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期刊类别:纯教育、G4
国际标准刊号 ISSN 2095-3089
国内统一刊号 CN 15-1362/G4
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我刊投稿论文
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2022-08-09 | 所属栏目:我刊投稿论文 | 阅读次数:

  【摘要】针对重庆大学“材料工程”全日制专业学位研究生培养的需求,结合本校现有课程体系,提出了面向“材料工程”全日制专业学位研究生课堂教学的“液态成型技术与应用”教学案例库建设方案:甄选具有代表性的25个液态成型相关的工程实例,分别支撑涉及“液态成型技术与应用”的8门核心課程,案例库涵盖了液态成型的熔体制备、充型过程、凝固过程及其控制、液态成型工艺技术和液态成型数值模拟5大工艺环节。
  【关键词】材料工程全日制专业学位液态成型教学案例
  【基金项目】重庆市专业学位研究生教学案例库建设项目(项目号:CQALK2018006)。
  【中图分类号】G64  【文献标识码】A     【文章编号】2095-3089(2021)11-0184-03
  材料是支撑现代文明的三大支柱之一,材料工业是发展先进制造业和高技术产业的物质基础[1-2]。
  材料需要经历一定的成型加工工艺才能成为最终的零件或制品,才能应用到工程实际中。液态成型作为一种将材料从液态转变为形状性能合格固态制品的技术手段,是最基础、也是最主要的材料成型加工工艺之一。几乎所有材料在“原料-制品-使用-回收利用”生命周期内都会经历液态成型过程,尤其是金属材料。因此,液态成型技术在材料工业中具有重要地位,这也自然导致了其在材料类专业的教学活动中具有重要地位,是必须掌握的知识主题之一。
  全日制材料工程专硕(专业学位研究生)就是在上述背景下设置的,其培养目标有别于学术型硕士,主要是为材料工程领域的企事业单位培养应用型、复合型高层次工程技术与工程管理人才。但自材料工程专硕开始招生至今,培养方式还存在一些问题。目前较突出的问题之一是课堂教学中还存在以理论和学术为主的现象,“工程实践与应用”导向不够清晰,不能很好地适应应用型人才的培养要求[3-4]。
  案例教学方法对于“液态成型”知识主题而言尤为适合,因为液态成型技术涉及的工艺环节多,工程实践性强,案例教学有利于学生的思维进入工程实践场景,以实际问题为导向进行学习,促进理论与实践结合,培养分析解决实际工程问题的能力。但目前国内针对材料工程专业“液态成型”知识主题的教学案例均极为匮乏。在“中国专业学位教学案例中心”的案例库中没有一个关于液态成型的教学案例,甚至关于材料工程的也少之又少。这种情况在一定程度上阻碍了我市乃至我国材料工程专业学位教育的进一步发展,成为亟待解决的问题。
   在上述背景下,本文在重庆大学近年来“材料工程”全日制专硕培养工作基础上,结合本校实际,提出了面向“材料工程”全日制专硕课堂教学的“液态成型技术与应用”教学案例库建设方案,供同行参考。
  1.教学目标
  以重庆大学材料工程全日制专硕学位点为依托,针对核心课程中涉及“液态成型技术及应用”教学主题的8门课程,甄选具有代表性的液态成型工程实例,建立以学生为中心、工程实践应用导向清晰的高质量“液态成型技术与应用”教学案例库;并通过在课堂教学中引入实践案例,促进理论与实践紧密结合,引导学生发现问题、分析问题、解决问题,,从而掌握理论、形成观点、提高工程实践能力,保证材料工程专业学位研究生复合型、应用型人才培养目标的实现。
  2.案例库建设思路和内容框架
  本案例库以重庆大学材料工程全日制专业硕士学位点为依托,针对现有核心课程中涉及“液态成型技术与应用”教学主题的8门课程,从液态成型的5大主要工艺环节(熔体制备、充型过程、凝固过程及其控制、液态成型数值模拟、液态成型工艺技术),从工程实际和科研实践中提取具有代表性的25个工程实例,建立以学生为中心、工程应用导向清晰的高质量“液态成型技术与应用”教学案例库。
  从液态成型的5个工艺环节出发,本案例库的具体建设思路如下:
  熔体制备环节:熔体制备是液态成型的基础和首要工艺环节。本方案在前期开发的两项镁熔体先进制备技术(已实现产业化应用)基础上,拟提炼2个熔体制备的案例:“镁合金绿色熔化精炼技术”和“含铝镁合熔体气体变质技术”,主要服务于“轻合金材料及加工技术”课程。
   充型过程环节:充型指熔融态材料通过一定的流动通道向型腔中充填的过程,是液态成型重要的工艺环节。本方案拟从前期的科研项目中分别提取3个案例:“底注式浇包合金液流动模式水力学模拟”“压铸充型过程实时观测与分析”和“凝固过程的透明合金模拟”,分别服务于“材料成型专业实验”“工程材料现代检测分析技术实验”和“液态成型数值模拟与优化”三门课程。
  凝固过程及其控制环节:凝固指材料由液态变为固态的过程,对成型质量有关键性的影响。本方案拟从科研项目和工程实践中提炼6个案例:“形核剂对镁合金基体相凝固过程中形核长大的影响”“超声凝固细晶技术在铸态镁合金材料制备中的应用”“Sn元素对AZ80镁合金凝固过程及第二相析出行为的影响”“铝合金铸造热裂倾向的测量评估”“半固态铝合金力学特性及凝固行为”和“蠕墨铸铁凝固过程热分析”,内容覆盖镁铝铁三种工程实践中常用金属材料,服务于“凝固原理”“轻合金材料及加工技术”和“材料成型专业实验”课程。
  液态成型数值模拟环节:数值模拟作为近年来工程实践中逐渐普及的先进手段及工具,在液态成型工艺开发优化中具有重要作用。本方案拟从前期的工程实践中提炼2个案例:“压铸工艺优化设计与数值模拟”和“发动机缸盖低压铸造过程CAE”服务于“液态成型数值模拟与优化”课程。
  液态成型工艺技术环节:工艺技术是材料工程全日制专业硕士需要掌握的重点内容。本方案拟从前期相关的科研项目和工程实践中提炼12个案例,分别为“高真空压铸技术”“液-固复合挤压制备覆铝镁合金新方法”“高强镁合金离心铸造技术”“电动汽车用镁合金压铸件成型工艺”“镁合金压铸件焊接技术”“铝合金的定向凝固制备”“Al3Ni增强铝基复合材料成型技术”“颗粒增强铝基复合材料零件铸造成型”“长纤维增强复合材料在线模压成型”“涡轮叶片增材制造宏观/微观成形特征”“厚大件铸造新方法”和“铸型的3D打印成型”,内容覆盖压铸、真空压铸、离心铸造、定向凝固、半固态铸造、液-固复合挤压、模压成型、3D打印等工艺技术,服务于“材料加工先进技术”“轻合金材料及加工技术”“复合材料”和“材料成型技术综述”课程。

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