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一、國內外土木工程材料的發展狀況
1.發達國家土木工程材料的發展狀況
①墻體材料。發達國家由于工業和技術水平的優勢以及對墻體材料產品的性能與使用要求較高,墻體材料的發展起步較早,且在短期內迅速的發展起來。縱觀發達國家墻體材料的發展,總的特點是:產品結構合理化;生產技術高層化;生產設備大型化、規?;?;生產過程機械化、自動化。
②土木工程涂料。土木工程涂料無公害,功能全。水乳型涂料成為建筑涂料的主流。無機高分子涂料得到快速發展。
③土木工程塑料。塑料管道因質輕,、耐腐蝕、不結垢等優點,在工業發達國家已經廣泛應用于住宅建筑、工程建筑和農業中,從生產到應用技術都已成熟,已成為建筑塑料中應用量最大的品種。塑料門窗因具有氣密性好、隔熱、隔聲、防結露等優點,在國外發展很快。塑料地板是國外應用最廣泛的鋪地材料。
④土木工程防水材料。發達國家屋面防水材料以改性瀝青油氈和高分子卷材為主。改性瀝青防水卷材在美、法、意、日等國家占主導地位;高分子卷材因其優良的性能和施工簡便,污染少,應用量呈增長趨勢,并向復合化方向發展;防水涂料以橡膠為主,并向功能性方向發展高檔防水涂料生產設備正規化,除可控溫度、速度和攪拌裝置外,還有研磨、生產預處理、自動稱量、自動灌溉等裝置,設備型號功能越來越全。
2.我國土木工程材料工業與世界先進水平的主要差距
①總體水平分析
我國土木工程材料就產量來說,可以稱為世界大國。但無論是產品結構、產品品種、檔次、質量、性能、配套水平,還是工藝,技術裝備,管理水平等均與世界先進水品相差甚遠,是一個“大而不強”,甚至是“大而落后”的典型產業。
土木工程裝飾裝修材料雖然起步較晚,但起點較高,因此,相對與其他幾類材料而言,水平較高,與世界先進水平差距不很突出。
在防水材料方面,雖然國際市場上現有的主要產品國內都有生產,但先進產品的量并不大,而且生產技術和裝備水平都十分落后。
在保溫材料方面,無論就其產品結構還是技術水平等方面的差距都很大。
②土木工程材料工業與世界先進年水平的差距
我國是墻體材料的生產大國,但又是粘土磚的生產王國,就整體而言,與世界先進水平差距很大。主要表現在:產品落后,結構很不合理。裝備陳舊落后、機械化程度低、勞動生產率低、產品強度低、質量差。
二、土木工程材料的發展趨勢
隨著科學技術的進步和建筑工業發展的需要,一大批新型土木工程材料應運而生,而社會的進步、環境保護和節能降耗及建筑業的發展,又對土木工程材料提出了更高的要求。因而,今后一段時間內,土木工程材料將向以下幾個方向發展。
①復合化。單一的材料往往難以滿足要求,復合材料應運而生。所謂復合技術是將有機和有機、有機和無機、無機和無機材料在一定的條件下,按適當的比例復合。然后經過一定的工藝條件有效地將幾種材料的優良性結合起來,從而得到性能優良的復合材料。
②多功能化。隨著人們生活水平的提高,對材料的功能的要求越來越高,要求新型材料從單一功能向多功能方向發展。即要求材料不僅要滿足一般的使用要求,還要求兼具呼吸、電磁屏蔽、防菌、滅菌、抗靜電、防射線、防水、防霉、防火、自潔智能等功能。
③節能化、綠色化?,F代人們要求材料不但有良好的使用功能,還要求材料無毒、對人體健康無害、對環境不會產生不良影響,即綠色土木工程材料。所謂綠色土木工程材料主要是指這些材料資源能源消耗低,,大量利用地方資源和廢棄資源;對環境對人體友好,能維持生態環境的平衡;同時,可以循環利用。
④輕質高強化。輕質主要指材料多孔、體積密度小。高強主要指材料強度不小于60MPa。
⑤工業化生產。工業化生產主要是指應用先進施工技術,采用工業化生產方式,產品規范化、系列化。這樣,材料才能具有巨大市場潛力和良好發展前景。
三、土木工程材料發展的設想
隨著社會的進步和科學技術的不斷提高,上海世博會各國世博館展示給大家的不再遙不可及,土木工程材料一定會多功能化,智能化,節能化。如中國館的60米觀景平臺四周采用特制的透光型“雙玻組件”太陽能電池板,用這種“雙玻組件”建成的玻璃幕墻,既具有傳統幕墻的功能,又能夠將陽光轉換成清潔電力,一舉兩得。
關鍵詞:土木工程材料,發展趨勢
0引言
隨著人類文明及科學技術的發展,土木工程材料的不斷進步與改善?,F代土木工程中,盡管傳統的土、石等材料的主導地位已逐漸被新型材料所取代。目前,水泥混凝土、鋼材、鋼筋混凝土已是不可替代的結構材料;新型合金、陶瓷、玻璃、有機材料及其他人工合成材料各種復合材料等在土木工程折中占有愈來愈重要的位置。
1 土木工程材料現狀及要求
與以往相比,當代土木工程材料的物理力學性能也已獲得明顯改善,隨著現代陶瓷與玻璃的性能改進,其應用范圍也有明顯的變化。例如水泥和混凝土的強度、耐久性及其他功能均有所改善。隨著現代陶瓷與玻璃的性能改進,其應用范圍與使用功能已經大大拓寬。此外,隨著技術的進步,傳統的應用方式也發生了較大變化現代施工技術與設備的應用也使得材料在工程中的性能表現比以往好為現代土木工程的發展奠定了良好的物質基礎。盡管目前土木工程材料在品種與性能上已有很大的進步,但與人們對于其性能要求的期望值還有較大差距。首先工程中的性能表現比以往好為現代土木工程的發展奠定了良好的物質基礎。盡管目前土木工程材料在品種與性能上已有很大的進步,但與人們對于其性能要求的期望值還有較大差距。
1.1 從土木工程材料的來源來看
鑒于土木工程材料的用量巨大,尤其在應用方面,經過長期使用的不斷累積,單一品種或數個品種的原材料來源已不能滿足其持續不斷的發展的需求。尤其是歷史發展到今天,以往大量采用的粘土磚瓦和木材等已經給社會的可持續發展帶來了沉重的負擔。論文參考網。從另一方面來看,由于人們對于各種建筑物性能的要求不斷提高,傳統建筑材料的性能也越來越不能滿足社會發展的需求。為此,以天然材料為主要材料的時代即將結束,取而代之的將是各種人工材料,這些人工材料將會向著再生化、利廢化、節能化和綠色化等方向發展。
1.2 從土木工程對材料技術性能要求的方面來看
技術性能的要求也越來越多,各種物理性能指標的要求也越來越高,從而表現為未來建筑材料的發展具有多功能和高性能的特點。具體來說就是材料向著輕質高強、多功能、良好的工藝性和優良耐久性的方向發展。
1.3 從土木工程材料應用的發展趨勢來看
為滿足現代土木工程結構性能和施工技術的要求,材料應用也向著工業化的方向發展。例如,水泥混凝土等結構性能向著預制化和商品化的方向發展,材料向著半成品或成品的方向延伸,材料的加工、貯存、使用、運輸及其他施工技術的機械化、自動化水平不斷提高,勞動強度逐漸下降。這不僅改變著材料在使用過程中的性能表現,也逐漸改變著人們對于土木工程使用的手段和觀念。
2新型土木工程材料——綠色建材
土木工程材料行業對資源的利用和對環境的影響都占據著重要的位置,在產值、能耗、環保等方面都是國民經濟中的大戶,為了保證源源不斷地為工程建設提供質量可靠的材料,避免新型材料的生產和發展對環境造成危害,因此“綠色建材”應運而生。目前正在開發的和已經開發的綠色建材和準綠色建材主要以下幾種:
第一、利用廢渣類物質為原料生產的建材,這類建材以廢渣為原料生產磚、砌塊、材板及膠凝材料,其優點是節能利廢,但仍需依靠科技進步,繼續研究和開發更為成熟的生產技術,使這類產品無論是成本上,還是性能方面真正能達到綠色建材標準。
第二、利用化學石膏生產的建材產品,用工業廢石膏代替天然石膏,利用先進的生產工藝和技術可生產各種土木建筑材料產品。這些產品具有石膏的許多優良性能,開辟石膏建材的新來源,并且消除了化工廢石膏對環境的危害,符合可持續發展戰略。
第三、利用廢棄的有機物生產的建材產品,以廢塑料、廢橡膠及廢瀝青等可生產多種土木工程材料,如防水材料、保溫材料、道路工程材料及其他室外工程材料。這些材料消除了有機物對環境的污染,還節約了石油等資源,符合在資源可持續發展方面的基本要求。
第四、利用各種代木材料,用其他廢料制造的代木材料在生產使用中不會有害人的身體健康,利用高興技術使其成本和能耗降低,將是未來綠色建材的主要發展方向。
第五、利用來源廣泛的地方材料為原料,利用高科技生產的低成本健康建材,不同的地區都可能有來源豐富、不同種類的地方材料,根據這些地方的性質和特點,利用現代技術,可生產各種性能的健康材料。如某些人造石材、水性涂料、某些復合性材料也是綠色建材的發展方向。
3 土木工程材料的發展趨向
眾多現象表明進入21世紀以后,在我國甚至是全世界范圍內,土木工程材料的發展應具有以下的一些趨向:
研制高性能材料,例如研制輕質、高強、高耐久性、優異裝飾性和多功能的材料,以及充分利用和發揮各種材料的特性,采用復合技術,制造出具有特殊功能的復合材料。
充分利用地方材料,盡量減少天然資源,大量使用尾礦、廢渣、垃圾等廢棄物作為生產土木工程材料的資源,以及保護自然資源和維護生態環境的平衡。論文參考網。
節約能源,采用低能耗、無環境污染的生產技術,優先開發、生產低能耗的材料以及能降低建筑物使用能耗的節能型材料。論文參考網。
材料生產中不得使用有損人體健康的添加劑和顏料,如甲醛、鉛、鎘、鉻及其化合物等,同時要開發對人體有益的材料,如抗菌、滅菌、除臭、除霉、防火、調溫、消磁、防輻射、抗靜電等。
產品可循環在再生和回收利用,無污染廢棄物,以防止二次污染。
總結:總而言之,土木工程材料往往標志一個時代的特點。土木工程材料的發展的過程是隨著社會生產力一起進行的,它和工程技術的進步有著不可分割的聯系。工程中選材料時通過對環境的影響對后來人的影響來決定土木工程材料的好換,在未來,基于材料原有的性質的基礎上,“可持續發展”將是衡量建筑工程的一把尺子。
參考文獻:
[1]《土木工程材料》中國建材工業出版社 王福川著
[2]《土木工程材料》重慶大學出版社 彭小芹主編
[3]《土木工程材料》武漢理工大學出版社 陳志源、李啟令主編
[4]《土木工程概論》武漢理工大學出版社 羅福午著
[5]《土木工程材料》天津大學出版社 閻西康、趙方冉、伉景富、韓龍軍
【關鍵詞】土木工程材料 發展趨勢
一、土木工程材料要求
材料強度,能夠安全的承受荷載;材料自身的重量以輕為宜(即表觀密度較?。?,以減少下部結構和低級的負載;具有與使用環境相適應的耐久性,以減少維修費用;用于裝飾的材料,應能美化建筑,產生一定的藝術效果;用于特殊部位的材料,應具備相應的特殊功能,例如屋面材料能隔熱、防水,樓板和內墻材料能隔聲。
二、土木工程材料的更新換代
土木工程材料的用量巨大,以往大量采用的粘土磚瓦和木材等已經給社會的可持續發展帶來了沉重的負擔。從另一方面來看,由于人們對于各種建筑物性能的要求不斷提高,傳統建筑材料的性能也越來越不能滿足社會發展的需求。為此,以天然材料為主要材料的時代即將結束,取而代之的將是各種人工材料,這些人工材料將會向著再生化、利廢化、節能化和綠色化等方向發展。,為了保證源源不斷地為工程建設提供質量可靠的材料,避免新型材料的生產和發展對環境造成危害,因此“綠色建材”應運而生,綠色建材,又稱生態建材、環保建材,其含義是指:采用清潔的生產技術,少用天然資源,大量使用工業或城市固體廢棄物和植物秸稈,所生產的無毒、無污染、無放射性、有利于環保和人體健康的土木工程材料。發展綠色建材是一項長期的戰略任務,符合可持續發展的戰略方針,既滿足現代人安居樂業、健康長壽的需要,又不損害后代人的更大需求能力和利益。
三、綠色建材的發展趨勢
目前正在開發的和已經開發的綠色建材和準綠色建材主要以下幾種:
第一、利用廢渣類物質為原料生產的建材,這類建材以廢渣為原料生產磚、砌塊、材板及膠凝材料,其優點是節能利廢,但仍需依靠科技進步,繼續研究和開發更為成熟的生產技術,使這類產品無論是成本上,還是性能方面真正能達到綠色建材標準。
第二、利用化學石膏生產的建材產品,用工業廢石膏代替天然石膏,利用先進的生產工藝和技術可生產各種土木建筑材料產品。這些產品具有石膏的許多優良性能,開辟石膏建材的新來源,并且消除了化工廢石膏對環境的危害,符合可持續發展戰略。
第三、利用廢棄的有機物生產的建材產品,以廢塑料、廢橡膠及廢瀝青等可生產多種土木工程材料,如防水材料、保溫材料、道路工程材料及其他室外工程材料。這些材料消除了有機物對環境的污染,還節約了石油等資源,符合在資源可持續發展方面的基本要求。
第四、利用各種代木材料,用其他廢料制造的代木材料在生產使用中不會有害人的身體健康,利用高興技術使其成本和能耗降低,將是未來綠色建材的主要發展方向。
第五、利用來源廣泛的地方材料為原料,利用高科技生產的低成本健康建材,不同的地區都可能有來源豐富、不同種類的地方材料,根據這些地方的性質和特點,利用現代技術,可生產各種性能的健康材料。如某些人造石材、水性涂料、某些復合性材料也是綠色建材的發展方向。
四、總結
總而言之,土木工程材料往往標志一個時代的特點。土木工程材料的發展的過程是隨著社會生產力一起進行的,它和工程技術的進步有著不可分割的聯系。工程中選材料時通過對環境的影響對后來人的影響來決定土木工程材料的好換,在未來,基于材料原有的性質的基礎上,“可持續發展”將是衡量建筑工程的一把尺子。
參考文獻:
[1]王福川.土木工程材料[M].中國建材工業出版社,2011.
關鍵詞:土木工程;材料;發展
中圖分類號:TU753文獻標識碼:A
一、新興工程材料的開發
二十世紀下半葉以來,全球的生存環境問題日益惡化:人炸性的增長,資源日益匱乏,森林銳減,河流湖泊干枯,土地沙化,地球臭氧層遭破壞等等。1992年6月,聯合國在巴西里約熱內盧召開了“環境與發展”世界首腦會議,會議通過了“21世紀議程”,確認了“可持續發展”戰略方針。
目前我國正在開發的和已經開發的綠色建材和準綠色建材主要以下幾種:
(一)利用廢渣類物質為原料生產的建材,這類建材以廢渣為原料生產磚、砌塊、材板及膠凝材料,其優點是節能利廢,但仍需依靠科技進步,繼續研究和開發更為成熟的生產技術,使這類產品無論是成本上,還是性能方面真正能達到綠色建材標準;
(二)利用化學石膏生產的建材產品,用工業廢石膏代替天然石膏,利用先進 的生產工藝和技術可生產各種土木建筑材料產品。這些產品具有石膏的許多優良性能,開辟石膏建材的新來源,并且消除了化工廢石膏對環境的危害,符合可持續發展戰略;
(三)以廢棄的有機物生產的建材產品,以廢塑料、廢橡膠及廢瀝青等可生產多種土木工程材料,如防水材料、保溫材料、道路工程材料及其他室外工程材料。這些材料消除了有機物對環境的污染,還節約了石油等資源,符合在資源可持續發展方面的基本要求;
(四)各種代木材料,用其他廢料制造的代木材料在生產使用中不會有害人的身體健康,利用高興技術使其成本和能耗降低,將是未來綠色建材的主要發展方向;
(五)以來源廣泛的地方材料為原料,利用高科技生產的低成本健康建材,不同的地區都可能有來源豐富、不同種類的地方材料,根據這些地方的性質和特點,利用現代技術,可生產各種性能的健康材料。如某些人造石材、水性涂料、某些復合性材料也是綠色建材的發展方向。
二、這一現象表明了進入21世紀以后,在我國甚至是全世界范圍內,土木工程材料的發展應具有以下的一些趨向:
(一)研制高性能材料,例如研制輕質、高強、高耐久性、優異裝飾性和多功能的材料,以及充分利用和發揮各種材料的特性,采用復合技術,制造出具有特殊功能的復合材料;
(二)充分利用地方材料,盡量減少天然資源,大量使用尾礦、廢渣、垃圾等廢棄物作為生產土木工程材料的資源,以及保護自然資源和維護生態環境的平衡;
(三)節約能源。采用低能耗、無環境污染的生產技術,優先開發、生產低能耗的材料以及能降低建筑物使用能耗的節能型材料;
(四)材料生產中不得使用有損人體健康的添加劑和顏料,如甲醛、鉛、鎘、鉻及其化合物等,同時要開發對人體有益的材料,如抗菌、滅菌、除臭、除霉、防火、調溫、消磁、防輻射、抗靜電等;
(五)產品可循環在再生和回收利用,無污染廢棄物,以防止二次污染。
與以往相比,當代土木工程材料的物理力學性能也已獲得明顯改善;隨著現代陶瓷與玻璃的性能改進,其應用范圍也有明顯的變化。例如水泥和混凝土的強度、耐久性及其他功能均有所改善;隨著現代陶瓷與玻璃的性能改進,其應用范圍與使用功能已經大大拓寬。此外,隨著技術的進步,傳統的應用方式也發生了較大變化現代施工技術與設備的應用也使得材料在工程中的性能表現比以往好為現代土木工程的發展奠定了良好的物質基礎。盡管目前土木工程材料在品種與性能上已有很大的進步,但與人們對于其性能要求的期望值還有較大差距。
從土木工程材料的來源來看,鑒于土木工程材料的用量巨大,尤其在應用方面,經過長期使用的不斷累積,單一品種或數個品種的原材料來源已不能滿足其持續不斷的發展的需求。尤其是歷史發展到今天,以往大量采用的粘土磚瓦和木材等已經給社會的可持續發展帶來了沉重的負擔。從土木工程對材料技術性能要求的方面來看,技術性能的要求也越來越多,各種物理性能指標的要求也越來越高,從而表現為未來建筑材料的發展具有多功能和高性能的特點。具體來說就是材料向著輕質高強、多功能、良好的工藝性和優良耐久性的方向發展。
今后土木工程材料必將需要在原材料方面最大限度的節約有限資源,充分利用可再生資源技工農業廢料;在生產工藝上要大力引進現代技術,改造或淘汰陳舊設備,降低原材料及能源消耗,減少環境污染;在性能方面要力求輕質高強耐久多功能及結構功能智能一體化;在產品形式方面積極發展預制技術,逐步提高構件化、單元化的水平;加緊具有自感知、自調節、自修復功能的土木材料的開發研制;展開各種機敏或智能材料在土木工程正好應用的研究??偠灾覀儨y繪工作者用測繪儀器丈量世界,我們選材料時通過對環境的影響對后來人的影響來決定土木工程材料的好換,在未來,基于材料原有的性質的基礎上,“可持續發展”將是所有土木人心中的一把尺子。
參考文獻:
[1] 楊靜.建筑材料[M].北京:中國水利水電出版社,2004.
[2] 劉之洋,王連廣.鋼與混凝土組合結構[M].沈陽:東北大學出版社,2000.
[3] 趙鴻鐵.鋼與混凝土組合結構[M].北京:科學出版社,2001.
[4] 張光磊.新型建筑材料[M].北京:中國電力出版社,2008.
作者簡介:
關鍵詞:金屬材料;表面工程;發展與應用
Abstract: Surface engineering technology is one of the key technologies in the 21 st century, and ithas been maintained a fast rate of development from the 1980 s. This technology is used widely in scientific research and production,and received good benefits. This paper briefly summarizes the characteristics ,application and development of the surface modification processing, surface coating plating/layer technology and the build-up welding technique in metal material surface engineering technologies.
Key Words: Metal material, Surface engineering, Application and development
中圖分類號:F416.41文獻標識碼:A 文章編號:
引言
表面工程學是一門涉及材料科學、冶金技術、機械工程等眾多領域的綜合學科,包括表面科學理論、表面工程技術、表面工程技術設計、表面分析與檢測技術、表面質量與工藝過程控制工程、表面工程管理與經濟分析等幾個方面[1]。其中表面工程技術是和生產實踐聯系最為密切的,同時也代表著生產技術水平的高
低??茖W技術的發展和進步對生產設備與儀器提出了更高的要求,復雜多變的工
況考驗著材料性能的優劣,必須在保證經濟性前提下,綜合運用各種高新技術提高和改善金屬材料性能。
表面工程技術是利用科技手段對材料表面進行處理,通過改變材料表面和
亞表面的成分、微觀組織結構以此來改善和提高其性能,滿足使用要求。金屬零件在使用過程中的破壞往往是從表面開始的,或因接觸介質的化學腐蝕,或高溫環境的氧化和熔化,或摩擦工況及磨料介質中的磨損,或復雜受力下的彎曲、扭轉、拉壓或剪切。因此,強化表面成為抵抗此類破壞的第一道防線。近年來,表面改性處理、表面涂鍍/層技術和堆焊表面改性技術因其不同的優點在表面工程技術領域迅速發展。
1 表面改性技術
表面改性技術包括以噴丸強化、輥壓強化為代表的表面強化技術,以各種氧化、鈍化成膜的化學轉化膜技術,化學氣相沉積技術(CVD)與等離子束、激光束等高能束的表面處理技術。表面改性技術是借助外在介質改善材料的表面性能,不對原材料添加任何化學元素,改性后的材料表面不存在化學元素的增減,只是成分的比例和組織結構發生變化。因此,該技術相對于涂鍍(層)技術和堆焊表面改性技術要工藝簡單,只需控制好過程參數即可。不同的工況環境對材料的要求也不同,應根據具體的實際需求選擇處理工藝。
1.1化學轉化膜技術
該技術經過近些年的發展已經實現了不僅在金屬材料表面成膜,而且可在陶瓷等非金屬表面成膜,膜的厚度也在向著更優更薄的方向發展。如各種碳化鈦超導陶瓷薄膜系多晶或外延單晶薄膜、抗高溫大功率的半導體用金剛石薄膜以及各種光電子薄膜和集成光學薄膜。鋁及其合金的表面改性技術大多采用的是表面成膜技術,在表面形成耐磨、耐蝕、多孔、結合性強的高性能薄膜。目前鋁合金表面的改性技術主要有:電化學氧化法、化學轉化法、微弧氧化技術、等離子注入表面改性、冷噴涂技術、稀土轉化膜和激光處理等[2]。
1.2高能束表面改性技術
高能束表面改性技術是運用高能束熱源,添加或不加化學元素,對材料表面及亞表面進行重熔或熔覆處理,形成滿足使用要求的高性能表層。所謂的高能束(High Energy Density Beam------HEDB)即高能量密度的束流,包括激光束、電子束、等離子束[3],與傳統熱源相比較,高能束具有獨特的優點:1、能量更加集中,因此熱效率高;2、方向性更強;3、易于實現精確控制;4、屬于綠色能源,不易造成浪費。高能束的諸多優點使得它在傳統技術工業、聚合物、生物醫用材料、制備納米材料等各個領域得到廣泛的應用[4]。激光重熔、等離子重熔、激光表面熔覆、激光表面合金化等高能束表面改性技術在各行業得到飛速發展。
高能束作為新型能源在表面改性技術中的應用,給表面工程學科帶來了大發展,必將是倡導節約能源降低能耗的21世紀快速發展的能源之一。表面改性處理改善金屬材料的使用性能與組織、硬度和耐磨性的改變有關,而各項改變的量和質決定于材質和高能束熱源。不同材料在具體的過程中還受到諸如掃描速度、掃描間距、電流、電壓等工藝條件選擇的影響。通常,輸入材料表面的高能束熱量越大,材料的散熱能力越強,則獲得的性能改善層深度越大,材料表面組織與原始組織差別越大。具體行業領域中的應用還需根據實際情況選擇高能束熱源類型和實際生產中合適的工藝參數。
2表面涂鍍/層技術
古典技術與現代技術相結合在材料表面形成一層或多層同質或異質層的技術稱為表面涂鍍/層技術。該技術包括在材料表面電鍍耐磨、耐蝕、耐高溫等優異性能的單層或復合表層、非晶態鍍層的電鍍技術;有機涂層技術、熱噴涂技術、物理氣相沉積技術等。
2.1熱噴涂技術
熱噴涂技術是一種重要的表面工程技術,通過在材料表面噴涂保護層、強化層和裝飾層來實現抗磨、耐熱、耐蝕、絕緣和導光等特[5]。熱噴涂技術作為一種表面強化和防護工藝如今已日漸成熟,從單一的表面強化層發展到及產品失效分析、表面預處理、噴涂材料、噴涂設備選擇、噴涂工藝確定、涂層系統設計和噴涂層后期加工為一體的系統工程。該技術由條件要求極高的宇航工業開始,如今已深入發展到民用工業的各個行業[6]。
熱噴涂技術包括火焰噴涂、等離子噴涂、電弧噴涂等。電弧噴涂效率高、涂層結合力強、生產效率高且能適合各種復雜環境,因此在市場上的份額較大。噴涂材料離子的溫度和速度對涂層的性能影響較大,由此而生的超音速等離子熱噴涂技術近年來在國際上發展迅速。火焰噴涂根據涂層材料的種類不同分為線材火焰噴涂和絲材火焰噴涂技術。該技術是利用火焰將材料先熔化然后形成涂層,之后再用火焰加熱涂層,可以使基層與涂層材料間達到冶金結合,對于高溫下承受熱沖擊的高溫磨具處理尤為重要[7]。
【關鍵詞】寬口徑材料成型 控制工程 發展 要求
材料成型及控制工程本科專業是教育部1998年進行高等院校專業調整時新設立的一個專業.該專業涵蓋了原來的部分機械類專業和部分材料類專業。材料成型及控制工程專業的設置旨在培養適應國家經濟建設需要的德、智、體、美等方面全面發展的、具備機械科學、材料科學、自動化及計算機基礎知識和應用能力,能夠在材料加工原理、材料成形過程自動控制、成形工藝過程及裝備設計及先進材料工程領域進行科學研究、技術開發、設計制造、生產組織管理,具有創新精神和實踐能力的科學研究類型或工程技術和管理類型的高級人才。
高校經歷了十多年的反復調整、建設與實踐,一些涉及材料成型及控制工程專業培養與發展的問題得到逐步深入的探討.使我們在堅持加強基礎知識,擴展適應領域,進行寬口徑的通才式培養模式的基礎上,逐步明確了根據自身的條件和特點,根據國家、特別是區域經濟發展的特點和需求來培養材料成型及控制工程的專業人才。
一、寬口徑的“材料成型及控制工程”符合社會經濟發展的要求
材料成型及控制工程專業是對原本按行業領域和材料加m m序設置專業的一次改革.對我們學校來講這種改革是一種自上而下的。首先由教育部頒布專業目錄,我們再根據新的專業內涵制定寬口徑的培養方案,按照新的培養方案進行教學組織和實施,培養符合寬口徑的專業人才。經歷了十多年的專業建設與實踐,我們認為,這一專業教育的改革客觀上適應了經濟建設和社會發展的需求,這主要體現在2個方面。
(1)新產品、新技術、新工藝的飛速發展。對應于原窄口徑專業培養模式下的工業企業,其生產的產品更新換代非常緩慢,產品品種單調.一種規格型號的產品甚至連續生產幾十年.企業的工程技術人員按照有限技術和工藝模式安排加工和生產.常常只需熟悉和掌握一種工序足矣。隨著社會經濟的飛速發展,企業產品的更新速度加快,在學科發展和交叉的帶動下,新技術、新工藝大量涌現。這要求企業的工程技術人員具有更強的創新能力.更多地熟悉和掌握產品的各道生產加工藝。
(2)學生的適應性得到加強。目前學生就業不再是在原鑄、鍛、焊等相關老專業設置時按行業不同、實行專業對口、學以致用的訂單式培養,而是一種雙向選擇。材料成型及控制工程專業涵蓋鑄、鍛、焊等相關專業,學生在一定程度上可以根據自己的偏好,專業基礎知識的掌握程度選擇就業的專業。寬口徑的材料成型及控制工程專業在滿足市場需求的基礎上,較大程度地兼顧了學生的個體發展,拓寬了學生興趣、愛好的發展空間,體現了以人為本。
二、寬口徑的材料成型及控制工程應與學校特點和區域經濟特色相結合
雖然國內各高校在建立材料成型及控制工程專業時的基礎不盡相同,在該專業設置初期,無論是研究型大學、教學研究型大學或是普通院校,在培養目標定位上高度一致。這種高度一致,不能滿足市場對各類人才的需求,同時也不利于學校特色的發揮。
長江大學工程技術學院材料成型及控制工程專業建立初期.在專業課程設置上涵蓋了原鑄、鍛、焊的專業主要課程,并不設置專業方向,其初衷是厚基礎、寬專業。經過幾年的實踐,我們發現這種設置對原有的基礎考慮不足,沒有注重特色發展。在原鑄、鍛、焊3個專業的“鍛”方向上,我校無論師資還是教學實驗設備都比較薄弱,即使在我校的工業訓練中心,塑性成型加工手段也是不足的。與“鍛”不同,“鑄”、“焊”兩個方向上,我們的師資較強,教學實驗設備儀器較為齊全,專業教師承擔的研究課題也主要涉及“鑄”、“焊”兩個方向。
三、寬口徑的材料成型及控制工程對專業教師的要求
材料成型及控制工程專業設置以后.在專業課程設置上.最突出的問題是《材料成型理論》、《材料成型工藝》課程。多數學校的做法是,將原鑄、鍛、焊等相關專業中分別設置的專業理論課程和專業工藝課程整合壓縮為《材料成型理論》、《材料成型工藝》。雖然材料成型及控制工程專業已建立十多年了.但其專業課程教師還基本是原鑄、鍛、焊等相關窄口徑專業培養模式下培養的,因此,各校的《材料成型理論》或《材料成型工藝》課程大都分為幾個部分,由多個教師共同承擔.這種授課方式影響到課程的內在聯系性和教學上的連貫性。我們認為,隨著材料成型及控制工程專業的建立,對專業課教師也應提出新的要求。學生的專業面加寬、適應性增強,原專業體制下培養出的教師不應還守著“鑄造”或“焊接”的有限知識面.也應加寬自己的知識面。由于《材料成型理論》、《材料成型工藝》是在精簡、壓縮原“鑄”、“鍛”、“焊”課程的內容,更突出了3者的基本原理、基礎工藝,專業課教師應該掌握和熟悉所有這些內容,一位材料成型及控制工程專業教師應能很好承擔《材料成型理論》或《材料成型工藝》課程。
關鍵詞:裝飾工程;新材料;新工藝;發展;綜述
在世界建筑體系中,中國古代建筑是源遠流長的獨立發展的體系。該體系早在3000多年前的殷商時期就已初步形成,其風格優雅,結構靈巧。中國古代建筑的發展大致經歷了原始社會、商周、秦漢、三國兩晉南北朝、隋唐五代、宋遼金元、明清7個時期。直至20世紀,始終保持著自己獨特的結構和布局原則,而且傳播、影響到其他國家。那么對于裝飾材料來說,同樣是與建筑的發展隨之發展起來的。
總體說來,中國古代皇家建筑是以白色臺基、紅墻黃瓦呼應藍天綠樹,原色的對比十分強烈。而暖色的建筑與冷色的檐下彩畫又構成色彩的冷暖對比,整體色彩格調顯得富麗堂皇。而古代民居則以白墻、灰瓦,綠色和粟色的梁架與自然環境形成了鮮明的色彩對比,顯出自然質樸和秀麗淡雅的色彩格調。對建筑裝飾材料來說其發展也同建筑事業的發展而相應的有所提高和創新,這不僅僅是當時建筑裝飾行業的一個有力代表而且基于中國建筑事業的發展可以提煉出對后世影響較為可靠的信息和根據[1]。
可見,裝飾材料的發展與建筑的發展密切相關,同時又收到科技進步和經濟、社會等各方面的影響;在當前多元化發展的背景下,新材料新工藝的出現,能夠更大化地滿足人們多元化的需求。
一 裝飾工程新材料新工藝的內涵探析
1.裝飾工程新材料新工藝的概念
所謂新材料主要是指新近發展的或正在研發的性能超群的一些材料,具有比傳統材料更為優異性能的一類材料。新材料新技術則是按照人的意志,通過物理研究、化學研究、材料設計、材料加工、試驗評價等一系列研究過程,總結創造出能滿足各種需要的新型材料的技術。新材料新技術既是當代裝飾行業的重要的組成部分同時又是發展裝飾行業的重要突破口,新材料的研發和使用,新技術的創新和應用都是至關重要的,這兩點不僅僅是我們設計者要提高認識的,同樣對于施工單位以及材料的研發單位都是非常重要的。
2.裝飾工程新材料新工藝的性質
所有的裝飾材料都具有自身的性質特點但對于新型的裝飾材料的具有更為重要的特點。因為在提倡節能環保的今天,優質新型的裝飾材料是經過多年研究的成果,并且也在多年裝飾施工歷程中總結提煉出的較為合理達標的裝飾材料。新型材料在節能環保方面的優勢較為明顯,隨著人們對裝飾材料性能與結構的研究與認識,裝飾材料的基本本質已被人們掌握,并通過新工藝、新技術等技術手段,在日益成熟的現代材料設計理論的指導下,可以創造出更多性能更好的新型裝飾材料。歸納總結,除具有傳統材料的優良性質,新型裝飾材料還具有安裝省工省時、節能環保等性質。
二 裝飾工程新材料新工藝的特點及表現形式
1.裝飾工程新材料新工藝的特點
新材料新工藝在如今的施工項目中發揮出其性質特點。主要體現在:(1)新材料新工藝既是傳統材料與工藝的延續,同時也是研發新材料推廣新技術以達到改善傳統材料和工藝的目標。(2)隨著高新技術的發展,新材料與傳統材料產業結合日益緊密,產業結構已呈現出橫向擴散的特點。傳統材料產業正向新材料產業逐漸拓展,世界上很多著名的新材料生產加工企業都同時利用早期積累的大規模生產技術,生產力以及充足的貨幣資金投入新材料的研發和加工生產領域。這是歷史必然的發展規律。(3)基于建設市場的興盛發展,市場對于新材料的需求極為旺盛,同時也就形成了產業規模的急劇擴大,隨著社會科學技術的進步和新興產業的快速發展,對新材料需求的種類和數量都大大的增加了,新材料的市場需求前景十分看好。(4)新材料發展與生態環境及資源的協調性倍受人們關注,在高速發展世界經濟的前提下,各國目前都不得不面對資源、環境和人口的巨大壓力,世界各國都在不斷加大綠色環境材料及其相關領域材料的研發的力度,政府可以通過政策、資金等方面都給予最大的支持。在目前經濟全球化日益加強的背景下,能否在世界不同的地方對同一材料采用相同的標準把關是至關重要的。各國材料及其產品數據標準不一致將會引起混亂??梢灾苯訉е碌托Р⒃黾映杀?,不利于市場應用的國際化。因此對材料的使用者和供應商用說,不同的國家以相同方式測試材料特性是非常重要的、對于市場上的新材料,這種要求尤其強烈。
材料的生態環境化是材料及其產業在資源和環境問題制約下滿足經濟可承受性、實現可持續發展的必然選擇。開發新材料將更加重視從生產到使用的全過程對環境的影響,資源保護、生產制備過程的污染和能耗、使用性能和回收再利用的問題。生態環境材料的三個特征是優異性能并節省資源、減少污染和再生利用。目的是實現資源、材料的有機統一和優化配置,達到資源的高度綜合利用以獲得最大的資源效益和環境效益,為形成循環型社會的材料生產體系奠定基礎。新材料向多功能、智能化方向發展,開發與應用聯系更加緊密。21世紀,新材料材料技術的突破將在很大程度上使材料產品實現智能化、多功能化、環保、復合化、低成本化、長壽命及按用戶進行訂制。這些產品會加快信息產業和生物技術的革命性進展,也能夠給制造業、服務業及人們生活方式帶來重要影響。總體來說,新材料的發展正從革新走向革命,開發周期正在縮短,創新性已經成為新材料發展的靈魂。
同時新材料的開發與應用聯系更加緊密,針對特定的應用目的開發新材料可以加快研制速度,提高材料的使用性能,便于新材料迅速走向實際應用,并且可以減少材料的“性能浪費”,從而節約了資源。
2.裝飾工程新材料新工藝的表現形式
(1)裝飾工程新材料新工藝的美學表現
對于新材料新工藝的美學表現來說。新材料的應用是比傳統材料具有優勢的材料。新材料的設計制造上是采用較為先進的工藝制作的,也同時是經過多年的推敲研發而成的材料,美感上是具有很強的優勢的[2]。首先是在視覺上,新材料的研發及工藝使其在視覺美感上很突出;其次是在觸覺上,新材料是的觸感上是具有強勢的,用色慎重而大膽[3]。
(2)裝飾工程新材料新工藝的功能表現
新材料按性能特征可分為新型結構材料和新型功能材料兩大類:結構材料是以力學性能為基礎的材料,用于制造各種結構,簡單的說就是受力,因此新型結構材料主要是在物理性能改良,例如強度、延展、硬度、韌性、彈性等,或是耐熱性、抗腐蝕性;功能材料是指表現出力學性能以外的電、磁、光、生物、化學等特殊性質的材料,主要用于完成某種特殊功能。按材質則可以分為四大類:金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料和先進復合材料[4]。
三 結束語:裝飾工程新材料新工藝的應用前景
裝飾工程新材料新工藝的應用范圍是非常廣泛的,在當今高速發展的社會形式下,建筑及室內設計行業發展也同時隨之具有較快的發展,與此同時新材料新工藝的應用范圍也越來越拓展開來,在建筑行業的引領下,新材料新工藝的應用凸顯出來,新材料新工藝應用在建筑行業里的所有各項專業中,諸如:建筑及景觀工程,室內裝飾工程,給排水工程,強弱電工程計,空調系統工程,消防系統工程,監控系統工程等。由此可見,裝飾工程新材料新工藝的應用范圍和前景是非常廣闊的。
當然,由于裝飾工程新材料新工藝有其自身的特點,因此,在裝飾工程中應用新材料新工藝時,需要區別對待。對于裝飾工程新材料新工藝的應用方法來說,應根據項目可以進行較為具體的探討,不同的項目具有不同特點,其應用方法也一定是不盡相同。
參考文獻
[1] 林挺.古為中用洋為今用―淺談材料在中國現代地域性室內設計中的應用.藝術與設計(理論),2009年02期
[2] 梁建華.室內裝飾材料的應用.廣東建材,2008年第3期
[3] 建筑創作雜志社承編.國家大劇院?設計卷.天津大學出版社,2008年08月
[4] 李風.建筑室內裝飾材料.機械工業出版社,2008年03月
[5] 楊揚,宋魁彥,岳大然.淺談室內裝飾材料的裝飾作用.美與時代(上),2013年第1期