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一、国内外土木工程材料的发展状况
1.发达国家土木工程材料的发展状况
①墙体材料。发达国家由于工业和技术水平的优势以及对墙体材料产品的性能与使用要求较高,墙体材料的发展起步较早,且在短期内迅速的发展起来。纵观发达国家墙体材料的发展,总的特点是:产品结构合理化;生产技术高层化;生产设备大型化、规模化;生产过程机械化、自动化。
②土木工程涂料。土木工程涂料无公害,功能全。水乳型涂料成为建筑涂料的主流。无机高分子涂料得到快速发展。
③土木工程塑料。塑料管道因质轻,、耐腐蚀、不结垢等优点,在工业发达国家已经广泛应用于住宅建筑、工程建筑和农业中,从生产到应用技术都已成熟,已成为建筑塑料中应用量最大的品种。塑料门窗因具有气密性好、隔热、隔声、防结露等优点,在国外发展很快。塑料地板是国外应用最广泛的铺地材料。
④土木工程防水材料。发达国家屋面防水材料以改性沥青油毡和高分子卷材为主。改性沥青防水卷材在美、法、意、日等国家占主导地位;高分子卷材因其优良的性能和施工简便,污染少,应用量呈增长趋势,并向复合化方向发展;防水涂料以橡胶为主,并向功能性方向发展高档防水涂料生产设备正规化,除可控温度、速度和搅拌装置外,还有研磨、生产预处理、自动称量、自动灌溉等装置,设备型号功能越来越全。
2.我国土木工程材料工业与世界先进水平的主要差距
①总体水平分析
我国土木工程材料就产量来说,可以称为世界大国。但无论是产品结构、产品品种、档次、质量、性能、配套水平,还是工艺,技术装备,管理水平等均与世界先进水品相差甚远,是一个“大而不强”,甚至是“大而落后”的典型产业。
土木工程装饰装修材料虽然起步较晚,但起点较高,因此,相对与其他几类材料而言,水平较高,与世界先进水平差距不很突出。
在防水材料方面,虽然国际市场上现有的主要产品国内都有生产,但先进产品的量并不大,而且生产技术和装备水平都十分落后。
在保温材料方面,无论就其产品结构还是技术水平等方面的差距都很大。
②土木工程材料工业与世界先进年水平的差距
我国是墙体材料的生产大国,但又是粘土砖的生产王国,就整体而言,与世界先进水平差距很大。主要表现在:产品落后,结构很不合理。装备陈旧落后、机械化程度低、劳动生产率低、产品强度低、质量差。
二、土木工程材料的发展趋势
随着科学技术的进步和建筑工业发展的需要,一大批新型土木工程材料应运而生,而社会的进步、环境保护和节能降耗及建筑业的发展,又对土木工程材料提出了更高的要求。因而,今后一段时间内,土木工程材料将向以下几个方向发展。
①复合化。单一的材料往往难以满足要求,复合材料应运而生。所谓复合技术是将有机和有机、有机和无机、无机和无机材料在一定的条件下,按适当的比例复合。然后经过一定的工艺条件有效地将几种材料的优良性结合起来,从而得到性能优良的复合材料。
②多功能化。随着人们生活水平的提高,对材料的功能的要求越来越高,要求新型材料从单一功能向多功能方向发展。即要求材料不仅要满足一般的使用要求,还要求兼具呼吸、电磁屏蔽、防菌、灭菌、抗静电、防射线、防水、防霉、防火、自洁智能等功能。
③节能化、绿色化。现代人们要求材料不但有良好的使用功能,还要求材料无毒、对人体健康无害、对环境不会产生不良影响,即绿色土木工程材料。所谓绿色土木工程材料主要是指这些材料资源能源消耗低,,大量利用地方资源和废弃资源;对环境对人体友好,能维持生态环境的平衡;同时,可以循环利用。
④轻质高强化。轻质主要指材料多孔、体积密度小。高强主要指材料强度不小于60MPa。
⑤工业化生产。工业化生产主要是指应用先进施工技术,采用工业化生产方式,产品规范化、系列化。这样,材料才能具有巨大市场潜力和良好发展前景。
三、土木工程材料发展的设想
随着社会的进步和科学技术的不断提高,上海世博会各国世博馆展示给大家的不再遥不可及,土木工程材料一定会多功能化,智能化,节能化。如中国馆的60米观景平台四周采用特制的透光型“双玻组件”太阳能电池板,用这种“双玻组件”建成的玻璃幕墙,既具有传统幕墙的功能,又能够将阳光转换成清洁电力,一举两得。
关键词:土木工程材料,发展趋势
0引言
随着人类文明及科学技术的发展,土木工程材料的不断进步与改善。现代土木工程中,尽管传统的土、石等材料的主导地位已逐渐被新型材料所取代。目前,水泥混凝土、钢材、钢筋混凝土已是不可替代的结构材料;新型合金、陶瓷、玻璃、有机材料及其他人工合成材料各种复合材料等在土木工程折中占有愈来愈重要的位置。
1 土木工程材料现状及要求
与以往相比,当代土木工程材料的物理力学性能也已获得明显改善,随着现代陶瓷与玻璃的性能改进,其应用范围也有明显的变化。例如水泥和混凝土的强度、耐久性及其他功能均有所改善。随着现代陶瓷与玻璃的性能改进,其应用范围与使用功能已经大大拓宽。此外,随着技术的进步,传统的应用方式也发生了较大变化现代施工技术与设备的应用也使得材料在工程中的性能表现比以往好为现代土木工程的发展奠定了良好的物质基础。尽管目前土木工程材料在品种与性能上已有很大的进步,但与人们对于其性能要求的期望值还有较大差距。首先工程中的性能表现比以往好为现代土木工程的发展奠定了良好的物质基础。尽管目前土木工程材料在品种与性能上已有很大的进步,但与人们对于其性能要求的期望值还有较大差距。
1.1 从土木工程材料的来源来看
鉴于土木工程材料的用量巨大,尤其在应用方面,经过长期使用的不断累积,单一品种或数个品种的原材料来源已不能满足其持续不断的发展的需求。尤其是历史发展到今天,以往大量采用的粘土砖瓦和木材等已经给社会的可持续发展带来了沉重的负担。论文参考网。从另一方面来看,由于人们对于各种建筑物性能的要求不断提高,传统建筑材料的性能也越来越不能满足社会发展的需求。为此,以天然材料为主要材料的时代即将结束,取而代之的将是各种人工材料,这些人工材料将会向着再生化、利废化、节能化和绿色化等方向发展。
1.2 从土木工程对材料技术性能要求的方面来看
技术性能的要求也越来越多,各种物理性能指标的要求也越来越高,从而表现为未来建筑材料的发展具有多功能和高性能的特点。具体来说就是材料向着轻质高强、多功能、良好的工艺性和优良耐久性的方向发展。
1.3 从土木工程材料应用的发展趋势来看
为满足现代土木工程结构性能和施工技术的要求,材料应用也向着工业化的方向发展。例如,水泥混凝土等结构性能向着预制化和商品化的方向发展,材料向着半成品或成品的方向延伸,材料的加工、贮存、使用、运输及其他施工技术的机械化、自动化水平不断提高,劳动强度逐渐下降。这不仅改变着材料在使用过程中的性能表现,也逐渐改变着人们对于土木工程使用的手段和观念。
2新型土木工程材料——绿色建材
土木工程材料行业对资源的利用和对环境的影响都占据着重要的位置,在产值、能耗、环保等方面都是国民经济中的大户,为了保证源源不断地为工程建设提供质量可靠的材料,避免新型材料的生产和发展对环境造成危害,因此“绿色建材”应运而生。目前正在开发的和已经开发的绿色建材和准绿色建材主要以下几种:
第一、利用废渣类物质为原料生产的建材,这类建材以废渣为原料生产砖、砌块、材板及胶凝材料,其优点是节能利废,但仍需依靠科技进步,继续研究和开发更为成熟的生产技术,使这类产品无论是成本上,还是性能方面真正能达到绿色建材标准。
第二、利用化学石膏生产的建材产品,用工业废石膏代替天然石膏,利用先进的生产工艺和技术可生产各种土木建筑材料产品。这些产品具有石膏的许多优良性能,开辟石膏建材的新来源,并且消除了化工废石膏对环境的危害,符合可持续发展战略。
第三、利用废弃的有机物生产的建材产品,以废塑料、废橡胶及废沥青等可生产多种土木工程材料,如防水材料、保温材料、道路工程材料及其他室外工程材料。这些材料消除了有机物对环境的污染,还节约了石油等资源,符合在资源可持续发展方面的基本要求。
第四、利用各种代木材料,用其他废料制造的代木材料在生产使用中不会有害人的身体健康,利用高兴技术使其成本和能耗降低,将是未来绿色建材的主要发展方向。
第五、利用来源广泛的地方材料为原料,利用高科技生产的低成本健康建材,不同的地区都可能有来源丰富、不同种类的地方材料,根据这些地方的性质和特点,利用现代技术,可生产各种性能的健康材料。如某些人造石材、水性涂料、某些复合性材料也是绿色建材的发展方向。
3 土木工程材料的发展趋向
众多现象表明进入21世纪以后,在我国甚至是全世界范围内,土木工程材料的发展应具有以下的一些趋向:
研制高性能材料,例如研制轻质、高强、高耐久性、优异装饰性和多功能的材料,以及充分利用和发挥各种材料的特性,采用复合技术,制造出具有特殊功能的复合材料。
充分利用地方材料,尽量减少天然资源,大量使用尾矿、废渣、垃圾等废弃物作为生产土木工程材料的资源,以及保护自然资源和维护生态环境的平衡。论文参考网。
节约能源,采用低能耗、无环境污染的生产技术,优先开发、生产低能耗的材料以及能降低建筑物使用能耗的节能型材料。论文参考网。
材料生产中不得使用有损人体健康的添加剂和颜料,如甲醛、铅、镉、铬及其化合物等,同时要开发对人体有益的材料,如抗菌、灭菌、除臭、除霉、防火、调温、消磁、防辐射、抗静电等。
产品可循环在再生和回收利用,无污染废弃物,以防止二次污染。
总结:总而言之,土木工程材料往往标志一个时代的特点。土木工程材料的发展的过程是随着社会生产力一起进行的,它和工程技术的进步有着不可分割的联系。工程中选材料时通过对环境的影响对后来人的影响来决定土木工程材料的好换,在未来,基于材料原有的性质的基础上,“可持续发展”将是衡量建筑工程的一把尺子。
参考文献:
[1]《土木工程材料》中国建材工业出版社 王福川著
[2]《土木工程材料》重庆大学出版社 彭小芹主编
[3]《土木工程材料》武汉理工大学出版社 陈志源、李启令主编
[4]《土木工程概论》武汉理工大学出版社 罗福午著
[5]《土木工程材料》天津大学出版社 阎西康、赵方冉、伉景富、韩龙军
【关键词】土木工程材料 发展趋势
一、土木工程材料要求
材料强度,能够安全的承受荷载;材料自身的重量以轻为宜(即表观密度较小),以减少下部结构和低级的负载;具有与使用环境相适应的耐久性,以减少维修费用;用于装饰的材料,应能美化建筑,产生一定的艺术效果;用于特殊部位的材料,应具备相应的特殊功能,例如屋面材料能隔热、防水,楼板和内墙材料能隔声。
二、土木工程材料的更新换代
土木工程材料的用量巨大,以往大量采用的粘土砖瓦和木材等已经给社会的可持续发展带来了沉重的负担。从另一方面来看,由于人们对于各种建筑物性能的要求不断提高,传统建筑材料的性能也越来越不能满足社会发展的需求。为此,以天然材料为主要材料的时代即将结束,取而代之的将是各种人工材料,这些人工材料将会向着再生化、利废化、节能化和绿色化等方向发展。,为了保证源源不断地为工程建设提供质量可靠的材料,避免新型材料的生产和发展对环境造成危害,因此“绿色建材”应运而生,绿色建材,又称生态建材、环保建材,其含义是指:采用清洁的生产技术,少用天然资源,大量使用工业或城市固体废弃物和植物秸秆,所生产的无毒、无污染、无放射性、有利于环保和人体健康的土木工程材料。发展绿色建材是一项长期的战略任务,符合可持续发展的战略方针,既满足现代人安居乐业、健康长寿的需要,又不损害后代人的更大需求能力和利益。
三、绿色建材的发展趋势
目前正在开发的和已经开发的绿色建材和准绿色建材主要以下几种:
第一、利用废渣类物质为原料生产的建材,这类建材以废渣为原料生产砖、砌块、材板及胶凝材料,其优点是节能利废,但仍需依靠科技进步,继续研究和开发更为成熟的生产技术,使这类产品无论是成本上,还是性能方面真正能达到绿色建材标准。
第二、利用化学石膏生产的建材产品,用工业废石膏代替天然石膏,利用先进的生产工艺和技术可生产各种土木建筑材料产品。这些产品具有石膏的许多优良性能,开辟石膏建材的新来源,并且消除了化工废石膏对环境的危害,符合可持续发展战略。
第三、利用废弃的有机物生产的建材产品,以废塑料、废橡胶及废沥青等可生产多种土木工程材料,如防水材料、保温材料、道路工程材料及其他室外工程材料。这些材料消除了有机物对环境的污染,还节约了石油等资源,符合在资源可持续发展方面的基本要求。
第四、利用各种代木材料,用其他废料制造的代木材料在生产使用中不会有害人的身体健康,利用高兴技术使其成本和能耗降低,将是未来绿色建材的主要发展方向。
第五、利用来源广泛的地方材料为原料,利用高科技生产的低成本健康建材,不同的地区都可能有来源丰富、不同种类的地方材料,根据这些地方的性质和特点,利用现代技术,可生产各种性能的健康材料。如某些人造石材、水性涂料、某些复合性材料也是绿色建材的发展方向。
四、总结
总而言之,土木工程材料往往标志一个时代的特点。土木工程材料的发展的过程是随着社会生产力一起进行的,它和工程技术的进步有着不可分割的联系。工程中选材料时通过对环境的影响对后来人的影响来决定土木工程材料的好换,在未来,基于材料原有的性质的基础上,“可持续发展”将是衡量建筑工程的一把尺子。
参考文献:
[1]王福川.土木工程材料[M].中国建材工业出版社,2011.
关键词:土木工程;材料;发展
中图分类号:TU753文献标识码:A
一、新兴工程材料的开发
二十世纪下半叶以来,全球的生存环境问题日益恶化:人炸性的增长,资源日益匮乏,森林锐减,河流湖泊干枯,土地沙化,地球臭氧层遭破坏等等。1992年6月,联合国在巴西里约热内卢召开了“环境与发展”世界首脑会议,会议通过了“21世纪议程”,确认了“可持续发展”战略方针。
目前我国正在开发的和已经开发的绿色建材和准绿色建材主要以下几种:
(一)利用废渣类物质为原料生产的建材,这类建材以废渣为原料生产砖、砌块、材板及胶凝材料,其优点是节能利废,但仍需依靠科技进步,继续研究和开发更为成熟的生产技术,使这类产品无论是成本上,还是性能方面真正能达到绿色建材标准;
(二)利用化学石膏生产的建材产品,用工业废石膏代替天然石膏,利用先进 的生产工艺和技术可生产各种土木建筑材料产品。这些产品具有石膏的许多优良性能,开辟石膏建材的新来源,并且消除了化工废石膏对环境的危害,符合可持续发展战略;
(三)以废弃的有机物生产的建材产品,以废塑料、废橡胶及废沥青等可生产多种土木工程材料,如防水材料、保温材料、道路工程材料及其他室外工程材料。这些材料消除了有机物对环境的污染,还节约了石油等资源,符合在资源可持续发展方面的基本要求;
(四)各种代木材料,用其他废料制造的代木材料在生产使用中不会有害人的身体健康,利用高兴技术使其成本和能耗降低,将是未来绿色建材的主要发展方向;
(五)以来源广泛的地方材料为原料,利用高科技生产的低成本健康建材,不同的地区都可能有来源丰富、不同种类的地方材料,根据这些地方的性质和特点,利用现代技术,可生产各种性能的健康材料。如某些人造石材、水性涂料、某些复合性材料也是绿色建材的发展方向。
二、这一现象表明了进入21世纪以后,在我国甚至是全世界范围内,土木工程材料的发展应具有以下的一些趋向:
(一)研制高性能材料,例如研制轻质、高强、高耐久性、优异装饰性和多功能的材料,以及充分利用和发挥各种材料的特性,采用复合技术,制造出具有特殊功能的复合材料;
(二)充分利用地方材料,尽量减少天然资源,大量使用尾矿、废渣、垃圾等废弃物作为生产土木工程材料的资源,以及保护自然资源和维护生态环境的平衡;
(三)节约能源。采用低能耗、无环境污染的生产技术,优先开发、生产低能耗的材料以及能降低建筑物使用能耗的节能型材料;
(四)材料生产中不得使用有损人体健康的添加剂和颜料,如甲醛、铅、镉、铬及其化合物等,同时要开发对人体有益的材料,如抗菌、灭菌、除臭、除霉、防火、调温、消磁、防辐射、抗静电等;
(五)产品可循环在再生和回收利用,无污染废弃物,以防止二次污染。
与以往相比,当代土木工程材料的物理力学性能也已获得明显改善;随着现代陶瓷与玻璃的性能改进,其应用范围也有明显的变化。例如水泥和混凝土的强度、耐久性及其他功能均有所改善;随着现代陶瓷与玻璃的性能改进,其应用范围与使用功能已经大大拓宽。此外,随着技术的进步,传统的应用方式也发生了较大变化现代施工技术与设备的应用也使得材料在工程中的性能表现比以往好为现代土木工程的发展奠定了良好的物质基础。尽管目前土木工程材料在品种与性能上已有很大的进步,但与人们对于其性能要求的期望值还有较大差距。
从土木工程材料的来源来看,鉴于土木工程材料的用量巨大,尤其在应用方面,经过长期使用的不断累积,单一品种或数个品种的原材料来源已不能满足其持续不断的发展的需求。尤其是历史发展到今天,以往大量采用的粘土砖瓦和木材等已经给社会的可持续发展带来了沉重的负担。从土木工程对材料技术性能要求的方面来看,技术性能的要求也越来越多,各种物理性能指标的要求也越来越高,从而表现为未来建筑材料的发展具有多功能和高性能的特点。具体来说就是材料向着轻质高强、多功能、良好的工艺性和优良耐久性的方向发展。
今后土木工程材料必将需要在原材料方面最大限度的节约有限资源,充分利用可再生资源技工农业废料;在生产工艺上要大力引进现代技术,改造或淘汰陈旧设备,降低原材料及能源消耗,减少环境污染;在性能方面要力求轻质高强耐久多功能及结构功能智能一体化;在产品形式方面积极发展预制技术,逐步提高构件化、单元化的水平;加紧具有自感知、自调节、自修复功能的土木材料的开发研制;展开各种机敏或智能材料在土木工程正好应用的研究。总而言之,我们测绘工作者用测绘仪器丈量世界,我们选材料时通过对环境的影响对后来人的影响来决定土木工程材料的好换,在未来,基于材料原有的性质的基础上,“可持续发展”将是所有土木人心中的一把尺子。
参考文献:
[1] 杨静.建筑材料[M].北京:中国水利水电出版社,2004.
[2] 刘之洋,王连广.钢与混凝土组合结构[M].沈阳:东北大学出版社,2000.
[3] 赵鸿铁.钢与混凝土组合结构[M].北京:科学出版社,2001.
[4] 张光磊.新型建筑材料[M].北京:中国电力出版社,2008.
作者简介:
关键词:金属材料;表面工程;发展与应用
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
中图分类号:F416.41文献标识码:A 文章编号:
引言
表面工程学是一门涉及材料科学、冶金技术、机械工程等众多领域的综合学科,包括表面科学理论、表面工程技术、表面工程技术设计、表面分析与检测技术、表面质量与工艺过程控制工程、表面工程管理与经济分析等几个方面[1]。其中表面工程技术是和生产实践联系最为密切的,同时也代表着生产技术水平的高
低。科学技术的发展和进步对生产设备与仪器提出了更高的要求,复杂多变的工
况考验着材料性能的优劣,必须在保证经济性前提下,综合运用各种高新技术提高和改善金属材料性能。
表面工程技术是利用科技手段对材料表面进行处理,通过改变材料表面和
亚表面的成分、微观组织结构以此来改善和提高其性能,满足使用要求。金属零件在使用过程中的破坏往往是从表面开始的,或因接触介质的化学腐蚀,或高温环境的氧化和熔化,或摩擦工况及磨料介质中的磨损,或复杂受力下的弯曲、扭转、拉压或剪切。因此,强化表面成为抵抗此类破坏的第一道防线。近年来,表面改性处理、表面涂镀/层技术和堆焊表面改性技术因其不同的优点在表面工程技术领域迅速发展。
1 表面改性技术
表面改性技术包括以喷丸强化、辊压强化为代表的表面强化技术,以各种氧化、钝化成膜的化学转化膜技术,化学气相沉积技术(CVD)与等离子束、激光束等高能束的表面处理技术。表面改性技术是借助外在介质改善材料的表面性能,不对原材料添加任何化学元素,改性后的材料表面不存在化学元素的增减,只是成分的比例和组织结构发生变化。因此,该技术相对于涂镀(层)技术和堆焊表面改性技术要工艺简单,只需控制好过程参数即可。不同的工况环境对材料的要求也不同,应根据具体的实际需求选择处理工艺。
1.1化学转化膜技术
该技术经过近些年的发展已经实现了不仅在金属材料表面成膜,而且可在陶瓷等非金属表面成膜,膜的厚度也在向着更优更薄的方向发展。如各种碳化钛超导陶瓷薄膜系多晶或外延单晶薄膜、抗高温大功率的半导体用金刚石薄膜以及各种光电子薄膜和集成光学薄膜。铝及其合金的表面改性技术大多采用的是表面成膜技术,在表面形成耐磨、耐蚀、多孔、结合性强的高性能薄膜。目前铝合金表面的改性技术主要有:电化学氧化法、化学转化法、微弧氧化技术、等离子注入表面改性、冷喷涂技术、稀土转化膜和激光处理等[2]。
1.2高能束表面改性技术
高能束表面改性技术是运用高能束热源,添加或不加化学元素,对材料表面及亚表面进行重熔或熔覆处理,形成满足使用要求的高性能表层。所谓的高能束(High Energy Density Beam------HEDB)即高能量密度的束流,包括激光束、电子束、等离子束[3],与传统热源相比较,高能束具有独特的优点:1、能量更加集中,因此热效率高;2、方向性更强;3、易于实现精确控制;4、属于绿色能源,不易造成浪费。高能束的诸多优点使得它在传统技术工业、聚合物、生物医用材料、制备纳米材料等各个领域得到广泛的应用[4]。激光重熔、等离子重熔、激光表面熔覆、激光表面合金化等高能束表面改性技术在各行业得到飞速发展。
高能束作为新型能源在表面改性技术中的应用,给表面工程学科带来了大发展,必将是倡导节约能源降低能耗的21世纪快速发展的能源之一。表面改性处理改善金属材料的使用性能与组织、硬度和耐磨性的改变有关,而各项改变的量和质决定于材质和高能束热源。不同材料在具体的过程中还受到诸如扫描速度、扫描间距、电流、电压等工艺条件选择的影响。通常,输入材料表面的高能束热量越大,材料的散热能力越强,则获得的性能改善层深度越大,材料表面组织与原始组织差别越大。具体行业领域中的应用还需根据实际情况选择高能束热源类型和实际生产中合适的工艺参数。
2表面涂镀/层技术
古典技术与现代技术相结合在材料表面形成一层或多层同质或异质层的技术称为表面涂镀/层技术。该技术包括在材料表面电镀耐磨、耐蚀、耐高温等优异性能的单层或复合表层、非晶态镀层的电镀技术;有机涂层技术、热喷涂技术、物理气相沉积技术等。
2.1热喷涂技术
热喷涂技术是一种重要的表面工程技术,通过在材料表面喷涂保护层、强化层和装饰层来实现抗磨、耐热、耐蚀、绝缘和导光等特[5]。热喷涂技术作为一种表面强化和防护工艺如今已日渐成熟,从单一的表面强化层发展到及产品失效分析、表面预处理、喷涂材料、喷涂设备选择、喷涂工艺确定、涂层系统设计和喷涂层后期加工为一体的系统工程。该技术由条件要求极高的宇航工业开始,如今已深入发展到民用工业的各个行业[6]。
热喷涂技术包括火焰喷涂、等离子喷涂、电弧喷涂等。电弧喷涂效率高、涂层结合力强、生产效率高且能适合各种复杂环境,因此在市场上的份额较大。喷涂材料离子的温度和速度对涂层的性能影响较大,由此而生的超音速等离子热喷涂技术近年来在国际上发展迅速。火焰喷涂根据涂层材料的种类不同分为线材火焰喷涂和丝材火焰喷涂技术。该技术是利用火焰将材料先熔化然后形成涂层,之后再用火焰加热涂层,可以使基层与涂层材料间达到冶金结合,对于高温下承受热冲击的高温磨具处理尤为重要[7]。
【关键词】宽口径材料成型 控制工程 发展 要求
材料成型及控制工程本科专业是教育部1998年进行高等院校专业调整时新设立的一个专业.该专业涵盖了原来的部分机械类专业和部分材料类专业。材料成型及控制工程专业的设置旨在培养适应国家经济建设需要的德、智、体、美等方面全面发展的、具备机械科学、材料科学、自动化及计算机基础知识和应用能力,能够在材料加工原理、材料成形过程自动控制、成形工艺过程及装备设计及先进材料工程领域进行科学研究、技术开发、设计制造、生产组织管理,具有创新精神和实践能力的科学研究类型或工程技术和管理类型的高级人才。
高校经历了十多年的反复调整、建设与实践,一些涉及材料成型及控制工程专业培养与发展的问题得到逐步深入的探讨.使我们在坚持加强基础知识,扩展适应领域,进行宽口径的通才式培养模式的基础上,逐步明确了根据自身的条件和特点,根据国家、特别是区域经济发展的特点和需求来培养材料成型及控制工程的专业人才。
一、宽口径的“材料成型及控制工程”符合社会经济发展的要求
材料成型及控制工程专业是对原本按行业领域和材料加m m序设置专业的一次改革.对我们学校来讲这种改革是一种自上而下的。首先由教育部颁布专业目录,我们再根据新的专业内涵制定宽口径的培养方案,按照新的培养方案进行教学组织和实施,培养符合宽口径的专业人才。经历了十多年的专业建设与实践,我们认为,这一专业教育的改革客观上适应了经济建设和社会发展的需求,这主要体现在2个方面。
(1)新产品、新技术、新工艺的飞速发展。对应于原窄口径专业培养模式下的工业企业,其生产的产品更新换代非常缓慢,产品品种单调.一种规格型号的产品甚至连续生产几十年.企业的工程技术人员按照有限技术和工艺模式安排加工和生产.常常只需熟悉和掌握一种工序足矣。随着社会经济的飞速发展,企业产品的更新速度加快,在学科发展和交叉的带动下,新技术、新工艺大量涌现。这要求企业的工程技术人员具有更强的创新能力.更多地熟悉和掌握产品的各道生产加工艺。
(2)学生的适应性得到加强。目前学生就业不再是在原铸、锻、焊等相关老专业设置时按行业不同、实行专业对口、学以致用的订单式培养,而是一种双向选择。材料成型及控制工程专业涵盖铸、锻、焊等相关专业,学生在一定程度上可以根据自己的偏好,专业基础知识的掌握程度选择就业的专业。宽口径的材料成型及控制工程专业在满足市场需求的基础上,较大程度地兼顾了学生的个体发展,拓宽了学生兴趣、爱好的发展空间,体现了以人为本。
二、宽口径的材料成型及控制工程应与学校特点和区域经济特色相结合
虽然国内各高校在建立材料成型及控制工程专业时的基础不尽相同,在该专业设置初期,无论是研究型大学、教学研究型大学或是普通院校,在培养目标定位上高度一致。这种高度一致,不能满足市场对各类人才的需求,同时也不利于学校特色的发挥。
长江大学工程技术学院材料成型及控制工程专业建立初期.在专业课程设置上涵盖了原铸、锻、焊的专业主要课程,并不设置专业方向,其初衷是厚基础、宽专业。经过几年的实践,我们发现这种设置对原有的基础考虑不足,没有注重特色发展。在原铸、锻、焊3个专业的“锻”方向上,我校无论师资还是教学实验设备都比较薄弱,即使在我校的工业训练中心,塑性成型加工手段也是不足的。与“锻”不同,“铸”、“焊”两个方向上,我们的师资较强,教学实验设备仪器较为齐全,专业教师承担的研究课题也主要涉及“铸”、“焊”两个方向。
三、宽口径的材料成型及控制工程对专业教师的要求
材料成型及控制工程专业设置以后.在专业课程设置上.最突出的问题是《材料成型理论》、《材料成型工艺》课程。多数学校的做法是,将原铸、锻、焊等相关专业中分别设置的专业理论课程和专业工艺课程整合压缩为《材料成型理论》、《材料成型工艺》。虽然材料成型及控制工程专业已建立十多年了.但其专业课程教师还基本是原铸、锻、焊等相关窄口径专业培养模式下培养的,因此,各校的《材料成型理论》或《材料成型工艺》课程大都分为几个部分,由多个教师共同承担.这种授课方式影响到课程的内在联系性和教学上的连贯性。我们认为,随着材料成型及控制工程专业的建立,对专业课教师也应提出新的要求。学生的专业面加宽、适应性增强,原专业体制下培养出的教师不应还守着“铸造”或“焊接”的有限知识面.也应加宽自己的知识面。由于《材料成型理论》、《材料成型工艺》是在精简、压缩原“铸”、“锻”、“焊”课程的内容,更突出了3者的基本原理、基础工艺,专业课教师应该掌握和熟悉所有这些内容,一位材料成型及控制工程专业教师应能很好承担《材料成型理论》或《材料成型工艺》课程。
关键词:装饰工程;新材料;新工艺;发展;综述
在世界建筑体系中,中国古代建筑是源远流长的独立发展的体系。该体系早在3000多年前的殷商时期就已初步形成,其风格优雅,结构灵巧。中国古代建筑的发展大致经历了原始社会、商周、秦汉、三国两晋南北朝、隋唐五代、宋辽金元、明清7个时期。直至20世纪,始终保持着自己独特的结构和布局原则,而且传播、影响到其他国家。那么对于装饰材料来说,同样是与建筑的发展随之发展起来的。
总体说来,中国古代皇家建筑是以白色台基、红墙黄瓦呼应蓝天绿树,原色的对比十分强烈。而暖色的建筑与冷色的檐下彩画又构成色彩的冷暖对比,整体色彩格调显得富丽堂皇。而古代民居则以白墙、灰瓦,绿色和粟色的梁架与自然环境形成了鲜明的色彩对比,显出自然质朴和秀丽淡雅的色彩格调。对建筑装饰材料来说其发展也同建筑事业的发展而相应的有所提高和创新,这不仅仅是当时建筑装饰行业的一个有力代表而且基于中国建筑事业的发展可以提炼出对后世影响较为可靠的信息和根据[1]。
可见,装饰材料的发展与建筑的发展密切相关,同时又收到科技进步和经济、社会等各方面的影响;在当前多元化发展的背景下,新材料新工艺的出现,能够更大化地满足人们多元化的需求。
一 装饰工程新材料新工艺的内涵探析
1.装饰工程新材料新工艺的概念
所谓新材料主要是指新近发展的或正在研发的性能超群的一些材料,具有比传统材料更为优异性能的一类材料。新材料新技术则是按照人的意志,通过物理研究、化学研究、材料设计、材料加工、试验评价等一系列研究过程,总结创造出能满足各种需要的新型材料的技术。新材料新技术既是当代装饰行业的重要的组成部分同时又是发展装饰行业的重要突破口,新材料的研发和使用,新技术的创新和应用都是至关重要的,这两点不仅仅是我们设计者要提高认识的,同样对于施工单位以及材料的研发单位都是非常重要的。
2.装饰工程新材料新工艺的性质
所有的装饰材料都具有自身的性质特点但对于新型的装饰材料的具有更为重要的特点。因为在提倡节能环保的今天,优质新型的装饰材料是经过多年研究的成果,并且也在多年装饰施工历程中总结提炼出的较为合理达标的装饰材料。新型材料在节能环保方面的优势较为明显,随着人们对装饰材料性能与结构的研究与认识,装饰材料的基本本质已被人们掌握,并通过新工艺、新技术等技术手段,在日益成熟的现代材料设计理论的指导下,可以创造出更多性能更好的新型装饰材料。归纳总结,除具有传统材料的优良性质,新型装饰材料还具有安装省工省时、节能环保等性质。
二 装饰工程新材料新工艺的特点及表现形式
1.装饰工程新材料新工艺的特点
新材料新工艺在如今的施工项目中发挥出其性质特点。主要体现在:(1)新材料新工艺既是传统材料与工艺的延续,同时也是研发新材料推广新技术以达到改善传统材料和工艺的目标。(2)随着高新技术的发展,新材料与传统材料产业结合日益紧密,产业结构已呈现出横向扩散的特点。传统材料产业正向新材料产业逐渐拓展,世界上很多著名的新材料生产加工企业都同时利用早期积累的大规模生产技术,生产力以及充足的货币资金投入新材料的研发和加工生产领域。这是历史必然的发展规律。(3)基于建设市场的兴盛发展,市场对于新材料的需求极为旺盛,同时也就形成了产业规模的急剧扩大,随着社会科学技术的进步和新兴产业的快速发展,对新材料需求的种类和数量都大大的增加了,新材料的市场需求前景十分看好。(4)新材料发展与生态环境及资源的协调性倍受人们关注,在高速发展世界经济的前提下,各国目前都不得不面对资源、环境和人口的巨大压力,世界各国都在不断加大绿色环境材料及其相关领域材料的研发的力度,政府可以通过政策、资金等方面都给予最大的支持。在目前经济全球化日益加强的背景下,能否在世界不同的地方对同一材料采用相同的标准把关是至关重要的。各国材料及其产品数据标准不一致将会引起混乱。可以直接导致低效并增加成本,不利于市场应用的国际化。因此对材料的使用者和供应商用说,不同的国家以相同方式测试材料特性是非常重要的、对于市场上的新材料,这种要求尤其强烈。
材料的生态环境化是材料及其产业在资源和环境问题制约下满足经济可承受性、实现可持续发展的必然选择。开发新材料将更加重视从生产到使用的全过程对环境的影响,资源保护、生产制备过程的污染和能耗、使用性能和回收再利用的问题。生态环境材料的三个特征是优异性能并节省资源、减少污染和再生利用。目的是实现资源、材料的有机统一和优化配置,达到资源的高度综合利用以获得最大的资源效益和环境效益,为形成循环型社会的材料生产体系奠定基础。新材料向多功能、智能化方向发展,开发与应用联系更加紧密。21世纪,新材料材料技术的突破将在很大程度上使材料产品实现智能化、多功能化、环保、复合化、低成本化、长寿命及按用户进行订制。这些产品会加快信息产业和生物技术的革命性进展,也能够给制造业、服务业及人们生活方式带来重要影响。总体来说,新材料的发展正从革新走向革命,开发周期正在缩短,创新性已经成为新材料发展的灵魂。
同时新材料的开发与应用联系更加紧密,针对特定的应用目的开发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实际应用,并且可以减少材料的“性能浪费”,从而节约了资源。
2.装饰工程新材料新工艺的表现形式
(1)装饰工程新材料新工艺的美学表现
对于新材料新工艺的美学表现来说。新材料的应用是比传统材料具有优势的材料。新材料的设计制造上是采用较为先进的工艺制作的,也同时是经过多年的推敲研发而成的材料,美感上是具有很强的优势的[2]。首先是在视觉上,新材料的研发及工艺使其在视觉美感上很突出;其次是在触觉上,新材料是的触感上是具有强势的,用色慎重而大胆[3]。
(2)装饰工程新材料新工艺的功能表现
新材料按性能特征可分为新型结构材料和新型功能材料两大类:结构材料是以力学性能为基础的材料,用于制造各种结构,简单的说就是受力,因此新型结构材料主要是在物理性能改良,例如强度、延展、硬度、韧性、弹性等,或是耐热性、抗腐蚀性;功能材料是指表现出力学性能以外的电、磁、光、生物、化学等特殊性质的材料,主要用于完成某种特殊功能。按材质则可以分为四大类:金属材料、无机非金属材料、高分子材料和先进复合材料[4]。
三 结束语:装饰工程新材料新工艺的应用前景
装饰工程新材料新工艺的应用范围是非常广泛的,在当今高速发展的社会形式下,建筑及室内设计行业发展也同时随之具有较快的发展,与此同时新材料新工艺的应用范围也越来越拓展开来,在建筑行业的引领下,新材料新工艺的应用凸显出来,新材料新工艺应用在建筑行业里的所有各项专业中,诸如:建筑及景观工程,室内装饰工程,给排水工程,强弱电工程计,空调系统工程,消防系统工程,监控系统工程等。由此可见,装饰工程新材料新工艺的应用范围和前景是非常广阔的。
当然,由于装饰工程新材料新工艺有其自身的特点,因此,在装饰工程中应用新材料新工艺时,需要区别对待。对于装饰工程新材料新工艺的应用方法来说,应根据项目可以进行较为具体的探讨,不同的项目具有不同特点,其应用方法也一定是不尽相同。
参考文献
[1] 林挺.古为中用洋为今用―浅谈材料在中国现代地域性室内设计中的应用.艺术与设计(理论),2009年02期
[2] 梁建华.室内装饰材料的应用.广东建材,2008年第3期
[3] 建筑创作杂志社承编.国家大剧院・设计卷.天津大学出版社,2008年08月
[4] 李风.建筑室内装饰材料.机械工业出版社,2008年03月
[5] 杨扬,宋魁彦,岳大然.浅谈室内装饰材料的装饰作用.美与时代(上),2013年第1期