導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇金屬材料論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

篇1

1.1.1中國科學技術大學教授倪向貴等眾多科學家對納米銅絲、納米鎳絲、等進行了拉伸過程的模擬實驗,重點放在納米結構與能量應力變化的模擬研究上面,以及表面效應如何影響單晶納米材料的整體力學和原子運動的各種行為,根據反復的實踐和精確的計算，終于研究出了納米材料的破壞失效原理.這一實驗同時也表明通過建立模擬模型和有效的計算方法能非常有效地模擬納米金屬材料在微觀方面的變化過程.

1.1.2梁海弋等一批科學家利用EAM原子勢函數的相關原理模擬研究了納米銅絲的拉伸性能.結果表明，截面的變化對直接影響納米絲拉伸性能.這是由于表面原子松散,納米絲的表面張應力等綜合因素造成的.而且拉伸強度會隨著納米絲截面減小而提高，同時會推遲屈服和增加初始拉伸模量的軟化程度.

1.2二維的研究歷程在納米薄膜的制備研究過程中,得出了很多薄膜生長現象,人們需要對其從理論計算上進行科學的解釋.日本的Huang等一批科學家對Au原子在MgO表面（100）點缺陷處的團簇生長進行了模擬實驗,同時也進行了Au原子擴散聚集對成膜的模擬研究;通過研究得出，原子的幾何形狀會隨著擴散力的不同以及能量的不同而發(fā)生變化.我國知名科學家張慶瑜在分子動力學研究的基礎上建立了氣相沉積原子動力學模型,同時采用MonteCarlo方法對Au外延薄膜的初期生長過程也進行了模擬研究,指出了薄膜外延生長會隨基體溫度的變化而發(fā)生怎樣的變化.劉祖黎等一批科學家采用MonteCarlo模型探索出了Pt/Pt（Ⅲ）薄膜生長初始階段島的形貌與基底溫度之間的具體關系.模型中充分考慮了吸附原子擴散、原子沉積與蒸發(fā)等過程,與過去的模型不同的是采用Morse勢來計算粒子之間的相互作用,并詳細充分考慮了臨近和次臨近原子所產生的影響.研究結果表明,島的形貌隨基底溫度的升高,從一個分形生長到凝聚生長的變化全過程.通過進一步的深入研究表明,島的形貌和基底形貌兩者之間的關系會隨著基底溫度的升高發(fā)生顯著的變化,而基底溫度低時,島的形狀與基底形貌沒有任何關聯.

2目前計算機模擬研究需要解決的問題

一般來說，納米金屬材料的計算模擬方法所采用的大多都是原子級模擬技術,它是將納米金屬材料作為數量較多的單個金屬原子的集合體,并且將每個金屬原子當作彼此獨立的研究單元來進行模擬實驗,然后通過統(tǒng)計力學和經典力學對其進行規(guī)律性的描述,并預測納米金屬材料的微觀結構以及功能.但是由于納米金屬材料自身結構非常復雜，以及它對周圍環(huán)境無法得到迅速的反應,所以目前還無法運用相關的模擬技術來得到理想的答案.本人建議可以從以下方面進行努力：

2.1選定模擬算法在進行納米金屬材料分子動力學的模擬實驗中,應當是對包括金屬、氧化物、金屬氧化物等一系列的多原子體系實驗.因為原子間的作用是一個多體效應,在這個效應當中所有的粒子會全部聚集到一起,是無法采用解析的方法進行求解的.這時我們可以選用有限差分方法來進行求解,目前運用的最多的包括：蛙跳法、預測-校正算法和Verlet算法三種類型.值得注意的是，雖然目前的計算機技術發(fā)展迅速,但是純粹依賴提高單個CPU的計算速度根本就不能滿足越來越繁瑣的計算需要,鑒于此，我們可以考慮進行并行化進行計算，這樣會更加有效.

2.2要充分考慮粒子間的相互作用微觀粒子的運動本來是需要使用量子力學來進行描述的,但納米金屬材料的結構與性能往往會涉及到大量微觀粒子而且還是多體作用,因此用量子力學第一性原理來對粒子間相互作用求解并非易事,而絕大多數模擬認為粒子的運動遵循牛頓力學規(guī)律,因此可以考慮采用半經驗的原子間相互作用勢來對粒子間的作用進行描述.一般來講，勢函數是否可靠決定了一個分子動力學模擬能否成功.原子或者離子間的相互作用勢越復雜、擬合性質越多就越與實際的相互作用接近,不過越復雜的相互作用同時也會加大計算量和模擬量,因此在構建或使用原子間相互作用勢的過程中,應根據所要研究的問題的具體情況,選擇既能反映相互作用的本質,又可以在計算上切實可行的相互作用勢.

2.3處理和分析模擬結果找到一種合適的分析模擬結果的方法對于計算機模擬來說是至關重要的.通常情況下，模擬的軌跡文件只包含了各個粒子的位置、速度和力的相關信息,因此一定要對這些信息進行有效的處理以后才能得到想要的物理量.而計算機模擬走向應用的關鍵之處在于，找到合適的方法處理結果,將宏觀現象與微觀軌跡進行有機聯系.模擬結果的處理無疑會是一個非常復雜的過程,其重點問題是要從MD模擬的軌跡文件中講可與實驗直接比較的統(tǒng)計量提取出來.除此之外,軌跡中的坐標信息對于分析結構體系信息也十分重要,而這卻是非常耗時的工作過程.

篇2

二、實驗結果分析

（一）立方FeS2單晶表面條紋形貌觀察與分析立方FeS2都是正方形顆粒，與石英伴生。用掃描電鏡中配置的能譜儀驗證是FeS2，特征譜見圖1a，定量結果為Fe33at%，S66at%。圖1b為FeS2單晶表面形貌相，可見明顯生長臺階，這與材料科學基礎課程界面一章介紹的Kossel-Stranski模型[2-5]，也稱Terrace–ledge–kink(TLK)mode（坪臺-臺階-扭折模型）對應，表明FeS2晶體緩慢生長時表面不是完全晶體學面光滑的，而是要通過熱激活形成臺階，再由臺階的側向生長完成垂直于表面的生長。臺階線近似成45°或90°。

（二）五角十二面體FeS2單晶表面條紋形貌觀察與分析黃鐵礦晶體形態(tài)、表面微形貌研究表明，負晶體是指黃鐵礦晶體{210}面上的條紋垂直于{210}和{100}面的交棱方向，并認為這種條紋只出現在那些簡單五角十二面體的黃鐵礦晶體上。圖2所示為五角十二面體（210）面上的正條紋和負條紋形貌。圖3為五角十二面體黃鐵礦記為A晶體和B晶體的表面形貌條紋。圖4為A、B兩個黃鐵礦的能譜分析結果。對比圖2和圖3可知以看出，試驗時的A、B兩個黃鐵礦晶粒表面形貌都為正條紋不是負晶體，為普通正條紋黃鐵礦。從圖4a可知，A晶粒中去除C元素的影響，計算結果為Fe31.47at%，S68.39at%，可知S原子數量是Fe原子數量的2.17倍，接近理論值。同時，檢測到A晶粒中含有微量的Si和Ni元素含量大約在0.14at%。從圖4b可知，B晶粒中去除O元素的影響，計算得Fe29.35at%，S69.18at%，可知S原子數量是Fe原子數量的2.35倍，接近理論值。同時，檢測到B晶粒中含有微量的Si和Ti和Al元素含量大約在1.5at%。綜上可知，五角十二面體的黃鐵礦一般含有微量元素，即說明形成時溶液的過飽和度相對較大。同時，A晶粒和B晶粒的雜質元素的含量不同，說明成礦時雜質元素的種類不影響黃鐵礦晶體的形態(tài)。

（三）立方FeS2單晶取向確定圖5a、圖5b為一顆立方FeS2的立方體顆粒及采用掃描電鏡EBSD系統(tǒng)測出的取向的{100}極圖，其取向的歐拉角為（147.8，6.1,125.0），轉化為密勒指數為（001）[010]，與立方體形貌完全對應，可知立方硫化鐵的每個表面都是（100）面。立方結構材料只有在非常緩慢的條件下或<100>方向的生長速度比其它方向慢的多的條件下才長成立方體。

三、討論

通過查找文獻、動手實驗、結果分析的系統(tǒng)研究過程，提高了學生科學研究素質與綜合實驗能力，為以后的研究生科研工作奠定了良好基礎，并深化了對材料科學基礎中晶體學相關概念與定律的理解。通過對兩種FeS2晶體類型與表面形態(tài)的對比研究，理解了晶體結構類型與單晶表面形貌的關系；晶體的微觀對稱性與宏觀對稱性的關系，晶體表面小面化或刻面的現象與宏觀表面的關系；認識了硫化鐵單晶在不同內因或外因作用下結晶成不同形貌的現象；掌握了材料分析方法中介紹的主要測試儀器掃描電鏡、能譜儀、電子背散射衍射儀，分別可獲取材料微觀形貌、微區(qū)成分、微區(qū)晶體結構及取向這3個最基本的材料信息；提高了尋找硫化鐵標本、文獻檢索、樣品制備、地質知識及最終的文章撰寫能力；體現了材料科學基礎課程研究型教學培養(yǎng)理念。

篇3

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(tài)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(guī)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(xù)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(huán)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(xù)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(qū)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(wěn)定的規(guī)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(huán)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(qū)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(fā)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(fā)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。

篇4

工藝實踐是結合專業(yè)課程而制定的與現場實習類似的一類實踐教學，通過自己動手，能夠對無機非金屬材料工程專業(yè)工廠的主要生產環(huán)節(jié)產生更為實際的感性認識，能對其生產過程有一個完整的了解，進而熟練掌握水泥、玻璃、陶瓷等工藝的操作流程，了解常用和現代無機非金屬材料設備的性能和用途，能借鑒材料工藝應用的成功經驗，通過工藝實踐的開展，為畢業(yè)設計和今后從事的專業(yè)工作打下基礎。

1．2專業(yè)實習

無機非金屬材料工程專業(yè)實習包括教學實習和生產實習兩個環(huán)節(jié)，實習均安排在企業(yè)進行。教學實習以現場參觀、集中講解和簡單操作的形式完成，通過實習使學生獲得對無機非金屬材料工程工廠生產的感性認識，加深理解所學的理論知識，逐步提升學生分析問題、解決問題和動手實踐的能力，并讓學生對生產過程有全面的了解，生產實習安排在專業(yè)課程教學之后，采用集中學習、分散跟崗的模式，為避免學生在進入實習基地對專業(yè)課與實習內容產生脫節(jié)感，在學生進行實習之前，將安排學生自主查閱相關教材和資料，使學生在實習之前對所實習的工廠基地有一個全面的了解，這樣有利于學生認真對待實習、重視實習。通過系統(tǒng)的專業(yè)實習后，學生能夠熟悉無機非金屬材料工程的各個生產環(huán)節(jié)，從原料準備到生產、運輸與管理的全過程，了解先進的生產技術與裝備，為今后的學習、工作及科研打下堅定的實踐基礎。學院要選擇一個好的實習基地，要求實習基地配備經驗豐富的指導老師，為學生提供實踐、教學、科研場所以及設備，并且給學生可以參加實踐的機會，力爭通過生產一線的工程訓練，提高學生的工程實踐能力。另外，對于學生的考核不應該一味追求實習結束后撰寫實習報告，可以采取靈活的手段進行考核，比如以現場提問，答辯的形式，結合實習報告的形式來完成。

1．3畢業(yè)設計(論文)

畢業(yè)設計目的在于訓練學生運用所學基礎理論和工藝知識獨立地解決有關無機非金屬材料工程工廠設計中的工程技術問題。通過畢業(yè)設計把所學的理論知識和實際技能有機地結合起來，并應用于工程設計，進一步提高分析問題和解決問題的能力及運算和繪圖能力，同時，要學會利用文獻資料、查閱圖表、手冊等方法，初步掌握無機非金屬材料工程工藝設計的基本原理、方法、步驟和編制設計文件的基本能力。畢業(yè)設計(論文)是學生在校學習期間一個重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，利用無機非金屬材料專業(yè)加入“卓越計劃”的契機，選派相關教師到合作企業(yè)中鍛煉，加強教師的工程素養(yǎng)。建立一支“雙師型”指導隊伍，聯合指導學生的畢業(yè)設計(論文)。學生在選題時，一方面結合學院對卓越計劃的培養(yǎng)目標，另一方面結合學生在現場實習時所遇到的問題，共同為學生制定畢業(yè)設計(論文)題目，讓學生能夠“真刀真槍”完成畢業(yè)設計(論文)，提高學生研發(fā)和工程設計的能力。

2加強實踐教學基地建設

校外實習基地是高校開展實踐教學的重要場所，學院積極與相關企業(yè)聯系，開展實習基地建設，根據企業(yè)規(guī)模和學生就業(yè)意圖，經過廣泛調研，無機非金屬材料工程專業(yè)分別在淮南、淮北、蚌埠、南京，湖南等地二十多個單位建立了長期的實踐教學基地，可以滿足學生開展創(chuàng)新實踐教學的需要。實踐對于學生來說是非常重要的一個環(huán)節(jié)，學生在第7學期開始熟悉所在企業(yè)的工藝流程，做到所學理論知識與實踐的相結合，到第8學期實行企業(yè)同老師雙師型指導教學，可以聘請企業(yè)技術人員進行現場講解，座談，加深學生對實際生產與所學理論知識的融合，齊全的實踐教學基地和產學研基地為無機非金屬材料工程專業(yè)人才培養(yǎng)質量提供了支持和保障。

3加強教師隊伍建設

無機非金屬工程專業(yè)現有教師大部分是博士，碩士，參加工作就直接從事教學，現場經驗不足，工程實踐能力欠缺，為了使卓越計劃的成功實施，需要加強無機非金屬材料工程專業(yè)教師隊伍的建設:一是加強對現有教師工程能力的培養(yǎng)，鼓勵部分教師到企業(yè)工程崗位工作學習1～2年，豐富青年教師的工程實踐背景;二是直接從企業(yè)聘請具有豐富工程實踐經驗的工程技術人員擔任兼職教師，為學生在企業(yè)學習提供全面指導，讓其承擔專業(yè)課程教學，指導畢業(yè)設計等任務或擔任本科生、研究生的聯合導師。著力建設一支具有一定工程經歷的高水平專、兼職教師隊伍，強化師資隊伍的教育素質和技能培訓，提高教師的工程實踐能力，加強和完善教學團隊的教師隊伍力量，使工程型教師達到專任教師總數的90%以上，形成專業(yè)水平高、實踐能力強的教學團隊。

4鼓勵學生積極參與教師科研項目

將教師的科研課題與實踐教學相結合，鼓勵學生參與到教師的研究課題里，目的是提高學生的動手能力和對本專業(yè)的興趣，學院鼓勵學生以卓越計劃為依托，盡早與導師聯系，盡早走入實驗室，自主進行研究。在學生進入實驗室時，摒棄以往教師是實驗的設計者，學生是實施者的角色，讓學生積極查找文獻、制定技術方案、研究探討、方案實施、優(yōu)化方案和撰寫總結報告，這樣就使學生在實驗過程中把握學習主動性，加深對知識的理解，擴大學生的知識面，提高學生的科研創(chuàng)新能力和實踐動手能力。

5加強實踐教學管理

制定實踐教學計劃和實踐教學標準，同時加大監(jiān)督、管理、檢查力度，合理制定各層次的管理規(guī)章制度，并建立和完善各層次的管理目標責任制，加強實訓教學的考核管理，制定合理的實訓教學考核辦法，如教學制度的執(zhí)行情況，實驗教學內容的安排及完成情況。將實驗設備的維護管理都融入到教學管理體制中，將教師實踐教學的積極性充分調動起來，形成一個良好的實踐教學機制，讓實踐教學真正落到實處。學生校內的實踐課程考核主要由作業(yè)、出勤、考試、實驗等幾部分組成，根據課程的性質不同，還可以加入項目設計及測驗等形式;對于企業(yè)實踐環(huán)節(jié)的考核，將由學院和實習基地共同完成，但主要評定由實習基地的導師根據學生參加工程訓練的情況給出。具體考核方法:單獨對每個培訓環(huán)節(jié)進行考核，在現場由每個實訓導師按照實習基地的標準對學生進行考核，考核方式可采取提問答辯、現場操作等，學生的實習成績由學生在該實習基地的實際表現給出。

篇5

2金屬材料熱處理節(jié)能新技術的應用

2.1化學熱處理薄層滲透技術在工業(yè)生產當中，熱處理技術是一些金屬材料的性能得到保障的前提基礎，就目前的情況來看，化學熱處理薄層滲透技術是應用比較廣泛的一種技術手段，在傳統(tǒng)化學概念當中，化學元素深入金屬表層會嚴重的影響金屬材料的性能，但是這一技術的運用，打破了這一傳統(tǒng)的觀念，從技術手段方面得到了突破。在傳統(tǒng)的熱處理技術當中，加熱的時間通常都是比較長的，長時間的加工過程自然會造成耗電量的增加，并且也會產生一定的污染。為了改善這樣的狀況，運用化學熱處理薄層滲透技術能夠有效的緩解，實現高效節(jié)能的目的，相對于之前的技術手段來說，新節(jié)能技術的應用能夠節(jié)約大量的電能，并且相比于傳統(tǒng)生產來說能夠極大的提升生產效率。實現了低成本、高效率的生產目的，并且對于環(huán)境的污染也是比較小的，從節(jié)能減排到環(huán)境污染等多個方面來說都具有重要的意義。

2.2激光熱處理技術激光熱處理技術主要是運用激光束對金屬表面進行合金化或者是硬化處理，高功率高密度的激光束能夠改變金屬表面的性質，這是其他傳統(tǒng)技術手段做不到的。激光具有很強的穿透性，能夠使金屬的表面快速的達到臨界熔點，進而金屬表面就會發(fā)生變化，逐漸的硬化。經過激光改變過后的金屬表面特性一般都是比較優(yōu)良的，硬度會得到很大程度上的提升，耐磨性也會增強，另外金屬組織的細密程度也會發(fā)生相應的改變，這對于金屬來說是難得的改變，能夠有效的提升金屬產品的性能。在傳統(tǒng)金屬熱處理加工過程中，一些特殊部位的處理通常是一項比較困難的工作，利用激光熱處理技術就能夠輕松的解決這一問題，對于一些管孔、微小的區(qū)域或者是深溝等特殊部位也能夠進行硬化。在熱處理過程中計算機技術的運用也極大的提高了整個加工過程的自動化程度，使得生產加工的過程更加數字化、智能化，機械控制處理的過程中更加有利于節(jié)能的實施。

2.3真空熱處理技術對于金屬部件來說，最常見的問題就是金屬的氧化問題，企業(yè)在生產過程中也重點的考慮這一問題，運用真空熱處理技術能夠在無氧介質的條件下對零件的內部進行處理，避免零件內部出現氧化的現象。運用真空熱處理技術能夠省去大量的生產設備，生產過程所用的時間可以變得更短，另外高新技術的運用能夠極大的縮短生產的周期，能夠有效的提升生產效率。借鑒國外的先進經驗可以知道，真空熱處理技術的運用是比較先進的技術手段，通常在將抽成真空的部位沖入一些惰性氣體，惰性氣體的性質比較穩(wěn)定，不容易與外界的物質或是氣體發(fā)生化學反應，是一種很好的填充氣體，在真空技術當中常用的就是對流傳熱方式，這種方式使得加工的速度更加迅速并且均勻。

篇6

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(tài)，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(huán)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(jiān)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(tài)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(tài)。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(tài)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(jiān)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(wěn)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(fā)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(jiān)測的結果。使用的金屬有機前驅體分別是甲基環(huán)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(huán)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(tài)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(fā)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(fā)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?？寡趸?，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(fā)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(fā)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(huán)反應。圖3（d）［9］是ALD沉積銥反應中原位監(jiān)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(fā)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(xù)薄膜［11］。圖4［15］為ALD沉積Pt不同反應循環(huán)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(yè)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?。?7］。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(wěn)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(fā)與表面羥基發(fā)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(xù)進行。然而檢測也發(fā)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(fā)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(huán)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(tài)。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(fā)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(fā)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(fā)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(fā)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(yōu)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(xù)開拓和探究。

3原子層沉積金屬面臨的挑戰(zhàn)

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?？偠灾?，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(wěn)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(tài)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(zhàn)。與銀相同，金的化合物也都是＋1價，金配合物的熱穩(wěn)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(fā)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(zhàn)，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

二、晶界特征分布的優(yōu)化工藝

(一)晶界特征分布的優(yōu)化工藝判斷。對于金屬材料是否已經完成了晶界特征分布的優(yōu)化，若是單憑低ΣCSL晶界所具有的比例來判斷是不夠科學和不具充分性的。這是由于在特殊晶界中，其所具有的較高比例會因為對一般較大角度的晶界網絡無法進行阻斷的時候，那么金屬材料的晶界特征分布優(yōu)化就無法達到效果，就無法對晶界所具有的開裂、腐蝕等性能進行提高，同時，對于特殊晶界來說，并不是在任何條件下都能夠將其的特殊性能進行表現。因此，這就要求對特殊晶界的比例、網絡結構和特性等進行綜合性的考慮，才能夠對晶界特征分布優(yōu)化工藝的效果進行科學合理全面性的準確判斷。

(二)晶界特征分布的優(yōu)化工藝研究的發(fā)展。20世紀60年代以來，材料科學得到了快速的發(fā)展，人們對于晶界的結構和行為也都有了更加深入的研究，從中獲得了有關于晶界結構和晶界特征的重要數據信息。但是一直以來對于多晶體金屬材料性能的應用大都局限于細化晶粒上，直到20世紀80年代中期，才開始有科學研究者提出了晶界特征分布這個概念，同時提出的概念還有“晶界設計”。經過了科學研究人員幾十年來的不懈努力和研究，在鋁合金、奧氏體不銹鋼、鎳基合金、銅合金等各種金屬材料中所采取的晶界特征分布優(yōu)化工藝都獲得了重大的突破和發(fā)展。

篇8

ⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA

BCNOF

AlSiPSCl

GaGeAsSeBr

InSnSbTeI

TlPbBiPoAt

（二）碳碳元素及其單質的性質變化規(guī)律

元素名稱元素符號原子半徑

（nm）主要

化合價單質的性質

顏色、狀態(tài)密度

（g·cm—3）熔點

（℃)沸點

（℃）

碳C0.077+2，+4金剛石：無色固體

石墨：

灰黑色固體3.51

2.253550

3652

—3697

（升華）4827

4827

硅Si0．117+2，+4晶體硅：灰黑色固體2.32—2.3414102355

鍺Ge0．122+2，+4銀灰色固體5.35937.42830

錫Sn0．141+2，+4銀白色固體7.28231.92260

鉛Pb0．175+2，+4藍白色固體11.34327.51740

碳族元素化合價主要有+4和+2，C、Si、Ge、Sn的+4價化合物是穩(wěn)定的，而Pb的+2價化合物是穩(wěn)定的。

例PbO2有強氧化性

閱讀下列材料，回答有關的問題

錫、鉛兩種元素的主要化合價+2價和+4價，其中+2價錫元素和+4價鉛元素的化合物均是不穩(wěn)定的，+2價錫離子有強還原性，+4價鉛元素的化合物有強氧化性。例如Sn2+還原性比Fe2+還原性強。PbO2的氧化性比Cl2氧化性強。

（1）寫出下列反應的化學方程式

①氯氣跟錫共熱__________；②氯氣跟鉛共熱__________；③二氧化鉛跟濃鹽酸共熱__________；

（2）能說明Sn2+還原性比Fe2+還原性強的離子方程式______________。

答案：

（1）

①

②

③

（2）

二．碳族非金屬氧化物比較

COCO2SiO2

類別

酸性

氧化還原性強還原性弱氧化性弱氧化性

毒性有毒無毒無毒

反應實例：

酸性：H2CO3>H2SiO3

與堿反應：CO2+2OH—=CO32—+H2OCO2+H2O+CO32—=2HCO3—CO2+OH—=HCO3—

思考：CO2通入NaOH溶液中生成的鹽是什么？

SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O

思考：盛放堿液的試劑瓶為什么不能用玻璃塞？

氧化還原性

三、Na2CO3與NaHCO3的比較

Na2CO3NaHCO3

俗稱純堿（蘇打）小蘇打

溶解性易溶易溶

溶液度Na2CO3>NaHCO3

穩(wěn)定性穩(wěn)定不穩(wěn)定

與酸反應出CO2速率慢（分二步）

CO32—+H=HCO3—

HCO3—+H+=H2O+CO2快（一步）

HCO3—+H+=H2O+CO2

相互轉化

方程式如下：

Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3

NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O

四、知識網絡

（一）碳及其化合物

（二）硅及其化合物

五．硅酸鹽工業(yè)

水泥玻璃陶瓷

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(guī)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?！盎A性”項目一般3人一組，完成后每人必須提交研究總結報告?！熬C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?！把芯啃浴表椖浚饕菍W生利用課余的時間，對一些新型金屬材料（非常規(guī)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(yè)知識分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力?！把芯啃浴表椖恳话?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(fā)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(yǎng)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(yè)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(yè)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(fā)揮作用，教師應把握好以下幾個關鍵問題。

2.1充分發(fā)揮教師的主導作用教師的主要職能應從原來的“教”轉變?yōu)椤皩А?，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(fā)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(fā)性的輔導，最好不要直接告訴結果。教師要充分激發(fā)學生的學習動力，促進學生的自主學習和個性化發(fā)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(jié)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(fā)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(fā)學生自發(fā)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(fā)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

（1）傳統(tǒng)無機非金屬材料方向（硅酸鹽及耐火材料），培養(yǎng)學生利用高新技術提升傳統(tǒng)產業(yè)（水泥、玻璃、陶瓷、耐火材料等），在節(jié)能減排的技術改造中發(fā)揮作用。

（2）新型無機非金屬材料方向。加強學生對“廣泛材料”了解、認識、掌握的培養(yǎng)模式，通過對先進陶瓷材料、復合與功能材料、薄膜與微晶玻璃、材料表面改性等課程學習，在自主擇業(yè)中能快速適應新材料領域的工作環(huán)境。我專業(yè)在這兩個培養(yǎng)方向上，形成了以國家、企業(yè)需求為牽引，將材料基礎研究與新材料應用開發(fā)相結合的特色發(fā)展模式。

2以應用型人才培養(yǎng)目標為中心，優(yōu)化無機非金屬材料工程專業(yè)課程體系

根據市場需求和學科發(fā)展，即主動適應社會發(fā)展，做到“一個專業(yè)，兩個方向，自主選擇”?！白灾鬟x擇”，即強調學生個性發(fā)展，增加選修課和選修覆蓋面，使學生有更大的自主選擇空間。在此指導思想下，對無機非金屬材料專業(yè)課程體系進行優(yōu)化。

1）公共基礎平臺。按照教育部工科大學生培養(yǎng)要求由學校統(tǒng)一設置，分為必修課和選修課，該平臺提供了工科大學生應掌握的基本知識和人文素質。

2）專業(yè)基礎平臺。分為必修課、無機非金屬材料工程一級學科基礎課程、無機非金屬材料工程二級學科基礎課程。該平臺的設置可使學生掌握材料工程師所需的基礎知識和基本理論，為后續(xù)課程學習奠定基礎，對學生考研也有很好的作用。

3）專業(yè)課平臺。分為：

（1）專業(yè)方向限選課，此為無機非金屬材料工程專業(yè)的特色，學生在三年級自主選擇，分傳統(tǒng)無機非金屬材料方向和新型無機非金屬材料方向進行學習。

（2）專業(yè)任選課，專業(yè)任選課中的基礎課程可以使學生加強材料工程專業(yè)知識。無機非金屬材料專業(yè)學生就業(yè)的企業(yè)，既有新材料企業(yè)，也有水泥、玻璃、陶瓷等傳統(tǒng)企業(yè)，因此在第六學期開始開設就業(yè)針對性強的課程，能有效增強學生就業(yè)能力。

4）實踐平臺。分為：通識實踐課、學科實踐課、專業(yè)特色實踐課（分兩個專業(yè)方向）、畢業(yè)設計（論文）。