1.无机保温材料性能指标对比分析
通过对比分析建筑外墙保温施工过程中常用的几种保温材料，对关键性能指标确定，具体对比如下表所示。
表1 无机保温材料主要性能指标数据对比
通过分析以上外墙外保温关键指标对比可知，泡沫玻璃有较好的稳定性，而且对温度范围也相对使用较广，不吸水、不收缩，加之相对较小的导热系数，可在外墙外保温材料适用。虽然岩棉基于对实践中很多无机墙体保温材料的应用来看不燃烧，而且有较低价格，但是其质量相差非常的大，而且保温性比较好的岩棉密度低，耐久性差、抗拉强度小；实践中，若对钢丝网架、岩棉板结合的方式作为保温板材采用，会使局部热桥现象容易出现，对保温效果有不利影响产生。虽然玻璃棉、岩棉的性能有很多相似点存在着，但是手感要优于岩棉，能够使劳动条件有效改善，但相对价格较高。作为固体基质粘结封闭微孔网状材料，硅酸盐保温材料由含镁、铝的非金属矿质――海泡石作为基料，然后复合加入辅助原料以及填充料，配以添加剂，对特殊的工采用艺加工而成。其对于硅酸盐保温材料而言，有相对较大密度，虽然有非常的强耐高温性，但在实际应用过程中有材料脱落现象经常会出现。聚脲聚氨酯是值得一提的，在防水领域的应用非常的多，作为一种保温材料，具有快速固化、与底材有效附着的功能；然而，任何一种有机保温材料都有其自身的缺陷与不足，聚脲树脂也不例外，比如容易收缩、脱落等。
2.无机外墙保温材料在现代建筑外墙保温中的应用
2.1无机保温砂浆
经常在建筑外墙保温施工过程中会对无机保温砂浆用到，其是一种新型的保温节能材料，主要用于建筑物内墙和外墙的粉刷；该种物质，主要成分是无机、轻质保温颗粒，由胶凝材料、添加剂和填充料构成，属于干粉砂浆。无机保温砂浆从应用实践来看具有保温隔热、节能利废、耐老化以及防火防冻和价格低廉等特点。在建筑外墙施工过程中，通过对无机保温砂浆体系构建，可以使保温效果有效提高。具体而言，这类无机保温砂浆的应用确实具备着理想的应用效果，骑在实际的构建过程中能够较好的运用保温层和抗裂曾结构进行有机结合，并且在此基础上也就能够有效提升其整体的应用效果；但是为了更好地提升其应用效果和价值，同样需要针对无机保温砂浆的应用规范性进行严格的把关和控制，尤其是对于无机保温砂浆应用过程中存在的一些标准要求进行高度评价，切实提升无机保温砂浆在建筑工程项目中的应用效果，在无机保温层构建的具体应用年限上同样需要引起足够的重视，如此才能够有效提升其应用的整体效果，避免在后续的实际应用过程中产生各类问题和损坏现象。
2.2玻璃棉板
玻璃棉板是无机保温材料中的一种有着高效保温特性的材料，与传统的有机材料相对比，其主要具有以下几种优点：无机玻璃棉板遇火不燃，而且具有火焰的点火性以及传播性，其特性为容重轻、导热系数低，并且防火无毒、使用的周期较长等，如果运用得当，是一种良好的保温材料。但是在玻璃棉板的实际运用过程中，其也存在着一定的问题，具体主要包括：玻璃棉板有着较强的吸湿性，因此作为外墙的保温材料会导致墙皮容易下垂脱落；玻璃棉板的抗拉强度比较低，在墙面运用的过程中容易产生剥离现象等。目前的一些玻璃棉板厂家，其为了改善无机保温玻璃棉板的性能，在生产流程中添加了打褶工序。普通的玻璃棉纤维间主要为层状结构，因此结合力小，并且较容易撕裂；打褶玻璃棉纤维间形成三维网状结构，此种结构能够有效提高保温板的抗拉强度、降低导热系数。
2.3蒸压砂加气混凝土砌块
蒸压砂加气混凝土砌块在保温结构中同样得到了较好的应用，但是在具体的应用过程中，这种材料的应用并非是单独构建的，还需要结合砂浆材料进行联合应用，如此才能够最大程度上提升其保温效果以及整体的稳定性效果，尤其是要重点关注该类材料应用过程中表现出来的气密性问题，避免该方面存在缺陷影响其隔热效果保温。
2.4无机纤维喷涂
无机纤维材料一经发现就在很多方面都得到了理想的应用，具体到建筑物的墙体构建中，无机纤维的有效喷涂同样能够发挥出理想的左右效果，其不仅仅能够体现出较强的保温效果，在防火性能方面同样极为有效。此外，该类材料的应用还具备着理想的环保性和清洁性，值得进行推广运用。
2.5岩棉板
对于建筑材料来说，保温材料的历史发展是非常悠久的，最早使用无机保温材料的记录就是在西方国家实施建筑节能工程中，后期我国也逐渐认可并运用起来。无机保温材料主要是用在建筑工程中内墙与外墙上的一种节能环保并保温的建筑材料，无机保温材料包括中空玻化微珠、岩棉、膨胀珍珠岩、玻璃棉、发泡混凝土、闭孔珍珠岩等材料，在建筑工程施工当中这些材料都被广泛的运用起来，并且其应用效果也是非常显著的。
1 建筑节能保温材料与无机保温材料的具体阐述
1.1 建筑节能保温材料
自上个世纪七十年代起，建筑保温材料的运用方法已经被西方国家所掌握，并且由于其优点比较多，在建筑过程中逐渐被广泛运用起来。保温材料不仅能够减缓温室效应，也能有效减少建筑施工给环境带来的负担，在短短的十年内，在欧洲一些国家中保温材料的使用率也已经提升到百分之七十九以上了，通过对保温材料发展来看，在建筑工程中保温材料的应用已经得到有效认可[1]。而随着时代的不断进步，建筑工程保温材料的类型也在不断扩大，很多新型的保温材料也逐渐被人们所认可，建筑工程保温材料主要的类型包括有机材质保温材料；无机材质保温材料；无机材质与有机材质复合型保温材料三种类型，在建筑工程施工中这三种材料都被广泛运用，并且都起到了非常重要的作用。
1.2 无机保温材料
在我国建筑工程施工中无机保温材料的使用优势非常突出，无机保温材料的科学功能性与其他类型相比是比较高的，并且无机保温材料的使用效果也是相对比较高的，无机保温材料是现今我国建筑施工材料中最经济和最实惠的材料类型之一。无机保温材料多数以岩石棉质为主，并且其中也有玻璃质的棉、膨胀后的珍珠岩质棉等，这些无机保温材料的保温功效都是相对比较高的，并且也能保障建筑节能工程的寿命延长，也能有效对工程的防腐蚀效果给予一定保障。对于无机保温材料来说虽然与有机保温材料相比，其保温程度还是存在差异性，但以环保和经济的角度来看，其上升空间也是非常大的，并且无机保温材料利用自身优势也能有效满足建筑行业未来良好发展的要求。
2 在建筑节能工程中应用有机保温材料的具体问题
2.1 在建筑节能工程中有机保温材料的优势与缺点
现今我国的居民建筑工程当中，楼梯间墙上所运用的保温材料多以XPS板、EPS板为主，但是这些板材中却均含有聚苯乙烯的成分。在高层建筑施工中外墙所运用的有机保温材料多以XPS板、EPS板和PU等为主，但这几种材料均含有可燃性物质散发，这对建筑工程带来一定的安全隐患，所以现今民用建筑工程当中也已经对这些材料提出禁止使用的规定[2]。因为如果在保温材料中含有聚苯乙烯与聚氨酷等物质，那么就很容易引起火灾等问题出现，如果在建筑中一旦出现着火问题，那么很容易产生大量有毒气体，会给人们生命安全带来严重危害，甚至会给人们带来不可挽回的损失。通过以上内容可以看出，民用建筑工程中所运用的保温材料，虽然有机保温材料具有一定的阻燃功能，但在建筑出现失火问题，也无法完全阻止火灾的蔓延。
2.2 对节能材料的防火功能欠缺一定重视度
在对老建筑进行改造和维修的过程中，为了将外墙结露的问题进行解决，在进行施工时会运用到有机保温材料来进行保温绝热处理工作。对于一些建筑节能设计工作当中，对保温材料的阻燃性要求虽然表面了所使用的保温材料的类型和厚度，却欠缺清晰全面的具体内容，也有些建筑节能设计中，虽然对有机保温材料使用的阻燃性进行了说明，但是在实际的工程施工当中，却依然运用没有阻燃性的保温材料，这使得建筑欠缺一定的安全性，甚至会给人们生命安全带来危害。而通过实际了解，在进行建筑节能设计中所出现这些问题，主要是由于人们欠缺对节能建筑材料的防火功能的重视，因而会给建筑工程带来相应的火灾等安全隐患问题。
2.3 欠缺较高的耐用性，使用寿命较短
由于有机保温材料欠缺一定的攻击和保护的功能，在建筑工程中使用有机保温材料进行建筑保温工作时，很容易会在搬运材料时受到不同程度的破坏，如果出现损坏严重的问题，那么还需要额外花时间来进行维修和整理。在建设工程施工中EPS板是最为常见的建筑节能材料之一，但对于这一材料来说并没有严格的制作标准要求，这很容易在建筑节能施工使用其保温材料时出现不同方面的问题，影响建筑节能工程正常顺利的施工。
3 建筑节能工程中无机保温材料的应用
3.1 无机保温材料的优点与缺点
在建筑节能工程中无机保温材料的容量大于有机保温材料，虽然无机保温材料的保温效果相对较差，但其具有有机保温材料所没有的优点，也有效避免了有机保温材料的缺点。无机保温材料具有耐酸碱、耐腐蚀、不易脱落、良好的稳定性、抗老化等优势，并且其使用寿命也比有机保温材料长。建筑工程在进行保温施工时，无机保温材料能够与墙体表面和抹灰层紧密结合，在施工过程中工序比较简单。对于建筑工程中不同的墙体基面来说，无机保温材料能够有效与其进行结合，也具有一定的经济性、实惠性等优点，最重要的一点，无机保温材料完全符合环境保护的的重要标志。在建筑工程施工中无机保温材料也可以循环运用，不会出现冷热桥等问题，可以在建筑外墙体外侧表面运用无机保温材料进行设计，也能在外墙内侧运用无机保温材料进行设计，并且它具有较高的阻燃性和安全性，是现今建筑环保工程中比较受欢迎的材料之一。
3.2 具有一定代表性的无机保温材料
首先，矿物棉无机保温材料，它的出现是在英国19世纪40年代被发现，这一材料的历史是相当悠久的，现今矿物棉无机保温材料随着时代的发展和科学技术的不断进步，其生产工艺和设备等都获得了非常大的进步，给矿物棉无机保温材料的应用与发展都提供了非常有利的条件[3]。对于矿物棉材料所制成的管道、施工板、吸声板等也在建筑过程中广泛的运用起来，其优点是有长纤维和较高的弹性，其强度也是非常高的，它是无机保温材料中质量最高的材料之一，密度也相对比较低，是现今建筑节能工程施工所运用的最主要的材料，其发展和运用的前景空间也是比较大的。
其次，玻璃棉无机保温材料，这种材料现今的生产国还是相对比较少的，英国的离心棉技术是现今世界范围内水平最高的国家。玻璃棉材料是在20世界60年代研发和生产于我国的，而随着时代的发展玻璃免材料也被广泛的运用起来。玻璃棉材料的温度适应能力较强，在建筑节能工程中运用得比较广。但这一材料也具有一定的污染物，其材料欠缺较高的强度，而且所制作的隔热层也容易出现崩塌问题，因此在建筑工程施工中容易被其他的材料所代替。
4 结束语
随着我国建筑行业的快速发展，建筑施工中多运用的保温材料也受到非常高的重视。在建筑节能工程中良好的保温措施不仅能够保障建筑的质量，也能提高建筑工程的安全性，在建筑节能工程中有效运用无机保温材料，能够降低保温成本，也能有效促进建筑行业良好发展。
参考文献
一、引言
《无机及分析化学》是环境、材料物理、油气储运、给排水、食品工程、安全工程等专业的一门重要基础课程, 其教学质量对于奠定后续专业课程的学习基础，实现专业培养目标，提高学生整体素质，增强学生实践能力等起着关键性的作用。《无机及分析化学》课程有机融合了《无机化学》和《分析化学》两门基础化学课程，学习内容多，且知识点较分散，有些内容又很抽象，理解较难, 公式多且适用条件复杂，使很多学生产生畏难情绪。兴趣是学生积极主动学习的源动力，是使学生由“要我学”转变为“我要学”的关键所在。因此，如何激发学生学习无机及分析化学的兴趣，调动他们的学习热情，在无机及分析化学课程教学中显得尤为重要.
二、绿色化学教育的改革
对于如何激发学生学习无机及分析化学的兴趣，笔者结合几年的教学经验，总结提出以下几点具体措施。
(一) 强化教师素质，调动学生的学习兴趣
（1）教师应重视塑造自身的授课形象。 教学过程实际是教师和学生的双向交流的过程,“教师的教态”会影响学生的学习兴趣与学习积极性，教师如果注意利用学生这个特点，就能给学生的学习兴趣以适当的引导。由于无机及分析化学中需要描述的内容很多，教师在备课时，需要根据教学目的对教材内容进行统筹安排，寻找一些具有启发意义、思考价值和颇有情趣的内容，以激发学生的热情和兴趣。另外还要了解学生已有的知识水平，精心设计，让学生体会到课程的魅力和教师的风范，渴望学习这门课程。
（2）要求老师具有渊博的专业知识，能够营造生动的课堂气氛，讲课有一定的激情，声调抑扬顿挫, 这才能充分地调动学生学习无机及分析化学的兴趣。为了在教学中多联系化学在尖端科技、工农业生产等方面的作用，教师要自己经常阅读和收集各类科技信息，将最近的科研成果以及自己科研感想，在教学过程中传递给学生, 激发同学的学习热情。例如，作者一直从事分析化学研究工作，在讲授“吸光光度法”时，向学生简单介绍了自己通过光谱仪器进行大气中污染物的测定工作；在讲授“酸碱滴定法”时，介绍了自己如何利用所学知识对果蔬及其制品中的有机酸如苹果酸和草酸等进行的测定；这些内容要么趋向前沿、反映现代，要么趋向实际应用，既培养了学生的学习兴趣，也引导学生进一步认识到所学知识的实际应用，从而起到培养兴趣及探索创新精神的作用。
(二) 重视绪论教学，增加学生学习的兴趣
绪论教学是学科教学的开始，绪论的讲授可以让学生明白教材的主旨和篇章结构，帮助学生建立教材的知识体系轮廓。上好绪论课，使学生明确学习目标，只是培养兴趣的开始; 教授不同专业学生，绪论课要有针对性的内容, 使学生了解学习无机及分析化学课程的意义。这部分内容可以结合生产实际和材料物理专业的特点，多举一些日常生活、材料类工业生产中较熟悉的实例 (针对材料的化学分析方法和仪器分析方法等)，通过这些生活实例，使之认识到这门课程不仅与自己所学的专业知识有关，还与日常生活息息相关，引发学生兴趣，激发学生学习的积极性。
(三) 课堂教学灵活多变
（1）优化教学内容，激发学生学习的兴趣。对教学内容进行优化的关键在于对教学内容的准确把握，在有效的学时下保证较好的教学质量和效果.认真组织讲课程序，分清主次，突出重点，合理地精简与材料物理专业联系较少的纯化学理论以及中学或其它课程重复的相关内容，省去一些繁冗的公式推导和证明。不同章节的内容密切和材料物理专业融合, 比如在“化学键与分子结构”一章中价键理论和杂化轨道理论对了解合成材料的性质和反应非常重要，因此，我们将上述理论作为教学的重点内容；而“原子结构与元素周期系”中，波粒二象性、薛定谔方程等作为一般介绍，而元素化学部分，学生在高中期间已经具有较好的基础，只做简单的变化规律分析即可。
（2）精心设疑采用问题教学。问题能够激起疑惑、促进思考。古人云：“学起于思，思源于疑”，在教学中，教师可以有意识地把一些重点知识设置成一连串的问题，使学生产生疑问，从而吸引学生的注意力，激活学生的思考欲，激发学生的求知欲。例如: 讲“稀溶液依数性”的时候，笔者以一些与稀溶液依数性相关的生活现象为引子，作为整堂课的导语。如“为什么腌咸菜的水冬天不易结冰?”“为什么下雪以后，公路要撒融雪剂?”“为什么化肥施多了，植物会被‘烧死’?” 给学生讲授溶液的渗透压时，可以先给学生提出疑问，是否知道护士给病人输液将药物溶在什么液体里? 它们的浓度是多少?通过设疑，使学生对问题产生浓厚的兴趣，从而有目的的学习。
（3）利用多媒体辅助教学，培养学生学习的兴趣。在化学教学中，许多微观过程是无法用肉眼观察到的，此时如果借用多媒体，就可以把化学微观世界呈现在大家面前，让抽象变得具体，让枯燥变得生动，同时也让化学学习变得更加直观、更加有趣。例如在滴定终点时指示剂颜色的变化很难把握，利用课件用动画的形式把常见指示剂在终点时的颜色变化形象的演示出来，给学生一个感性的认识，避免学生在实际操作中由于操作不当和终点颜色判断不准确而造成体积误差，这样既直观、生动、经济，又能克服时间和空间的限制，达到了传统教学方式难以实现的效果。
（4）理论联系实际。课堂教学除了注重课堂设疑，调动学生积极参与教学活动之外，教师还应注重理论教学与实际的联系，这样可以使学生对该课的实用性得到证实。例如，在学习溶液这一章，讲授气体溶解度与饱和蒸汽压关系时，提出为什么打开汽水瓶盖时有气泡产生?在讲化学反应速率时，结合工业合成氨的具体状况，探讨如何提高反应速率，增加氨的产量，等等。通过联系实例，让学生感觉到该课程的学习可以揭示生产和生活中许多所以然，从而激发他们的学习热情、有效地培养他们的创新思维及灵活应用所学基本理论知识分析、解决实际问题的能力。
(四) 建立一套“以笔试为主体，多种形式并存的考试评估制度”
采用灵活的考试形式，那学生的学习自觉性肯定会大大提高。改革可以从以下几方面:改革现有的一考定结果的应试方式，变为贯穿课程始终的、多方式的测试，如可以实行阶段考，这样可以减轻学生负担;多一些灵活性、创造性、实践( 至少是模拟实践) 性的考题，如可以让学生写写学习心得等，这样既可以及时掌握学生学习情况，又可以作为改革的一种手段。
三、结束语
兴趣是直接推动学生主动学习的内在动力，它促使学生去追求知识、探索科学。学生对学习有兴趣，才会愉快主动地学习。在无机及分析化学课堂教学中，教师需要采用多种方法培养学生对物理学习的兴趣，以趣激学，调动学生的学习积极性，使学生在轻松、愉快的学习气氛中接受新知识，学好无机及分析化学。
现代科学技术赖以发展的各种材料主要以固态形式存在。按照基本粒子排列的有序程度，固态物质可以分为晶态、非晶态和准晶态。鉴于大多数材料只存在于晶态之中且晶态材料具有特殊的规则性，在近代自然科学体系中，通过晶态获得微观立体结构信息已成为极其重要的研究渠道。因此，晶体学是材料科学发展的重要支柱。
材料化学是材料科学的重要分支，是一门研究材料的制备、组成、结构、性质及其应用的科学[1-2]。在材料化学的课程学习中，对于材料结构的认识尤为重要[3]。本文结合本科教学实践，分析了《材料化学》课程的特点和存在的问题，阐述了以晶体学为主线的课程设计及教学方法。
1 《材料化学》课程的特点及存在的问题
首先，《材料化学》是材料类专业的重要专业基础课，课程内容多，涵盖了材料的制备、结构、性能及应用。从所涉及的材料来看，包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料、纳米材料、功能材料等。这就要求《材料化学》授课教师的知识面广，在内容组织上不仅能体现不同材料各自的特点，还要强调它们之间的联系。
其次，不同于《无机化学》等课程，作为一个较新的学科和课程，《材料化学》不具备经典、权威教材。目前，各大出版社的《材料化学》教材内容各不相同，有些甚至差别较大。此外，新材料的开发、传统材料的升级一直是研究热点。因此，材料相关的理论和知识日新月异。如何将新技术、新成果引入到《材料化学》课程中，做到知识与时俱进，是课程教学中面临的一个重要问题。
2 以晶体学为主线的《材料化学》课程教学
2.1 课程内容模块化
按照材料化学专业培养目标及山东科技大学人才培养的特点，材料化学课程选用李奇教授编写的《材料化学》作为教材。根据对本课程的理解，以晶体学基本原理为主线，将课程内容进行模块化整合，分为背景模块、晶体学原理模块、金属材料模块、无机非金属材料模块、高分子材料模块和学科前景模块。
2.2 课程设计及教学方法
背景模块主要介绍材料化学课程在材料科学中的地位、材料化学课程内容、学习目的及学习方法，结合实际例子（如摔不碎的纳米陶瓷刀，“敲不碎、砸不烂”的“玻璃之王”――金属玻璃等）激发学生对课程的兴趣。
晶体学原理模块中以晶体的周期性和对称性为教学重点，结合宏观实例解释微观的概念和原理。鉴于晶体学原理模块内容较为抽象，在教学过程中采用多媒体与模型（主要是球棍模型）相结合的方式，通过对比教学加强学生对基本概念和原理的掌握。从晶体与非晶体的异同入手引出晶体的周期性和对称性，从晶棱、晶面和晶胞三个层次分析晶体的特点，结合X射线衍射完整讲解晶体学知识，引导学生构建完整的晶体学理论框架。
在学习晶体学知识的基础上，金属材料模块、无机非金属材料模块和高分子材料模块分别从三大类材料各自的结构出发结合制备方法引出材料的性能及应用。在金属材料模块的教学中，结合前期《无机化学》中有关金属晶体的知识，引出“等径圆球密堆积”的模型，从而分析金属单质一维、二维和三维密堆积的基本形式。为了使学生更好的理解二维密堆积中四面体空隙和八面体空隙的产生，在教学中将学生分成若干小组，每组发放一定数量的乒乓球（代表金属单质原子），请学生动手排出密堆积的形式。另外，准备已组合好的模型，让学生从不同角度观察二维密堆积，查找四面体空隙和八面体空隙的位置。通过二维密堆积的详细讲解和学生的动手组装，使学生更好的理解密堆积，为后续金属单质的三维密堆积和合金结构的学习打下良好的基础。
在金属材料中除了金属晶体之外，还涉及到准晶这一特殊的结构。与晶体的长程有序不同，准晶具有长程准周期性平移序和非晶体学旋转对称性。这部分的教学中着重强调准晶与晶体在结构上的不同，并由此引出其制备和性能的特殊性。
在无机非金属材料模块的教学中，引导学生从比较离子晶体与金属晶体的结构区别入手，结合球棍模型的组装，使学生掌握离子晶体结构的解析方法。着重强调离子晶体结构分析中以往学生经常出现的错误。例如氯化铯（CsCl）晶体的解析，学生在根据晶体结构示意图（图1）进行分析时往往得出其为体心立方结构，但实际上CsCl晶体应该是简单立方结构。该错误的出现是因为学生并未掌握离子晶体结构分析要点。在离子晶体的结构解析中，应首先分析负离子（或正离子）的排列方式，然后查找正离子（或负离子）的位置及其占据的空隙类型，最后分析正负离子的配位数以及每个晶胞中所含正负离子个数。只有按照这样的分析方式才能正确得出晶体结构。在学生熟悉无机材料典型的晶体结构后，引出无机材料的经典制备方法，并比较各种方法间的差异，由此得出材料的性能和应用。在晶态无机材料的教学中，穿插近代科研中比较热门的碳材料（如碳纳米管、石墨烯等）和分子筛材料，分析这些材料的特殊结构及由此衍生出的特殊性质和应用。例如，分子筛材料特殊的孔道结构使其具有择形催化性能并在石油化工领域中有着非常重要的应用。
图1 氯化铯（CsCl）晶体的结构示意图
另一方面，在无机非金属材料中还涉及到非晶态材料。教学过程中通过晶体结构的周期性和对称性，引出非晶态材料（如玻璃等）的结构特点，注重新兴非晶态材料（如金属玻璃）的合成及性能。
在高分子材料模块的教学中，引导学生总结高分子与小分子在结构上的差异，引出高分子的晶态、非晶态、液晶态和取向态。结合偏光显微镜对球晶的观察，使学生进一步明确晶态高分子与金属晶体、离子晶体等的区别。通过高分子材料的晶态没有小分子完善，而其非晶态的有序性却高于非晶态小分子，引出高分子材料具有小分子所不具备的特殊性能和应用。
在前景展望模块，主要从化学的角度针对材料的发展进行分析，使学生认识到材料的特殊魅力。结合材料化学的发展前沿，提高学生对材料学科今后发展趋势的认识，为学生成为材料专业技术人才奠定坚实的基础。
3 结语在材料化学课程教学中，以晶体学为主线将金属材料、无机非金属材料和高分子材料串联在一起。采用比较式教学、多媒体和模型相结合的教学手段，加深学生对材料结构、制备、性能和应用的理解和认识，提升学生分析解决问题的能力。
【参考文献】
1 钛硅材料介绍
有机无机杂化材料有机聚合物与无机聚合物之间的一种新型复合材料（又名OIHMs）。OIHMs可以在分子水平上控制材料的结构，不仅使材料的性能产生丰富的变化，也通过有机与无机组分两相间存在的强作用力（共价Si-C键、范德华力、氢键、亲水疏水平衡）形成具有一定稳定性的纳米复合材料。OIHMs材料兼具有机和无机材料的特性，实现了有机聚合物与无机聚合物的性能互补和优化，在染料、光学、膜材料、催化和生物等许多领域具有广阔的应用前景。由于无机氧化物骨架和有机基团易于调变的性能，加上其优异的结构特性与巨大的应用前景，OIHMs材料受到了越来越多的研究者的关注。
以有机单硅烷为硅源，钛酸四丁酯为钛源，合成得到一种新型的有机无机杂化的层状钛硅材料，并对这种层状钛硅材料的结构特点和合成进行详细的分析。
2 钛硅材料的结构介绍
2.1 钛硅材料的结构特点
首先对层状方英石晶面结构进行衍生来构建不含钛原子的层状材料的晶胞结构，随后将Z轴方向的Si-0-Si键断开，并以两个苯环基团来取代氧原子的位置（一层一个苯环基团），这样得到由两个有机层和一个无机氧化硅层组成的层状结构，单个晶胞含有两个层状结构单元，分子式可以写为Si406C24H20 ，-对于含有钛原子的层状结构材料，将一个晶胞的a-轴和b-轴扩大两倍，构建了 一个四倍大的晶胞；之后，用一个Ti-0基团替换晶胞中的一个Si-Ph基团，得到有机无机杂化的层状钛硅材料的晶胞结构，晶胞的分子式为Si15025C90H75Ti。
2.2 钛硅材料钛原子存在形式
在钛硅材料中分布的Si元素，C元素，Ti元素都均匀分布，且三种元素的分布密度都相似。这直接说明，材料中钛原子在钛硅材料中是高度分散的，并没有团聚的现象。此外，C元素分布和Si元素分布几乎重合，也印证了，每个桂原子上都连接有一个碳原子；苯环基团以Si-C键的形式与Si原子同时存在，并嫁接在材料的骨架上。
3 钛硅材料的性能分析
3.1 有机单硅烷种类对钛硅材料热稳定性的影响
以苯基三甲氧基硅焼合成的OTS-C6H5材料的热稳定性要高于其它有机单硅烷制备的OTS-X材料的热稳定性，其失重起始温度为500°C，但是，在400～500°C的范围内有一缓慢失重。在100～600°C的温度范围内，失重为55%，理论计算失重为51.3%，两者相差约4%；这可能是由于材料中无机氧化硅骨架缩聚时产生的。
对于烷基基团上有氣原子取代的OTS-X材料，如OTS-C6F5材料、OTS-C10H4F17材料和OTS-C3H4F3材料，失重的起始温度分别为340 °C、300°C和250°C，其热稳定性比OTS-QHs材料差。值得注意的是其实际失重与理论计算的结果相差比较大，如四氧全氟癸基三甲氧基硅烷制备的OTS-C10H4F17材料的实际失重达到了 97%，而理论计算的失重只有86.5%；含3，3，3-三氟丙基的OTS-C3H4F3材料的实际失重达到了85%，其理论计算的失重为56.7%；这些失重都发生在失重起始温度（有机基团分解温度）之后。我们认为理论失重与实际失重的差别主要来自两个原因：（1）氧化硅骨架缩聚时产生的失重；（2）有机单硅烷中的氟原子与材料的氧化硅骨架相互作用，可能生成Si-Fx物种，导致材料中氧化硅骨架的流失。
使用苯基三甲氧基硅烧制备的有机无机杂化钛硅材料的热稳定性最好，可以稳定在400～500°C，而其他有机单硅烷制备的材料，其热稳定性较差，直接限制了其进一步的研究与应用。在之后的研究中，采用苯基三甲氧基硅烷作为有机无机杂化钛硅材料合成的硅源。
3.2 钛硅材料疏水性分析
钛硅材料与水的接触角达到了 153°，超过了150°，这说明，钛硅材料具有超疏水的性质。一方面，钛硅材料中每个桂原子上都嫁接有一个苯环基团（苯环基团与Si的摩尔比例达到1：1），苯环基团的含量非常高；另一方面，钛硅材料的无机氧化桂骨架缩聚程度达到90%以上（29Si-NMR表征结果），Si-OH缺陷非常少。这两个因素，使得钛硅材料具有超疏水的性质。
当只使用正桂酸乙酯为桂源时，钛硅-0材料的接触角为0°，说明钛硅-0材料是完全亲水性的。当PTMS的摩尔百分含量为25%时，钛硅-25材料的接触角为32、当PTMS的摩尔百分含量达到50%，钛硅-50材料的接触角为136.5°，钛硅-50材料具有一定的疏水性。而使用PTMS为桂源时，钛硅-100材料的接触角为153°，已经达到了超疏水的范围（超过150°）。这些结果说明，钛硅材料的疏水性来自于骨架上的苯环基团，苯环基团的含量增加，会提高钛硅材料的疏水性。
3.3 钛硅材料的催化性分析
钛硅材料的疏水性强，催化活性得到了很大的提高，环氧环己烷选择性、H2O2利用率都更高。钛硅材料在甲醇溶刻中的催化活性要高于在乙腈溶剂中的催化活性，也间接证明了 钛硅材料是一个疏水性的材料。
考察钛硅材料在环己炼环氧化反应中的回收循环利用性能实验分析表明， 钛硅材料在第一次的催化反应中，环己炼转化率为99%，环氧环己烷选择性为99%，H2O2利用率为76%。当经过四次的回收循环实验之后，催化效果仅稍有降低，环己稀转化率为93%，环氧环己烷选择性为93%，H2O2利用率为68%。这说明，钛硅材料是一个稳定的，可以循环回收利用的餘烃环氧化催化材料。
4 钛硅材料的合成
具体合成步骤：将10mmol的苯基三甲氧基硅烷（PTMS），0.7_ol的钛酸正丁醋（TB〇T）， 12mmol的质量分数为36～38%的浓盐酸（HC1），和40 mmol的冰醋酸（HAc）依次加入30ml乙醇溶液中，控制合成母液中前驱体的摩尔比例为PTMS：TBOT：HC1：HAc：EtOH：H2O=1： 0.07：1.2：4：53：4.1。上述溶液在室温25°C的条件下搅拌2h。揽拌完成后，将所得到的乙醇混合溶液倒入直径为125 mm的培养皿中，在30～40°C的下均匀挥发以除去乙醇溶剂。待乙醇完全挥发去除后，于65°C烘箱内放置24h，再在250°C的马弗炉内老化6h后，将所得固体研磨成粉末，即为超疏水性有机无机杂化的层状钛硅材料钛硅。钛硅材料合成流程图如下：
5 总结
由于钛硅材料是有机无机杂化材料，是一种新型复合材料。在染料、光学、膜材料、催化和生物等许多领域具有广阔的应用前景，因此，它的研究具有重要意义。
参考文献：
1、起重机金属结构的常用材料
起重机金属结构的材料主要是钢材，选择钢材时主要考虑结构的类型和重要性、载荷的性质、连接方法、结构的工作温度、结构的受力性质等方面。起重机金属结构的主要承载构件规定采用Q235B、Q235C、Q235D（镇静钢），对于一般起重机金属结构构件，当设计温度不低于－25℃时，允许采用沸腾钢Q235F，工作级别为A7、A8的起重机金属结构，宜采用平炉镇静钢Q235C或特殊镇静钢Q235D，需要减轻结构自重时，可采用16Mn或15MnTi。
2、起重机主要零部件的常用材料
中小起重量起重机的吊钩是锻造的，大起重量起重机的吊钩采用钢板铆合，为片式吊钩。随着锻压能力的提高，目前大起重量起重机的吊钩也有采用锻造的。锻造吊钩材料应采用吊钩专用材料，DG20、DG20Mn、DG34CrMo、DG34CrNiMo、DG3oCr2Ni2Mo2钢制成，加入少量铝（≥0.02%）以防止老化。片式吊钩由若干片厚度不小于20mm的Q235、20或Q345的钢板制造。
钢丝绳由钢丝和绳芯组成，钢丝要求有很高的强度和韧性，通常由含碳量0.5%~0.8%的优质碳素钢制成，在热处理和冷拔过程中的变形强化使钢丝达到很高的强度，通常约为1400～2000N/mm2（Mpa），表面状态分光面、镀锌、镀铅；绳芯分为有机芯、石棉芯、金属芯。
滑轮，最常用的材料为灰铸铁，而在粗暴工作和不易检修的条件下多改为钢质滑轮，目前多用铸钢，近年为减轻自重，多采用焊接代替铸造，钢材采用焊接性能好的Q235。有时采用铝合金的滑轮又经济又能减轻重量，热扎滑轮在国内外也有使用，目前还有采用铝合金或尼龙绳槽作为衬垫的方法。此外，用球墨铸铁代替铸钢，工艺性较好，对钢丝绳寿命也有利，使用时不易破碎。
卷筒的材料一般采用强度不低于HT200的灰铸铁，重要卷筒可以采用高强度铸铁或球墨铸铁。大型卷筒多用Q235钢板弯卷成筒型焊接而成。
齿轮的材质一般采用中碳钢经调质处理或高频淬火处理。要求较高的齿轮采用低碳合金钢经渗碳、齿面淬火等处理，从而获得较高性能。联轴器齿轮的材料一般采用45钢或ZG55Ⅱ，齿面经高频淬火处理，提高硬度和增加耐磨性。
制动器中制动轮通常由铸钢制造，转速不高的制动轮也可以用组织细密的铸铁制造，制动臂可用铸钢或钢板制造。
3、金属结构的联接
金属结构的常用联接方式主要有焊接、螺栓联接、销轴联接等，焊接是最广泛的一种联接方法。螺栓联接主要分普通螺栓联接和高强螺栓联接，普通螺栓一般为六角头螺栓，以碳素钢Q235制造。高强螺栓分摩檫型和承压型，由中碳钢或合金钢等经淬火并回火后制成，我国采用的高强螺栓分8.8级和10.9级两类，8.8级高强螺栓常用材料为经过热处理的40B、45或35钢，10.9级高强螺栓常用材料是20MnTiB和35VB钢等，两者的螺母和垫圈均采用45号钢经热处理后制成。重要轴、销轴宜采用力学性能不低于45号钢的材料，调质后硬度一般应为HB200~280,配合面的表面粗糙度Ra应不大于1.6μm.。
二、常用检验项目
1、理化试验
理化试验主要由宏观检验、化学成份分析、机械性能试验、工艺性能试验、金相分析、物理性能试验组成。由于理化试验为破坏性试验，主要进行材料硬度或强度测试和宏观检验，必要时进行金相分析，检验金属材料的组织及缺陷，一般检验夹杂物、晶粒度、脱碳层深度、晶间腐蚀等。
宏观检验是指利用肉眼或10倍以下的低倍放大镜观察金属材料内部组织及缺陷的检验。常用的方法有断口检验、低倍检验、塔形车削发纹检验及硫印试验等。
化学分析法分为定性分析和定量分析两种。通过定性分析，可以鉴定出材料含有哪些元素，但不能确定它们的含量；定量分析，是用来准确测定各种元素的含量。实际生产中主要采用定量分析。定量分析的方法分为重量分析法和容量分析法。重量分析法是采用适当的分离手段，使金属中被测定元素与其它成份分离，然后用称重法来测元素含量。而容量分析法是用标准溶液（已知浓度的溶液）与金属中被测元素完全反应，然后根据所消耗标准溶液的体积计算出被测定元素的含量。各种元素在高温、高能量的激发下都能产生自己特有的光谱，根据元素被激发后所产生的特征光谱来确定金属的化学成份及大致含量的方法，称光谱分析法。通常借助于电弧，电火花，激光等外界能源激发试样，使被测元素发出特征光谱。经分光后与化学元素光谱表对照，做出分析。火花鉴别法主要用于钢铁，在砂轮磨削下由于摩擦，高温作用，各种元素、微粒氧化时产生的火花数量、形状、分叉、颜色等不同，来鉴别材料化学成份（组成元素）及大致含量的一种方法。
机械性能试验包括强度、硬度、弹性、韧性和疲劳强度试验；工艺性能试验是确定材料的成形性、可焊性、切削加工性等；金相分析是研究金属及其合金内部组织及缺陷的主要方法之一,物理性能试验，包括光泽、颜色、密度、熔点、导电性、磁性、热膨胀性等。
2、无损检测
起重机械的所有部件均不允许裂纹及损伤，各机构在试验后也不允许出现裂及永久变形等损伤；部分磨擦部件表面磨损量也有严格规定，某些部件内部缺陷的当量尺寸也有明确规定，某些专用零部件也有专用的质量要求，有的对表面防腐涂层厚度也有规定。具体要求可参考各种起重机械及零部件的技术规范，必须根据相应的技术要求，针对不同的检测对象采用适当的无损检测方法和检测工艺。
起重机械的主要无损检测方法有：目视检测、电磁检测、金属磁记忆检测、声发射检测、应力应变测试和振动测试，主要在安装和定期检测中应用，射线检测主要在制造和安装中采用，超声、磁粉和渗透检测在制造、安装及定检中都有采用，而金属磁记忆检测、应力应变测试和振动测试主要应用在应力和结构的评定和测试。
目视检测主要检查材料的表面状态（有无锈蚀、分层等）和金属结构的几何尺寸测量等，主要采用量具测量和肉眼观察。
射线检测，主要应用于起重机械制造安装过程对对接焊缝的检测，在用设备较少使用。
超声检测可对材料或角接焊缝的内部缺陷进行检测，在起重机械焊缝质量检查中是较为常见的方法，可检测材料内部的裂纹、白点及夹杂等缺陷。
磁粉探伤广泛应用于钢结构和零部件及焊缝表面及近表面的裂纹检测，但有时由于材料和结构形状等原因不利于磁探的操作，且对于表面开口裂纹的检测中多用渗透检测。
CFB锅炉由于其燃烧机理不同于其它类型的锅炉，在锅炉结构上有其独特之处，其最大的特点是燃料在炉内被控制在较低温度（800℃—900℃）下燃烧。燃料颗粒在炉内多次循环，以达到抑止烟气中Nox的生成和利用循环物料中固硫剂作用降低So2的排放。物料在炉内循环是CFB锅炉最大特色，必然要求锅炉在结构上适应。CFB锅炉的炉膛、旋风分离器、回料器、外置床、冷渣器以及各部件相联的通道在锅炉运行中都将经受800℃—900℃的高温烟气和物料冲刷，其内壁必须敷设耐火或耐火耐磨的内衬材料。
CFB锅炉运行中，高浓度的固体物料将长期冲刷循环系统各部的内衬材料，因此，对耐火耐磨内衬材料提出了严格的要求，根据锅炉部件的特点，除合理选择耐火耐磨内衬材料的材质之外，内衬材料还必须要适应该部件的结构特点来敷设，除了结构规矩的部位采用烧成的耐火耐磨砖衬之外，大多数部位都采用具有可塑性的耐火耐磨浇注料。这些内衬材料均在锅炉安装现场就地制作成型，它将经历“加水浇注成型”、“自然养护”、“烘炉（干燥和固化）”的过程，才能使内衬材料达到预期的性能要求，其中，内衬材料的干燥过程显得格外重要，它将直接关系内衬材料的质量和性能以及内衬材料的使用寿命，影响到锅炉运行可靠性。
原始的烘炉方法是采用在炉内燃烧木柴、焦碳和启动点火油燃烧器作为烘炉热源。这种加热方法，由于加热温度和升温速度均无法控制，热源位置也受到很大限制而造成内衬材料敷设部位有不能加热的死角，因此烘炉招致内衬材料的缺陷甚至大面积损坏屡见不鲜。无法确保内衬材料性能和质量的要求。
哈尔滨普华烘炉技术服务公司在上海锅炉厂有限责任公司和山东电建一公司的支持下，开发了一种新型烘炉工艺——无焰烘炉，经过二年多的实践，证实该烘炉方法不仅是一种省工、省时、省燃料的先进烘炉工艺，更能确保烘炉的质量。
2、低温烘炉工艺
烘炉的目的是保证不损坏内衬材料的前提下，通过加热方法使内衬材料得到充分干燥，干燥后再加热，使内衬材料在高温下固化并使其陶瓷性结合而达到最优的物理性能。因此，把烘炉工艺区分为低温烘炉阶段和高温烘炉阶段。内衬材料的干燥——低温烘炉是确保烘炉的成功和内衬材料质量的关键。也就是对内衬材料干燥过程作有效控制，使其适应内衬材料水份析出的规律。
内衬材料的水份，由吸附方式与材料结合的游离水（自由水）和与材料矿物质化合方式结合的结晶水（化合水）组成，游离水常压下在水沸点温度蒸发逸出。一般在110℃左右已具备完全逸出的条件。结晶水一般在200℃左右开始逸出。对于结构致密的内衬材料来说，如果水份转化为水蒸汽的速度远大于蒸汽逸出的速度，积累的蒸汽压力超过材料抗张强度，会使材料爆裂剥落。研究材料水份析出规律，以便为确定烘炉工艺的温度、温升速度，加热时间等参数提供依据。
图1所示为二种氧化铝基浇注料在升温过程中的脱水率。从图中看出，自然养护中将会大量析出游离水，适当延长脱模后自然养护时间有利于游离水的析出和烘炉加热干燥，加热
0到200℃左右水份析出速度趋缓，并随温度升高继续析出，至500℃时，水份已基本逸出，继续升温已无助于水份的析出。
为了进一步验证烘炉过程中，水份析出和温度、时间的相关性，公司曾取烘炉现场的样品，在试验室热天平中作水份析出试验，试样的加热升温过程模拟了烘炉的升温过程，即升温至150℃保持恒温，再升温至350℃保持恒温，再升温至600℃。热重测试的结果示于图2。
图2中看出，在整个升温和恒温过程中，水份析出是连续的，恒温过程并不影响到水份析出，但延缓了水份析出速度。升温至400℃水份已基本析出，继续升温对水份析出已无意义。图1与图2所示的测试结果，得出了基本一致规律，验证了游离水和结晶水析出的温度条件，升温过程中升温速度与水份析出速度的相关性。特别是图2所示结果，对烘炉工艺参数的制订更有指导意义。
3、低温烘炉工艺参数、烘炉温度和温升曲线
根据内衬材料水份析出特性，确定了如下的以内衬材料无损坏干燥的低温烘炉工艺原则：烘炉温度由常温开始缓慢升高至400℃左右，保证水份能缓慢地充分析出；同时要求锅炉各烘炉部位温度应该是均匀的，一则是避免水份过快蒸发导致内衬材料爆裂、剥落，再则使材料在缓慢和均匀升温中顺利膨胀，避免材料在受热过程中因为内外层温度梯度过大产生应力集中而招致损坏，因此升温速度宜控制在10℃％/小时以下；再则，为保证内衬材料中游离水充分析出，温度至150℃时，恒温一段时间，温升至350－400℃时作较长时间的恒温，以保证结晶水充分析出。按上述原则制订的低温烘炉温升曲线。
待低温烘炉阶段结束，还必须进行高温烘炉阶段，使内衬材料进一步固化和陶瓷化结合。烘炉温度可达到600℃－800℃，因为内衬已经充分干燥，其升温速度可以提高至50℃/时。高温烘炉温升曲线示于图4。
高温烘炉阶段一般是在低温烘炉后随即启动的初次投运中进行，不必要作专门的烘炉安排。
4、无焰烘炉机
根据低温烘炉工艺要求，哈尔滨普华煤燃烧技术开发中心开发并研制了无焰烘炉机
（专利号：ZL03275601.1）。为实施低温烘炉工艺从炉外向炉内内衬材料提供干燥热源。对无焰烘炉机的主要性能要求是：具有足够的燃烧热功率，烘炉机产生的热烟气温度可以大幅度调节以满足烘炉温度及升温速度的控制要求，烟气入炉有足够的压头和冲程，使烟气在炉内充满和无死角，烘炉机能满足多种气、油燃料的燃烧条件并能燃烧完全以避免未燃尽燃料
入炉构成炉内再燃隐患，控制调节参数显示明显并调节操作方便，设备安全性良好等等。图5所示为无焰烘炉机的外形图。
5、低温烘炉工艺实施要点
在CFB锅炉炉墙施工结束，内衬材料经过适当自然养护后，才可进入低温烘炉的工艺程序。在其烘炉之前，应做好如下烘炉的准备工作以确保烘炉工艺的成功实施：
合理布置烘炉机，按照锅炉需烘炉部位的内衬材料数量布置烘炉机，其数量按烘炉机热功率能满足该部份内衬材料干燥所需热量而定。图6所示为烘炉机布置示意图。
合理设计烟气流程，使具有内衬材料的部分均有烟气冲刷而无死角。烟气流程的控制是用烟气通道中设置隔断来达到。
5.3 CFB锅炉的分离器出口是烘炉烟气行程的末端。应设置烟气的专用排出口或在出口端隔断上留出排烟间隙，使烟气通过锅炉尾部排出。
5.4 CFB锅炉炉膛水冷壁必须充水保护，并准备好在烘炉时有补水及升压的条件。
5.5 对风水冷渣器和外置床的受热面尽可能在低温烘炉后装入，否则应用绝热材料严密包裹受热面，同时热烟气入口不允许直冲受热面以避免受热面过烧损坏。
5.6具有内衬材料部件的金属外壁均应开足够的水蒸汽排出孔。
5.7 在烘炉的各主要部位设置试块，以监测内衬材料的干燥程度。
5.8 在烘炉部位均应有监测点，监测各部位温度工况，以便遵循烘炉曲线来调整烘炉机热功率。
CFB锅炉采用低温和高温二阶段烘炉的实践证明：采用无焰烘炉工艺进行低温烘炉是CFB锅炉耐火耐磨内衬材料无损干燥的关键。结合高温烘炉，使耐火耐磨内衬材料达到预期的性能和保证了烘炉质量。公司按此工艺经历了四十余台锅炉的烘炉实践以及所烘的CFB锅炉经历二年运行的考验，证明了无焰烘炉的低温烘炉和结合初投运时的高温烘炉是切实可行的。也说明了在这种烘炉工艺已经达到了完全成熟的程度。
由于低温烘炉在国内还是初次实践，在制定烘炉温升曲线时基于稳妥考虑在时间上是特别充裕的，由烘炉时作为检测干燥程度的试样结果看出，其含水率远远低于内衬材料烘炉结束后的允许值。在现时燃油价格昂贵的情况下，适当的缩短时间减少输入热量并最有效的利用输入热量来节约耗油量。仍是一个值得研讨的课题。
参考文献
张全胜 高洪路 . 国产大型CFB锅炉高温烘炉时的注意事项
周宁生 倪晓辉 . 对我国循环流化床锅炉用耐火材料现存问题的探讨
侯栋岐 梁 巍 . 耐火耐磨材料的干燥特性与低温烘炉曲线
宋党文 CFB锅炉无焰烘炉法
作者简介
2系统架构与功能
2.1系统架构
铁路工地混凝土拌和站质量监控及生产管理系统包括拌和站生产数据采集模块与数据分析处理平台两个部分。前端数据采集完成拌和机生产数据的采集，可在有线或无线网络环境下完成采集数据的实时上传，保证数据的实时性和准确性。数据分析处理平台采用先进的软件架构、工作流开发和数据库技术，完成对拌和站生产数据整合、挖掘、分析和处理，有良好的系统兼容性，可与铁路工程建设应用平台无缝对接，完成上传数据的分类、查询、管理、统计、报警提醒和图表展示，实现生产管理和质量监督功能，系统软件界面友好、操作简便、有效实用、安全可靠。
2.2系统组成
2.2.1前端数据采集模块
铁路工地混凝土拌和站质量监控及生产管理系统的前端数据釆集模块实现拌和机生产数据的实时采集，并根据拌和站现场情况利用有线或无线网络完成数据上传，将采集到的数据进行数据整合和挖掘，提取关键数据，将实时拌和的盘信息等原材料用量等信息关联起来，形成拌和站生产图表完成数据输出，同时在数据分析处理平台上进行图形化展示。前端数据采集终端软件现可支持多种拌和站设备厂家的数据库，具有很强的兼容性，可运行在Windows操作系统的拌和站生产控制主机上，无需启动，自动完成数据匹配、釆集和上传功能，并与既有的拌和站生产系统不产生软件冲突。
2.2.2数据上传模块
根据现场实际应用情况，大多数拌和站地处偏远，连接有线网络成本过高，因此多釆用无线GPRS网络完成数据的实时上传，为此，我们采用无线透传技术来保证数据的安全性和不可篡改性，利用无线透传设备DTU�研发出拌和站生产数据采集终端软件，通过无线透传技术完成数据传输。由生产数据釆集模块釆集到的数据通过GPRS无线网络上传至后端数据分析处理平台。在数据传输过程中采用数据加密方法，保证原始数据的安全性和严肃性。同时，现场检测数据也将上传至铁路总公司的铁路工程建设信息化平台
2.2.3数据分析与处理平台
铁路工地混凝土拌和站质量监控及生产管理系统通过后端的数据分析处理模块实现对拌和站生产数据的整合、挖掘，从而完成拌和时间和原材料用量的动态监测、生产情况和超标情况的查询统计、拌和站产能分析[3]、原材料误差分析、数据图表展示和安全预警等基本功能。该模块为整个系统的关键组成部分，起到将拌和站生产数据充分利用转换为可视化、信息化的输出结果的重要任务。通过将数据与拌和站生产管理业务需求相结合，还可实现原材料进场管理、成本核算、人员管理、拌和车辆管理等扩展功能，全方位的铁路工地拌和站的业务流程信息化、标准化，发挥信息化技术优势，保证混凝土拌和质量。
2.3系统功能
铁路工程对混凝土质量要求严格，其质量关系到工程建设的各个方面，是工程建设质量保证的基础。因此，对拌和站生产过程的监测尤为重要，是保证施工质量和安全重要手段。铁路工地混凝土拌和站质量监控及生产管理系统的应用满足业务需求，系统利用无线传输和数据釆集、分析处理等信息化手段，为混凝土拌和生产过程的监测提供数据依据和支持。该系统具有如下功能：
2.3.1数据采集
系统前端数据采集模块利用安装在拌和机管理主机上的釆集终端软件，对不同厂家拌和机数据库进行读取，实现对拌和机生产数据的采集。采集终端软件可实现拌和机厂家、数据源、釆集时间间隔、目标主机和拌和站所在线路（包括：线路、标段、工区、站名和拌和机编号）的选择。该终端软件支持开机自动启动、自动保存和断点续传等功能，可兼容30多家拌和机生产厂家的拌和机数据库，软件运行与拌和机生产环节无冲突，应用效果良好。
2.3.2数据上传
前端数据釆集终端软件获得的数据通过无线透传模块DTU上传至后端数据分析处理平台。DTU模块内置无线上网卡，通过无线网络对釆集到的数据进行实时传输，并实现数据的断网续传，整个传输过程通过密钥进行加密，确保数据的严肃性、安全性和实时性。
2.3.3动态监测
实现对拌和时间、拌和材料用量的监测，通过柱状图和折线图更直观、更形象的展示拌和时间和材料用量的走势，当监测麵纖规定阈值时启动短信报警功能，独碰雜差信息，便于统计分析和比较。
2.3.4统计查询分析
统计分析包括产能分析、拌和时间查询、拌和材料查询、材料误差分析功能，分别通过产能分析图、拌和时间走势图、材料用量走势图、材料误差走势图与相关记录结合展示。
2.3.5权限管理
支持对铁路总公司、建设单位、监理单位、施工单位等参建单位的不同职责进行权限的分配；支持功能权限和数据权限的赋权管理，实现不同资源控制的组和式访问控制与授权管理。
2.3.6数据图表展示
依照国家、行业等标准规范，对动态监测的拌和时间、拌和材料用量、产能分析和材料误差分析等进行图表的输出展示，包括柱状图、饼状图和数据曲线图等形式。
2.3.7原材料进场管理
系统可实现原材料进场管理扩展功能，对混凝土拌和所需原材料如水泥、粗骨料、细骨料、粉煤灰、外加剂的产地、生产厂家、重量、规格、级别、进场时间、质量情况、抽检复试情况等进行管理,从混凝土生产源头严抓质量，保证安全。
2.3.8成本核算
系统通过对铁路工地拌和站生产环节的过程控制，结合原材料的进场和使用情况，实现拌和站成本核算功能，作为拌和站信息化管理的扩展功能，具有非常现实的意义[4]。成本核算包括拌和站生产过程基本信息的管理；各种原材料和辅助材料（如动力能源材料）的统计和明细；生产设备、生产用车、设备配件、低值易耗品和设备外修的统计和明细，结合拌和站生产业务相关标准，实现对拌和站生产成本的核算功能。
2.3.9安全预譬
铁路工地混凝土拌和站质量监控及生产管理系统的后端数据处理平台还具有安全预警功能，釆用分级报警模式，针对原材料用量的超标，将线路名称、标段名称、拌和站名称、盘信息和预警日期等内容以手机短信的形式通知相关人员[5]。采集到的拌和站生产数据经过系统的分析统计，对于拌和时间、原材料用量、产能分析和原材料用料误差等内容，会同相关技术人员进行专业技术分析，对于超标值特别大的异常数据，还将进行远程专家会审，通过专家鉴定得出结论，釆取进一步的现场控制和施工安全问题的处理。
2.4系统创新点
(1)釆用先进的软件架构和工作流开发技术
铁路工地混凝土拌和站质量监控及生产管理系统基于SOA服务模式，采用插件组件开发、云计算、大数据分析等先进技术，符合铁路工程建设信息化整体框架要求，能与铁路工程建设数据和应用平台无缝对接和上传数据；采用监控组态开发技术，面向对象的动态图形开发技术，实时和历史数据的记录和趋势图形化展现技术，高性能的I/O设备驱动接口开发技术。各功能模块子系统可灵活组合，满足不同铁路工程建设的各种应用需求。
(2)实现质量监控和生产管理集成一体化
铁路工地混凝土拌和站质量监控及生产管理系统实现针对铁路总公司、建设单位、监理单位等质量监控功能以外，还开发针对施工单位拌和站混凝土生产的管理功能,包括原材料进场管理、生产调度管理、成本核算、施工日志管理、人员管理以及搅拌车的车辆管理等功能，实现拌和站质量监控和生产管理集成一体化。
(3)实现拌和站数据管理手段多样化
铁路工地混凝土拌和站质量监控及生产管理系统的质量监控数据采集釆用拌和机数据库读取和原材料仪表传感器釆集等信息釆集方式’方式灵活、真实可靠[6]。
(4)建立拌和站数据信息处理和交互统一平台
建立拌和站统一信息处理与交互平台，实现数据信息统一管理、生产情况实时把控、质量监督全面推广，并可完成拌和站及试验室的信息共享和数据交互，平台兼容性和可靠性强，可与铁路工程建设数据和应用平台无缝对接和上传数据。
3质量监控系统应用
铁路工地混凝土拌和站质量监控及生产管理系统由铁科院电子所于2010年研发，分为前端监测数据釆集终端模块和后端拌和站生产数据分析处理与预警模块。系统釆用无线透传、数据加密、数据挖掘等信息化技术手段，实现拌和站生产数据的自动釆集和实时上传；釆集数据的整合、挖掘、分析与处理；海量数据的统计查询、报表展示、安全预警等功能，同时可接入铁路工程建设信息平台，通过试点应用得到用户大量反馈信息，经过多次改版升级。本系统已在东北、华北、华东片区大量投入使用。其中，前端用于釆集拌和站生产数据的终端软件采用无线透传技术和数据库技术，可兼容主流品牌的30多种拌和机，并不与拌和机生产过程冲突。
关键词：大学生；科学研究；科研能力
中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）18-0275-02
大学生开展科学研究，有利于巩固所学的理论知识，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，对以后从事教学或者科研等相关工作具有重要意义。近年来，很多大学生从大学一年级就开始进入老师的课题组，组建大学生创新项目团队，开展大学生创新项目的研究。在此过程中大学生经常遇到的一个问题就是如何开展科学研究？结合本人多次担任大学生创新项目团队指导教师的经验，以Bi2Te3基合金/PEDOT：PSS纳米复合热电材料为例谈谈自己对材料专业大学生如何开展科学研究的一些看法，具体如下。
一、选择一个感兴趣的课题
兴趣对于课题的研究至关重要。大学生在选择科学研究课题的时候要结合自己的情况选择一个感兴趣的研究课题。比如有的同学对热电材料感兴趣，就可以选择热电材料中的某一个具体问题作为研究课题。由于热电材料是一个相对比较大的研究课题，那么如何选择热电材料中的一个具体问题？这就要求同学们通过文献查阅后进行归纳总结，找到自己感兴趣的、切合自己研究水平的课题。如果在此过程中选择一个研究范围很大或者研究内容很难的课题，课题的完成将面临很大的困难。
二、通过阅读大量的文献找出研究课题的突破口
同学们对某一研究领域的课题产生了兴趣以后，可以通过Web of knowledge平台、中国期刊全文数据库、万方等数据库，输入关键词，查询所要研究课题最新的文献。通过阅读这些文献资料，对所要研究课题目前的国内外研究现状、存在的问题、以及未来可能的发展趋势有较明确的认识。如对热电材料感兴趣的话，可以在Web of Science数据库输入关键词“thermoelectric materials”，或者在中国期刊全文数据库、万方等数据库输入关键词“热电材料”，就可以检索出很多热电材料相关的文献资料。通过对这些文献的阅读和整理，同学们对热电材料就会有一个比较明确的认识和理解，比如热电材料可以将工业废热转变成电能，也可以用来制冷，并且利用热电材料制备的热电发电和制冷器件在使用过程中具有结构简单、无噪声、无污染、无机械振动等优点[1]。目前热电材料已经在航空、航天、军事、汽车等领域取得了应用。热电材料主要分为无机热电材料、聚合物热电材料、以及有机―无机复合热电材料三类。Bi2Te3基合金/PEDOT：PSS纳米复合热电材料是有机―无机复合热电材料的一种，具有广阔的应用前景，比如柔性热电器件等，但是目前此课题的研究相对较少，还有很多亟待解决的问题值得深入的研究。这样找就到了热电材料中的一个可能开展的具体研究课题。
接着可以在Web of Science数据库输入关键词“Bi2Te3”、“PEDOT：PSS”、“thermoelectric”，或者在中国期刊全文数据库、万方等数据库输入关键词“Bi2Te3”、“PEDOT：PSS”、“热电”就能检索出多篇和上述研究相关的英文和中文文献。通过对上述参考文献的分析可知，目前在制备Bi2Te3基合金/PEDOT：PSS纳米复合热电材料过程中主要存在的问题是：（1）Bi2Te3基合金纳米结构容易氧化；（2）Bi2Te3基合金在PEDOT：PSS基体中难于有效的分散[2]。未来可能的发展趋势是研究和开发制备Bi2Te3基合金/PEDOT：PSS纳米复合热电材料新的工艺，从而解决Bi2Te3基合金/PEDOT：PSS纳米复合热电材料制备过程中存在的上述两个问题，提高所制备材料的热电性能。通过对参考文献的进一步分析可知，目前制备Bi2Te3基合金/PEDOT：PSS纳米复合热电材料的一种有效方法是首先对Bi2Te3基合金纳米结构进行剥离，剥离后的Bi2Te3基合金纳米薄片可以在乙醇中有效分散，然后将分散在乙醇中的Bi2Te3基合金纳米薄片与PEDOT：PSS进行混合，最后通过旋涂法和浇注法制备Bi2Te3基合金/PEDOT：PSS纳米复合热电薄膜材料[2]。但是参考文献[2]目前只研究了Bi2Te3基合金纳米薄片的含量对Bi2Te3基合金/PEDOT：PSS复合热电薄膜材料电导率和Seebeck系数的影响规律。而关于Bi2Te3基合金纳米薄片的含量对Bi2Te3基合金纳米薄片/PEDOT：PSS复合热电薄膜材料热导率以及ZT值（ZT=S2σ/κT，S、σ、T和κ分别为Seebeck系数、电导率、热力学温度和热导率）的影响仍未有报道。因此开展此课题研究的创新点就是研究Bi2Te3基合金纳米薄片的含量对Bi2Te3基合金纳米薄片/PEDOT：PSS复合热电薄膜材料的热导率以及ZT值的影响规律。这就找到了Bi2Te3基合金/PEDOT：PSS纳米复合热电薄膜材料研究的突破口，为课题研究方案的制定提供了依据，为项目的顺利开展奠定理论基础。
三、制定详细的实验方案
在找到项目研究的突破口后，需要制定详细的实验方案。实验方案的设计过程中，要综合考虑各种因素对验结果的影响，比如：（1）影响Bi2Te3基合金纳米颗粒剥离成纳米薄片的主要因素；（2）Bi2Te3基合金纳米薄片/PEDOT：PSS复合热电薄膜材料制备工艺的探索；（3）Bi2Te3基合金纳米薄片/PEDOT：PSS复合热电薄膜材料中Bi2Te3基合金纳米薄片与PEDOT：PSS质量比的选择等。一般而言实验方案制备的越详细、各种影响因素考虑的越全面，后续的实验就会相对顺利一些。
四、按照实验方案开展实验
实验方案制定好以后，就到了实验阶段。通过严格执行所设计的实验方案来具体研究实验方案中制定的研究内容，重点研究Bi2Te3基基合金纳米薄片/PEDOT：PSS复合热电材料中Bi2Te3基合金纳米薄片的含量对于复合材料相组成、微观结构、载流子浓度和迁移率、热电性能的影响规律（电导率、热导率和Seebeck系数）等。当然在这一过程中也可能会遇到一些实验方案设计过程中未曾考虑到的新问题，这就需要根据所遇到的具体问题来重新调整实验方案，以保证实验方案的顺利完成。
五、实验数据的分析和总结
实验完成后，可以借助一些常用的软件对实验数据进行分析，与参考文献中报道的Bi2Te3基合金/PEDOT：PSS复合热电薄膜材料的电导率和Seebeck系数结果进行对比，分析Bi2Te3基合金纳米薄片/PEDOT：PSS复合热电薄膜材料中Bi2Te3基合金纳米薄片的含量对于复合材料热导率和ZT值的影响，并与已经报道的Bi2Te3基合金/PEDOT：PSS复合热电材料[2，3]，以及其他类别的有机―无机热电材料（如：Bi2Te3基合金/聚苯胺[4]、石墨烯/聚苯胺[5]等）的性能进行比较。分析实验的效果、存在的不足、提出改进的方法、展示研究成果，形成实验报告或者撰写研究论文。
六、结语
对于材料专业的大学生来说，开展科学研究可以提高学生收集资料、阅读文献、归纳综述、分析具体问题、思维和动手能力，有利于巩固所学的理论知识。对于培养大学生的科研创新能力具有重要意义。希望本文能为材料专业大学生关于如何开展科学研究提供一些思路，更好地完成大学生创新项目课题的研究。
参考文献：
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[2]Y.Du，et al.，ACS Appl.Mater.Interfaces，2014，6，5735.
[3]B.Zhang，et al.，ACS Appl.Mater.Interfaces，2010，2，3170.
[4]X.B.Zhao，et al.，Materials Letters， 2002，52，147.
[5]Y Du，et al.，Synthetic Metals，2012，161，2688.
中图分类号:V211.47; O241.82
文献标志码: A
Dynamic analysis on high aspect ratio composite wing
WANG Hongwei,YANG Mao
(School of Astronautics,Northwestern Polytechnical Univ.,Xi’an 710072,China)
Abstract:With the issue that structural nonlinearity has great effect on dynamic characteristics of high aspect ratio wing,the finite element modeling is built for high aspect ratio composite wing by using MSC Patran and Nastran,which is modeled as a thin-walled box beam. The effects of large deflections on dynamic characteristics of wing are studied. The computation results of composite box beam model are compared with metal box beam model. The effects of ply sequence of composite on dynamic characteristics are also discussed. The results indicate that the natural frequency of composite wing are higher than that of aluminum alloy wing,and ply sequence can influence the natural frequency of composite wing.
Key words:high aspect ratio wing; composite; box beam; finite element;MSC Patran; MSC Nastran
0 引 言
高空长航时飞行器在长期侦察监控､环境监测和通信中继等军民两用方面具有非常广阔的发展前景,因此受到世界各国越来越多的重视,现已成为各国重点发展的武器装备之一.采用大展弦比机翼布局形式的飞行器因具有高升阻比特性,所以留空时间长､航程远.因此,高空长航时飞行器大多数采用大展弦比机翼布局形式,并普遍使用轻质､高比强度和高比刚度的复合材料结构.大展弦比和柔软的机翼导致飞机在正常飞行条件下机翼产生相当大的变形(翼尖位移可达半展长的25%).在气动载荷作用下,大展弦比机翼会产生较大变形;而大变形又对气动载荷重新分布和全机性能影响很大.这种气动/结构耦合的特点使飞行器飞行速度受到限制,飞行品质受到影响,机翼的自然频率和机翼的气动弹性特性产生明显变化.大展弦比机翼显著的几何非线性特征和复合材料的各向异性特性,使一般的线性气动弹性分析不能得到比较精确的结果.[1,2]
0.1 国内研究现状
由于缺乏型号支持,国内对大展弦比机翼气动弹性研究起步较晚,在理论研究和实际工程应用上与国外先进技术有一定差距.国内在大展弦比机翼动力学和气动弹性分析方面的理论研究主要集中在结构设计､结构几何非线性的影响､气动弹性分析与优化以及气动弹性剪裁上.对于大展弦比复合材料机翼的气动弹性分析主要集中在静气动弹性分析和颤振分析[3-7]上,很少进行动态响应分析.并且,国内多数研究[4]或使用线性结构模型及气动模型,或没有考虑复合材料机翼的刚度耦合问题.建立结构模型时多使用MSC Nastran软件[3-6];建立气动模型时多采用二维Theodorsen非定常理论结合气动片条理论[3-5],虽然THEODORSEN在20世纪早期就提出该理论,但目前国内外很多分析仍在使用该理论进行气动建模;在计算非定常气动力时多采用亚音速偶极子格网法[3-5],有的还采用CFD/CSD方法[7];在颤振分析时多使用V-g法和p-k法,而p-k法更适合在颤振速度优化时使用[5].另外,国内研究[3-7]主要针对详细设计的校验以及识别主要参数的影响,采用试验模型修正,对大展弦比复合材料机翼颤振物理特性研究还不够,不能更好地指导初步设计.
0.2 国外研究现状
美国从发展“U―2”有人侦察机到目前正在服役的“全球鹰”无人侦察机,再到采用大展弦比复合材料WBT(Wing-Body-Tail)､飞翼和连翼布局的更为先进的传感器飞行器(SensorCraft)[8],在高空长航时无人机的工程应用上一直处于领先地位,在大展弦比机翼气动弹性领域的研究也达到相当高的水平.目前,其关于气动弹性的主要研究仍然是机翼的颤振分析与优化以及气动弹性剪裁问题.
直升机旋翼所处的气动环境和工作环境都比固定翼要复杂很多,气动弹性问题是旋翼动力学研究的中心问题之一.PATIL等[9-12]把对直升机旋翼的研究理论应用在大展弦比机翼上,把机翼简化成矩形薄壁复合材料盒型梁,使用Theodorsen非定常理论计算非定常气动力,使用V-g法进行颤振分析;他还把整机简化成1组悬臂梁进行气动弹性分析,把用于结构动力学分析的几何精确､混合变分方程和ONERA动力学失速模型耦合在一起;其研究结果表明,颤振速度的降低由机翼的弯曲与扭转之间的非线性耦合引起,使用复合材料剪裁可以有效消除弯扭耦合.SMITH等[13]把非线性结构梁理论和Euler方程耦合在一起,研究大展弦比机翼的气动弹性,研究结果表明线性结构下估计的翼尖弯曲和扭转变形只占非线性下的3%~5%.
1 运动方程
由文献[14]知,如果不存在外激励,则梁的无阻尼自由振动方程为分别代表材料的弹性模量､转动惯量､密度､截面积和悬臂梁的长度,即可得到悬臂梁固有频率的理论解,并将此理论解与MSC Nastran求得频率进行比较.
2 算例及结果分析
因为模态和固有频率是进行大展弦比复合材料机翼气动弹性分析与优化的基础,所以建立基于几何非线性的大展弦比复合材料机翼的结构有限元模型,分析机翼结构动力学特性,求解机翼在大变形状态下的振动模态与固有频率.研究对象是典型的全复合材料大展弦比机翼,将该大展弦比机翼简化成矩形薄壁复合材料悬臂盒型梁,算例研究一展弦比为30的长直机翼,重心位于50%弦长处.有限元建模工具为MSC Patran,由MSC Nastran进行机翼的结构模态分析和固有频率计算.
2.1 有限元建模
真实机翼结构具有无限自由度,且由各种不同力学特性的构件组成,要对结构进行分析计算必须将真实结构简化为有限自由度计算模型.分析中将大展弦比机翼简化成悬臂梁,分别建立展弦比为30的铝合金盒型梁和复合材料盒型梁模型,长为 15 m,截面尺寸见图1.选用的复合材料为T 300/5208碳/环氧(具体参数见表1),单层厚度0.25 mm,共8层,以对称形式铺层.复合材料机翼模型除了采用复合材料元素以外,其他都与金属材料一样.
2.2 固有频率计算
依据机翼与机身的连接方式,将大展弦比机翼简化成悬臂盒型梁,进而进行固有模态分析.计算出前几阶固有频率,见表2.表中同时列出铝合金机翼固有频率的理论结果.可以看出,计算结果与理论结果基本一致,说明有限元建模比较准确.
从表2可知,铝合金材料的大展弦比机翼的低阶频率较低.金属材料难以满足大展弦比机翼对于弯曲刚度和扭转刚度的要求,并且机翼结构重量很重.为了提高大展弦比机翼的各阶频率,采用T 300/5208碳/环氧复合材料进行机翼的固有特性分析,结果见表3.
由表3可知,铺层顺序为[90/45/-45/0]s的复合材料盒型梁的弯曲频率最高,所以弯曲刚度最大,进而承受弯曲能力最强;铺层顺序为[0/45/- 45/90]s 的复合材料盒型梁的弯曲频率最低,故承受弯曲能力最弱;铺层顺序为[90/45/-45/0]s的复合材料盒型梁的扭转频率最高,所以具有最大扭转刚度和最强承扭能力.显而易见,与金属材料相比较,复合材料机翼结构能够明显提高机翼低阶的固有频率,大幅度提高机翼承受弯曲和扭转的能力;同时还能减轻结构重量.复合材料不仅可以大幅度提高飞机结构效率,而且使飞机隐身/气动弹性､综合性能得到改善和提高.
3 结论与展望
以全复合材料大展弦比机翼为研究对象,以机翼为算例进行固有振动计算,将大展弦比机翼简化成悬臂盒形梁进行固有振动分析,并将复合材料机翼与金属材料机翼的各阶固有频率进行比较,同时还研究复合材料铺层顺序对机翼固有频率的影响,得到如下结论:
(1)在展弦比相同的条件下,复合材料机翼结构的各阶固有频率明显高于金属机翼结构;
(2)在展弦比不变的条件下,复合材料铺层顺序的改变可以影响机翼的固有频率,而机翼的1阶摆振频率根本没有变化.
在进一步的研究中,应建立大展弦比复合材料机翼的气动弹性模型,利用复合材料的方向可设计性,进行气动弹性剪裁,实现静､动气动弹性的优化设计.
参考文献:
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关键词：金属材料；检测方法；分析；
对金属材料成分的分析是衡量金属材料性能和质量的重要指标。针对金属材料的分析通过借助化学的、物理的很多方法进行分析和鉴定，目前采用最多的是化学分析法和光谱分析法，光谱分析法也是对金属材料检测最为准确的分析方法。
1.几种金属材料的检测
1.1针对马口铁镀层性能的检测
针对这种类型金属材料的检测有很多种方法，例如化学容量法、X射线荧光法、β射线法以及库伦法等。采用库伦法分析金属材料的原理是将金属材料作为阳极，在盐酸电解液中通过恒定的电流让马口铁的镀锡层不断熔接。因为高纯度的镀锡层、合金层以及钢基基体相对于参考电极的电位存在很大的区别，通过对熔接过程中铁电位的不断变化就可以得出金属材料溶解消耗的时间，最后计算出自身完全熔接消耗的电量，最后根据法拉第电解定量得出纯锡量以及合金锡量。
1.2Φ50mm钢管的弯曲实验
在日常中对钢管的使用和制造行业来说，他们一般不会担心钢管的拉伸性能不符合规定，他们一般担心的是钢管被弯曲的时候是会出现开裂的现象，目前我国钢管的弯曲实验主要采用的是液压弯曲试验机，这种机器不仅可以运用在钢管的弯曲实验上，还可以运用在螺纹钢以及钢板等弯曲性能实验方面。
1.3实现了显微镜视频摄像
针对金属材料的检测，MM6大型金相显微镜作为一种成本造价高的仪器，主要运用在对金属显微组织的分析，以及金属物中各类杂志的鉴别，这些分析鉴别工作一般情况喜爱需要通过拍摄的方式记录下来，然而传统记录的工具主要是胶片。要先将胶片进行感光后，在拿到暗室中经过显影、定影以及晾干处理等，最后去相印。在完成显影、定影以及烘干以后，最终才能看到照片，如果照片的效果不好的话还需要进行重新拍摄，这在很大程度上浪费了时间和精力。目前，我们通过在MM6显微镜上安装一套视频摄像装置，在运用计算机视屏采集处理技术以后，就可以轻松的在屏幕上观察到图像。信号传送到视频拷贝机中，就可以随时获取照片。这套装置的发明和实施，成功的实现了对金属材料的摄像，也为定量金相工作提供的扎实的硬件基础和保证，这里笔者要强调的是，视频照片是永远无法取代胶片照片的。
1.4对铁磁基体非磁性膜厚度的测量
最近今年，随着一些涂覆塑料、沥青涂料以及富锌涂料等在钢铁制品中的广泛运用，针对这类金属涂层厚度的检测，通过使用的是MI-NI2100型号的膜厚测量仪，通过这种仪器可以实现对膜厚的检验。
2.金属材料检测仪器方法
2.1直读光谱或者CCD光谱分析仪器
目前，从我国采用的化学分析方法来看，并不完全适合运用在合金的分析试验中。对于一些先进的实验室都是采用直读光谱仪的方式对金属材料进行分析，样品只需要进行简单的加工就可以运用在机器上进行试验，一般只需要2分钟左右的时间就可以得出分析的结果。在这里笔者特别要提出发射光谱仪，新型的发射光谱仪因为采用的是CCD技术，性能相比起来更加优越，但是目前我国市场上性能价格比最好的是金属光谱分析仪器。通过这种分析仪器可以实现对铁、镁、锌、铜、铅等金属元素以及合金的检测。在传统的发射光谱中，主要采用的是电极和金属样品之间的放电，对金属材料中的原子进行激发，原子中的电子跃迁发出的光在光学系统的作用下分光，在得到光电倍增管的接受之后转换成相应的电信号，最后经过就算机处理以后得到最终的分析结果，但是因为测量金属发出的光包含各种特征的谱线，并且这些谱线跟金属中的元素存在一一对应的关系，一些元素的含量越高，它对应的特征谱线的强度也就约强。法神光谱就是根据分析仪接收到的特征谱线之间的差异以及光的强度来确定金属材料某些元素的含量。CCD发射光谱仪传统的光谱仪在工作原理上几乎相同，但是对于光的接受方式却存在很大的差异，分光系统采用的是特制的全息平场型的衍射光栅，探测器主要是电荷耦合器件。CCD探测器主要是有一系列众多的像素构成的线针，可以分辨出4096个像元信号。跟传统的光谱仪相比，CCD发射仪具有的最大优势不仅重量轻、对外界环境要求低以及全谱接受和预装基体等多项优点。
2.2硅钢片检验
硅钢片属于重要的电工材料中的一种，被广泛的运用在了我国的生产领域中，但是因为我国的生产能力有限，在成本上也要比其他国家的同类商品要高得多，因此我国几乎每年都要从日本、韩国以及俄罗斯等国家进口。从硅钢片的分类来看，主要分为热轧和冷轧两个方面。冷轧有可以划分成晶粒取向型和无取向型两种类型。因为冷轧的硅钢片具有性能优良的有点，因此进口一般都是选择冷轧硅钢片。针对硅钢片的检验主要有强度、膜厚、密度、叠装系数、铁损、磁感强度、矫顽力等检验方法。
2.3不锈钢腐蚀实验和涂膜镀锡钢板实验
最近几年，随着国家相关部门越来越重视食品卫生，但是因为包装材料造成的食品安全隐患现象却依然时有发生，因此检验涂覆环氧酚醛涂料或其他涂料的镀锡钢板(或镀铬板)的需求已提到工作日程。根据包装食品的不同，这类材料一般要经过涂膜厚度、附着力、耐弯曲、抗冲击以及耐腐蚀等方面的实验，通过这些检验手段有助于提高罐装食品的质量，增加出口量。
2.4无损探伤检验技术
无损探伤检验技术也是技术材料常见的检测方法之一，像我们平时经常使用的压力锅等都对无损探伤具有一定的要求，在一般情况下，采用超声波等仪器对钢材内部的缺陷性质以及分布情况等进行检验，因此采用无损探伤的方式去了解和控制产品的质量具有重要意义。
3.总结
综上所述，近年来随着我国经济的快速发展，金属材料被广泛的运用到了各个领域中，针对金属材料的检测技术也随着理论基础的发展变得原来越重要，特别是在改革开放以后，目前已经成为了生产过程中一种必不可少的手段。在实际的生产运用中，可以根据方便性和可靠性的原则对金属材料进行检测。在生产领域，利用各种先进技术对金属材料进行检测可以提高生产过程的安全性。
