué)反應(yīng)的速率較快，整個過程的速率主要取決于傳質(zhì)過程。為此，宏觀反應(yīng)動力學(xué)將物質(zhì)在空間上的分布和傳輸與化學(xué)反應(yīng)作為一個統(tǒng)一的過程來研究。不僅如此，工程中的實(shí)際過程必然在某個具體裝置中進(jìn)行，考慮到反應(yīng)器特征的冶金反應(yīng)過程動力學(xué)稱之為冶金反應(yīng)工程學(xué)。一般來說，宏觀反應(yīng)動力學(xué)屬于冶金反應(yīng)工程學(xué)。另一方面，為了便于區(qū)分，傳統(tǒng)的反應(yīng)動力學(xué)可稱之為微觀化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)。自冶金反應(yīng)工程學(xué)借助于數(shù)學(xué)和物理模擬方法，以研究和解析冶金反應(yīng)器和系統(tǒng)的操作工程規(guī)律為核心，以實(shí)現(xiàn)冶金反應(yīng)器和系統(tǒng)的優(yōu)化操作、優(yōu)化設(shè)計和放大為目的的新興工程學(xué)科?，F(xiàn)代冶金學(xué)科研究的問題和對象正經(jīng)歷著一個從微觀層次到宏觀層次的變化，即冶金物理化學(xué)—冶金反應(yīng)工程學(xué)—冶金流程工程學(xué)—冶金系統(tǒng)工程。1.2

冶金反應(yīng)工程學(xué)的特點(diǎn)最初，冶金反應(yīng)工程學(xué)借鑒化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)的方法。經(jīng)過一段時間的研究，認(rèn)識到冶金反應(yīng)工程學(xué)有自己的特殊性:①冶金反應(yīng)絕大多數(shù)屬于非催化型的多相反應(yīng);②冶金原料為天然原料，成分復(fù)雜，副反應(yīng)多;③冶金過程中不僅依靠化學(xué)反應(yīng)，也依靠熔化、凝固、相變等多種物理過程;④冶金過程往往利用氣泡、液滴、顆粒構(gòu)成彌散系統(tǒng)，以增加反應(yīng)效率，從而也增大了研究難度;⑤冶金過程在高溫進(jìn)行，對生產(chǎn)系統(tǒng)測量困難大，過程信息少;⑥反應(yīng)介質(zhì)為高溫熔體(熔渣、熔鹽、熔毓、金屬液)。對于高度彌散系統(tǒng)，冶金反應(yīng)工程學(xué)的分析方法具有自身的特點(diǎn)，主要有:(1)研究測量界面反應(yīng)，特別是氣泡、液滴、顆粒界面處的反應(yīng)動力學(xué)，建立動力學(xué)方程;(2)描述乳化和彌散現(xiàn)象，包括測定彌散相的微粒尺寸分布和停留時間分布函數(shù);(3)通過平面界面或彌散微粒界面上的物質(zhì)衡算，把微觀的反應(yīng)動力學(xué)和提取相的數(shù)量相聯(lián)系，同理，也可以通過界面上的熱衡算，分析彌散相狀態(tài)和傳熱過程的關(guān)系，從而得到部分均勻系統(tǒng)的總物質(zhì)量傳遞和總熱傳遞;(4)研究和描述總的宏觀體積內(nèi)的混合，以決定整體不均勻系統(tǒng)中的反應(yīng)工程.對于連續(xù)介質(zhì)系統(tǒng)，近年來計算流體力學(xué)(CFD)的發(fā)展和通用型工程軟件的普及，已經(jīng)能較方便地求解各種反應(yīng)器中的流動場。困難在于正確認(rèn)識和描述邊界條件和設(shè)定方程中的系數(shù)值，而這和冶金熔煉的高溫物理性質(zhì)有密切關(guān)系?！?2】1.3

學(xué)科的戰(zhàn)略地位冶金工業(yè)一直是我國國民經(jīng)濟(jì)中非常重要的基礎(chǔ)工業(yè)。隨著科學(xué)技術(shù)和國民經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，對冶金產(chǎn)品的品種、質(zhì)量和性能要求日趨提高，對冶金過程的環(huán)境友好的要求越來越高。在冶金新技術(shù)、新型反應(yīng)器及新的生產(chǎn)流程開發(fā)的過程中，冶金反應(yīng)工程學(xué)都將起到非常重要的作用。這是因為:(1)冶金反應(yīng)工程學(xué)科是在改進(jìn)和強(qiáng)化反應(yīng)器操作尋找最優(yōu)化操作條件，以及在新技術(shù)、新流程開發(fā)，指導(dǎo)設(shè)計、解決比例放大等工作中都能發(fā)揮重要作用。(2)冶金反應(yīng)工程學(xué)的比例放大方法在于根據(jù)過程的實(shí)質(zhì)，可以節(jié)省大量資金和時間，而且由于采用“計算機(jī)模擬試驗”代替了“逐級放大法”中的許多中間試驗，能夠?qū)崿F(xiàn)比逐級放大法高得多的放大倍數(shù)。(3)數(shù)值計算方法、計算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，各種現(xiàn)代物理化學(xué)測試手段和實(shí)驗技術(shù)的提高，為發(fā)揮冶金反應(yīng)工程學(xué)的優(yōu)勢提供了日趨穩(wěn)定的技術(shù)保證。

2

這冶金反應(yīng)工程學(xué)主要幣開究方向2.1

冶金反應(yīng)動力學(xué)

絕大多數(shù)冶金反應(yīng)是多相反應(yīng)，界面反應(yīng)和反應(yīng)物質(zhì)向界面的傳遞及反應(yīng)生成物的離開，是反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行的必要條件。對于包括固體反應(yīng)物或固體生成物的體系，固體產(chǎn)物層的生成導(dǎo)致反應(yīng)界面移動，反應(yīng)物需要通過固體產(chǎn)物層擴(kuò)散才能傳遞到反應(yīng)界面。多相反應(yīng)有氣固反應(yīng)、氣液反應(yīng)、液固反應(yīng)、液液反應(yīng)、固固反應(yīng)等五大類，很多反應(yīng)都被研究過，初步形成各類反應(yīng)的動力學(xué)模型，模型動力學(xué)參數(shù)也有很多測定數(shù)據(jù)。但由于動力學(xué)問題的復(fù)雜性，各類動力學(xué)模型和參數(shù)的普適性和可靠性遠(yuǎn)遜于冶金過程熱力學(xué)和活度理論的水平。至今也還沒有比得上熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫那種水平的動力學(xué)數(shù)據(jù)庫。因此，結(jié)合具體工藝要求，測定冶金反應(yīng)速率和研究其動力學(xué)機(jī)理仍然有其必要。2.2

冶金熔體的熱物理性質(zhì)在傳輸現(xiàn)象的計算中，正確選擇方程系數(shù)是很關(guān)鍵的問題，有兩類數(shù)據(jù):一是由熔體結(jié)構(gòu)所決定的熱物理性質(zhì)，如密度、私度、擴(kuò)散系數(shù)、表面張力、蒸氣壓、熱導(dǎo)率、電阻率，這一類數(shù)據(jù)和物質(zhì)的本性有關(guān)，能像熱力學(xué)數(shù)據(jù)那樣可供查閱應(yīng)用;第二類是由熔體流動特征所決定的傳輸性質(zhì)，如湍流戮度、傳熱系數(shù)、傳質(zhì)系數(shù)以及湍流模型中的湍動能的產(chǎn)生和耗散有關(guān)的系數(shù)，這類系數(shù)應(yīng)結(jié)合流場的計算來確定。2.3電磁冶金金屬熔體溫度高，電磁場作用形成勞倫茲力可以成為流動控制的作用力。早期，多利用電磁力驅(qū)動鋼液流動，如鋼包的電磁攪拌，連鑄結(jié)晶器或二次冷卻區(qū)的電磁攪拌等。進(jìn)一步擴(kuò)大電磁作用力對冶金過程和新材料制備的控制作用，逐漸形成電磁冶金或材料電磁加工(EPM)o鋁的電磁鑄造已進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)。銅的電磁鑄造國內(nèi)外也均有研究。鋼的電磁鑄造必須保留結(jié)晶器，成為軟接觸結(jié)晶器。國內(nèi)外已有工業(yè)實(shí)驗，但還未有生產(chǎn)。對于板坯連鑄特別是薄板坯連鑄結(jié)晶器內(nèi)流動，電磁制動有重要作用，已廣泛應(yīng)用。鋼液在中間包或結(jié)晶器利用旋轉(zhuǎn)磁場的離心力去除夾雜物，國內(nèi)外均有研究。用電磁離心鑄造能生產(chǎn)質(zhì)量優(yōu)異的耐熱鋼管。感應(yīng)爐是典型的感應(yīng)加熱裝置，我國已能制造30t(12000kVA)的感應(yīng)爐，真空感應(yīng)爐接近lOt級。中間包感應(yīng)加熱和連鑄板坯四角局部加熱對鋼鐵制造流程的溫度管理有特殊的意義。對高活性的欽合金、多晶硅等冶煉時防止耐火材料污染，冷柑禍熔煉有特別重要意義，我國已開始研究試驗。EPM的國際學(xué)術(shù)會議已舉辦13次(1982-2007年)，最后四次為在中國舉辦的雙邊會議。3

冶金工程專業(yè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)的改革3.1

進(jìn)一步改革生產(chǎn)實(shí)習(xí)

目前，冶金工程專業(yè)的生產(chǎn)實(shí)習(xí)都是在第七學(xué)期進(jìn)行。實(shí)習(xí)中，首先由實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師進(jìn)行少量的課堂教學(xué)，使學(xué)生對實(shí)習(xí)環(huán)境和實(shí)習(xí)內(nèi)容有基本的了解，然后將學(xué)生分組安排到實(shí)習(xí)企業(yè)，由實(shí)習(xí)教師和現(xiàn)場工程技術(shù)人員共同進(jìn)行現(xiàn)場指導(dǎo)，完成實(shí)習(xí)。近年來，通過了解學(xué)生對生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)的看法，檢查學(xué)生實(shí)習(xí)報告的完成情況，我們對生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)方法進(jìn)行了一些改革，取得了較好的效果。（一）制定完善的實(shí)習(xí)大綱及實(shí)習(xí)計劃，保證實(shí)習(xí)順利進(jìn)行根據(jù)冶金工程專業(yè)教學(xué)計劃對實(shí)習(xí)教學(xué)環(huán)節(jié)的要求以及實(shí)習(xí)教學(xué)計劃,結(jié)合實(shí)習(xí)單位的實(shí)際特點(diǎn),制定出較為完善的實(shí)習(xí)手冊，它包括生產(chǎn)實(shí)習(xí)大綱和實(shí)習(xí)計劃兩部分。由于現(xiàn)場生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜和實(shí)習(xí)時間偏短，學(xué)生在實(shí)習(xí)單位幾乎沒有參與動手實(shí)踐機(jī)會。為此，專業(yè)實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師將早期實(shí)習(xí)大綱中關(guān)于實(shí)踐操作方面的要求進(jìn)行了調(diào)整，重點(diǎn)要求了解鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)原理、設(shè)備、原料、操作制度、產(chǎn)品等情況。生產(chǎn)實(shí)習(xí)計劃要在有限的實(shí)習(xí)期限內(nèi)，考慮實(shí)習(xí)單位的接收能力，將學(xué)生分批次分組安排下廠。每組盡量固定實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師。實(shí)習(xí)大綱和計劃是組織和安排學(xué)生實(shí)習(xí)和進(jìn)行成績考核的依據(jù)之一，學(xué)生每人一份,并由指導(dǎo)教師組織學(xué)生學(xué)習(xí)和安排落實(shí)。（二）擴(kuò)展課堂教學(xué)內(nèi)容，豐富教學(xué)手段由于學(xué)生下廠生產(chǎn)實(shí)踐的時間越來越短，在企業(yè)能學(xué)到的知識越來越有限，這需要通過加強(qiáng)課堂教學(xué)來彌補(bǔ)。課堂教學(xué)的主要任務(wù)是進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)踐的知識準(zhǔn)備及生產(chǎn)實(shí)習(xí)效果的檢查?！?3】4

金屬材料工程專業(yè)“三性”實(shí)驗的構(gòu)建與實(shí)踐4.1

金屬材料工程專業(yè)實(shí)驗教學(xué)的現(xiàn)狀

金屬材料工程專業(yè)設(shè)置的專業(yè)限選課程有《金屬材料學(xué)》、《材料力學(xué)性能》、《金屬凝固理論》、《金屬熱處理原理與工藝》等，以及《材料質(zhì)量分析與失效分析》、《鑄造工藝學(xué)》、《材料腐蝕與防護(hù)技術(shù)》、《材料表面強(qiáng)化技術(shù)》等專業(yè)選修課程。在原有的實(shí)驗教學(xué)培養(yǎng)計劃中，每門專業(yè)課程均有4－8學(xué)時的實(shí)驗課時，實(shí)驗穿插在課程教學(xué)過程中進(jìn)行。金屬材料科學(xué)與工程學(xué)科是一門實(shí)用性和實(shí)驗性都很強(qiáng)的學(xué)科，實(shí)驗是最有效的教學(xué)形式，它既可以幫助學(xué)生鞏固金屬材料科學(xué)的基本概念和基本理論，培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)，又可以鍛煉學(xué)生的綜合技能以及解決工程實(shí)際問題的能力。但是目前的實(shí)驗教學(xué)還存在以下不足。(1)現(xiàn)有的實(shí)驗絕大多數(shù)以驗證性實(shí)驗為主，通常內(nèi)容比較單一，限定于對某個知識點(diǎn)或者是某個工藝的基本操作、基本訓(xùn)練。(2)實(shí)驗教學(xué)中，老師一般會按照固定的模板，提供實(shí)驗指導(dǎo)書，并對實(shí)驗?zāi)康?、原理、方案、器材和?shí)驗數(shù)據(jù)的采集處理以及結(jié)果分析等都有詳盡的介紹，學(xué)生只需要按照實(shí)驗指導(dǎo)書的要求一步一步往下做，整個實(shí)驗過程如同一個填鴨過程，學(xué)生完全處于被動接收知識的狀況，獨(dú)立思維受到壓抑。(3)現(xiàn)有的設(shè)計性實(shí)驗，其原理、方法、手段通常是有章可循的，一般依據(jù)對大多數(shù)同學(xué)的學(xué)習(xí)能力和科學(xué)素養(yǎng)的基本認(rèn)知進(jìn)行設(shè)計安排，缺少針對學(xué)生創(chuàng)新能力和科學(xué)研究能力的培養(yǎng)。因此，為了培養(yǎng)金屬材料工程專業(yè)高素質(zhì)人才，突出學(xué)生自主創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，對現(xiàn)有實(shí)驗課程體系的改革勢在必行。4.2

金屬材料工程專業(yè)“三性”實(shí)驗的構(gòu)建

絕實(shí)驗課程體系改革中總的原則是建立金屬材料科學(xué)與工程專業(yè)多層次、多模式創(chuàng)新實(shí)驗教學(xué)體系，注重創(chuàng)新能力培養(yǎng)，突出工程實(shí)踐特色，進(jìn)行結(jié)構(gòu)重組和整體優(yōu)化，減少單純的認(rèn)知性和驗證性實(shí)驗，增加具有創(chuàng)新性的綜合性、設(shè)計性和研究探索性實(shí)驗，構(gòu)建創(chuàng)新型“三性”實(shí)驗體系。綜合性實(shí)驗是指實(shí)驗內(nèi)容涉及相關(guān)的綜合知識或者運(yùn)用綜合的實(shí)驗方法、實(shí)驗手段，對學(xué)生的知識、能力、素質(zhì)形成綜合的學(xué)習(xí)與培養(yǎng)的實(shí)驗。金屬材料工程專業(yè)擬定的綜合實(shí)驗方向有:①合金結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、鑄鐵、鋁合金、銅合金和鋅合金等常用金屬材料的成分、組織與性能之間的關(guān)系;②塑性加工、熱處理和合金化等材料強(qiáng)韌化手段對常用金屬材料性能的影響。綜合實(shí)驗的內(nèi)容包括材料的成分設(shè)計、熔鑄、冷熱加工、熱處理、性能測試和組織結(jié)構(gòu)分析的全過程。開設(shè)的實(shí)驗項目有:①工具鋼、模具鋼在不同熱處理狀態(tài)下的顯微組織分析和性能測定;②常用有色金屬與特種合金不同形態(tài)組織觀察與分析;③材料表面預(yù)處理綜合實(shí)驗;④齒輪與軸類零件顯微組織觀察與齒輪失效分析等。通過綜合實(shí)驗的訓(xùn)練，學(xué)生能夠掌握運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際工程問題的方法與步驟。設(shè)計性實(shí)驗是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，根據(jù)給定的實(shí)驗?zāi)康暮蛯?shí)驗條件，自己設(shè)計實(shí)驗方案、選擇實(shí)驗方法、選擇實(shí)驗器材、擬定實(shí)驗操作程序，自己加以實(shí)現(xiàn)并對實(shí)驗結(jié)果進(jìn)行分析處理的實(shí)驗。如“典型零件選材及熱處理工藝設(shè)計”實(shí)驗中，發(fā)給每位學(xué)生一份常見工模具或者機(jī)械零件產(chǎn)品的工藝設(shè)計任務(wù)書，讓學(xué)生獨(dú)立選材、設(shè)計熱處理工藝方案并在教師指導(dǎo)下完成整個實(shí)驗，最終完成綜合實(shí)驗報告。該實(shí)驗過程中，每個學(xué)生分析不同的試樣，鼓勵學(xué)生獨(dú)立思考并發(fā)揮個性特長，避免了傳統(tǒng)教學(xué)模式中千人一面的現(xiàn)象，有利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。研究探索性實(shí)驗是指學(xué)生在導(dǎo)師指導(dǎo)下，在自己的研究領(lǐng)域或?qū)熯x定的學(xué)科方向，針對某一或某些選定研究目標(biāo)所進(jìn)行的具體研究、探索性質(zhì)的實(shí)驗，是學(xué)生早期參與科學(xué)研究，教學(xué)科研早期結(jié)合的一種重要形式。金屬材料專業(yè)教師承擔(dān)了國家和省部市級各類研究項目多項，將科研課題分解為多個子課題或者是將某個課題按階段設(shè)計為研究探索性試驗，可以有效培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探索創(chuàng)新能力，并實(shí)現(xiàn)科研資源的教學(xué)共享。如《材料腐蝕與防護(hù)技術(shù)》課程實(shí)驗中，以寶鋼委托的橫向課題“寶鋼1550CGL連續(xù)鍍鋅生產(chǎn)線鋅鍋有效鋁在線檢測系統(tǒng)開發(fā)”為題，可提出“有效鋁計算軟件的開發(fā)”、“有效鋁探測器的設(shè)計”和“有效鋁在線監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)”等多項子課題，學(xué)生在查閱到相關(guān)資料了解課題背景之后，即可按興趣選擇相應(yīng)課題，自行設(shè)計實(shí)驗方案并完成實(shí)驗。這類實(shí)驗來自科研課題，從實(shí)驗內(nèi)容到實(shí)驗方法和手段都具有創(chuàng)新性，得到的實(shí)驗結(jié)果也是全新的，因此對學(xué)生非常有吸引力，也增加了挑戰(zhàn)性。這類實(shí)驗的開設(shè)也充分發(fā)揮了實(shí)驗教學(xué)、科學(xué)研究以及科技開發(fā)中實(shí)驗室的綜合功能，促進(jìn)實(shí)驗教學(xué)與科學(xué)研究的良性循環(huán)?！?4】5

冶金工程與金屬材料工程之間的同異性5.1

金屬材料工程與冶金工程之間的區(qū)別

金屬材料和冶金工程，屬于相近專業(yè)。

區(qū)別主要有以下2點(diǎn)：①冶金工程一般是為黑色金屬冶金行業(yè)，如鋼鐵企業(yè)，還有有色冶金行業(yè)，如鋁業(yè)公司，鎢業(yè)公司，銅業(yè)公司等，工作環(huán)境稍差一些，屬于國家照顧專業(yè)。

②金屬材料就業(yè)面就比冶金工程廣了，還可以選擇去汽車行業(yè)，重型機(jī)械行業(yè)，航空航天，電子信息材料，腐蝕科學(xué)防護(hù)等方向行業(yè)，待遇收入與冶金工程差不多，工作環(huán)境相對好一些，就業(yè)面相對廣一些?！?5】5.2

金屬材料工程與冶金工程之間的聯(lián)系要找到兩者的聯(lián)系，首先要明白其區(qū)別。金屬材料工程包括了金屬材料的晶體結(jié)構(gòu)、元素組成、顯微組織、物理力學(xué)性能以及化學(xué)性能等。其中，金屬材料工程更強(qiáng)調(diào)了金屬材料的工程化應(yīng)用特點(diǎn)。而冶金工程，是要告訴你金屬（鋼鐵）是怎樣煉成的，強(qiáng)調(diào)的是金屬材料的冶煉。這樣的話，兩者的聯(lián)系就明晰了：冶金工程是HYPERLINK"/s?wd=%E9%87%91%E5%B1%9E%E6%9D%90%E6%96%99%E5%B7%A5%E7%A8%8B&tn=44039180_cpr&fenlei=mv6quAkxTZn0IZRqIHckPjm4nH00T1Y3uAmknWKBPjbzPhuhuyfk0ZwV5Hcvrjm3rH6sPfKWUMw85HfYnjn4nH6sgvPsT6KdThsqpZwYTjCEQLGCpyw9Uz4Bmy-bIi4WUvYETgN-TLwGUv3E