發(fā)布時間：2022-03-07 01:34:36
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的金屬材料論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
為21世紀(jì)化工行業(yè)培養(yǎng)合格的金屬材料工程專業(yè)人才，自2006年以來，沈陽化工大學(xué)金屬材料工程專業(yè)對教學(xué)內(nèi)容、課程設(shè)置、課程體系進(jìn)行了統(tǒng)籌規(guī)劃和整體安排。經(jīng)過幾年的改革和實踐，建立了具有化工行業(yè)特點及金屬材料工程專業(yè)特色、科學(xué)合理的教學(xué)內(nèi)容與課程體系。一方面，課程設(shè)置與專業(yè)特色相契合，再結(jié)合沈陽化工大學(xué)的化工特色，針對化工單元設(shè)備的主要加工方法，如壓力加工、焊接、機(jī)械加工及化工單元設(shè)備的腐蝕問題，對課程設(shè)置、課程體系統(tǒng)籌規(guī)劃、整體安排，構(gòu)建具有化工行業(yè)特色及金屬材料工程專業(yè)特點、科學(xué)合理的新的課程教學(xué)體系。強化金屬塑性加工原理、焊接冶金學(xué)、焊接工藝與設(shè)備、金屬腐蝕與防護(hù)、金屬熱處理和材料無損檢測等主要專業(yè)課程。在課程教學(xué)中，結(jié)合金屬材料工程專業(yè)的特色，不斷進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法的改革。采用將教學(xué)內(nèi)容與工程實際、工程法規(guī)、工程問題、典型產(chǎn)品相結(jié)合，尤其與化工生產(chǎn)和化工設(shè)備制造過程相結(jié)合的案例教學(xué)。典型課程如，金屬塑性加工原理、焊接工藝與設(shè)備及腐蝕與防護(hù)等都是以化工單元設(shè)備生產(chǎn)過程為背景的案例教學(xué)方法，著力打造精品課程，形成部分專業(yè)課程特色教材，加強金屬工程材料專業(yè)本科學(xué)生能力和素質(zhì)的培養(yǎng)，對其他課程的教學(xué)起到了示范作用，推動了教學(xué)改革的深入進(jìn)行，提高了教學(xué)質(zhì)量。另一方面，以強化工程實踐能力、工程設(shè)計能力與工程創(chuàng)新能力為核心，實踐內(nèi)容貫穿培養(yǎng)過程的始終。首先，增加課程實驗，尤其是綜合性和設(shè)計性實驗，然后開展靈活多樣的實習(xí)實踐，在原有的金工實習(xí)、認(rèn)識實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)的基礎(chǔ)上，增加個性化實習(xí)。開放辦學(xué)、校企合作，結(jié)合學(xué)生的興趣愛好、就業(yè)方向、教師的科研課題以及就業(yè)單位的培訓(xùn)等等，分別送學(xué)生到企業(yè)去學(xué)習(xí)實踐。為方便學(xué)生到企業(yè)實習(xí)，我校先后建立了與沈陽鑄鍛工業(yè)有限公司、沈陽金杯廣振汽車部件有限公司、沈陽來金汽車零部件有限公司、富奧遼寧汽車彈簧有限公司、撫順機(jī)械設(shè)備制造有限公司等十余家企業(yè)合作的實習(xí)基地。通過加強實習(xí)基地與相關(guān)企事業(yè)單位的共建和合作，利用其設(shè)施、設(shè)備等條件開展實踐教學(xué)，同時也幫助學(xué)生了解金屬材料及其相關(guān)材料的科技發(fā)展動態(tài)，以及相關(guān)前沿技術(shù)和行業(yè)需求，培養(yǎng)分析和解決生產(chǎn)中的實際問題、從事科學(xué)研究和實際工作的初步能力。
二、建立創(chuàng)新教育機(jī)制，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力
鼓勵學(xué)生在教師指導(dǎo)下積極開展多樣化的科技創(chuàng)新活動［5］。如參加指導(dǎo)教師的課題研究，申報并參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目，參加全國及遼寧省“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽、全國及遼寧省普通高等學(xué)校本科大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽、全國大學(xué)生英語競賽、全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽等。通過組織各種類型、各種形式和不同層次的課外活動，將各類工程實踐活動、創(chuàng)新實踐訓(xùn)練、學(xué)科競賽活動、學(xué)術(shù)前沿講座、社會實踐、公益活動等課外活動作為第二課堂課程模塊納入到課程體系中統(tǒng)一實施和管理。從2006年開始，我們以學(xué)?！?S”，即ST(科技訓(xùn)練)、SC(系列競賽)、SP(社會實踐)、SW(社會工作)、SL(系列講座)、SA(特色活動)為指導(dǎo)，以“挑戰(zhàn)杯”“機(jī)械設(shè)計競賽”活動為契機(jī)，以課外教學(xué)環(huán)節(jié)為突破口，開展了多項大學(xué)生課外競賽活動。近年來，金屬材料工程專業(yè)參賽學(xué)生項目獲機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計大賽國家二等獎一項;“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽國家三等獎一項;全國大學(xué)生英語競賽二等獎、三等獎各一項;遼寧省級獎項幾十項。通過創(chuàng)新競賽的開展，活躍了創(chuàng)新教育的氛圍，為金屬材料工程專業(yè)學(xué)生的個性發(fā)展提供了平臺，為學(xué)生畢業(yè)后從事科學(xué)研究活動奠定了一定的基礎(chǔ)。此外，金屬材料工程專業(yè)對學(xué)生實行實驗室全天開放，先進(jìn)的科研設(shè)備和儀器用于學(xué)生科研訓(xùn)練，促進(jìn)了學(xué)生創(chuàng)新能力的提高。
三、結(jié)論
ALD技術(shù)的基本過程是將氣相前驅(qū)體脈沖交替地通入反應(yīng)腔，在沉積基底上發(fā)生表面化學(xué)吸附反應(yīng)，進(jìn)而形成薄膜。它并非是一個連續(xù)的工藝過程，而是由一系列的半反應(yīng)組成。它的每一個單位循環(huán)通常分為四步，如圖1［6］所示：首先，向反應(yīng)腔通入前驅(qū)體A蒸氣脈沖，在暴露的襯底表面發(fā)生化學(xué)吸附反應(yīng)；然后，通入清洗氣體（通常為惰性氣體，如高純氮氣或氬氣），將未被吸附的前驅(qū)體A蒸氣及反應(yīng)副產(chǎn)物帶出反應(yīng)腔；接著通入前驅(qū)體B蒸氣脈沖，與表面吸附的A發(fā)生表面化學(xué)反應(yīng)；最后再次通入清洗氣體，將多余的B蒸氣及反應(yīng)副產(chǎn)物帶出反應(yīng)腔。圖1中L為前驅(qū)體配位基。理論上每進(jìn)行一個循環(huán)，基底表面沉積一層單原子層（monolayer，ML）。對于ALD的經(jīng)典反應(yīng)，即三甲基鋁和水反應(yīng)生成Al2O3的反應(yīng)，其每個循環(huán)過程包含了兩個半反應(yīng)。每個半反應(yīng)都是自終止的，包括吸附、化學(xué)反應(yīng)和解吸附等過程，具有自限制和互補性的特點。生長速度通常為每循環(huán)0．1nm。因此，控制循環(huán)次數(shù)就可簡單精確地控制膜厚?？梢姡砻孀韵拗品磻?yīng)是ALD的生長基礎(chǔ)。理想的ALD工藝一般存在ALD工作窗口，在此窗口內(nèi)，生長速度恒定，對工藝參數(shù)的變化，如前驅(qū)體流量、脈沖時間和沉積溫度等不敏感，沉積的薄膜具有大面積的均勻性和優(yōu)異的三維貼合性。隨著微電子芯片單元尺寸不斷減小，器件中的深寬比不斷增加，所使用材料的厚度降低至幾個納米。ALD之所以受到微電子工業(yè)和納米材料制備領(lǐng)域的青睞，與它獨特的生長原理和特點密不可分，特別適合復(fù)雜三維形態(tài)表面的納米薄膜沉積，尤其是深孔洞的填隙生長，圖2［7］所示為采用ALD方法在高深寬比結(jié)構(gòu)內(nèi)部均勻沉積的金屬釕膜［7］。ALD雖然是一種嶄新的材料制備技術(shù)，但經(jīng)過近十幾年的快速發(fā)展，在傳統(tǒng)的熱ALD基礎(chǔ)上，發(fā)展出等離子體增強ALD（plasmaenhancedatomiclayerdeposition，PEALD）、空間ALD、分子層沉積和電化學(xué)ALD等多種新形式［6］。其中，PEALD獲得了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。PEALD是一種能量增強輔助的ALD，在生長中引入等離子體取代了普通的反應(yīng)劑，提高了反應(yīng)劑活性，從而能夠降低沉積溫度，拓寬前驅(qū)體和生長薄膜材料種類，提高生長速度，改進(jìn)薄膜性能［8］。對于沉積金屬薄膜而言，PEALD無疑提供了更多的可能性，極大拓寬了金屬材料生長種類。
2原子層沉積金屬及其反應(yīng)生長機(jī)理
由以上ALD基本反應(yīng)原理可以看出，典型的ALD反應(yīng)過程近似是一種置換反應(yīng)，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(qū)體與其對應(yīng)的氫化物（H2O，H2S和NH3）反應(yīng)，金屬前驅(qū)體與這些反應(yīng)助劑交換它們的配體，從而獲得相應(yīng)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(qū)體及相應(yīng)反應(yīng)助劑的選擇、金屬前驅(qū)體在已沉積表面的吸附情況、反應(yīng)初始循環(huán)的化學(xué)過程等，了解和掌握原子層沉積金屬的反應(yīng)生長原理，就變得十分關(guān)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(xué)反應(yīng)、生長速度、化學(xué)價態(tài)和光學(xué)特性等相關(guān)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，F(xiàn)TIR），能夠?qū)崟r觀測每個半反應(yīng)后的表面基團(tuán)，為具體的表面吸附及化學(xué)反應(yīng)提供有力的證據(jù)；石英晶振儀（quartzcrystalmicroba－lance，QCM），可分析每個脈沖結(jié)束后表面的質(zhì)量變化，吸附時質(zhì)量的增加，副產(chǎn)物移除時質(zhì)量的減少，還能一定程度地反映出化學(xué)反應(yīng)中熱量變化情況；四極質(zhì)譜儀（quadrupolemassspectroscopy，QMS），能夠探測脈沖過程中反應(yīng)腔內(nèi)的物質(zhì)組成，分析反應(yīng)產(chǎn)物及反應(yīng)進(jìn)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(xué)組成和價態(tài)進(jìn)行表征，原位橢偏儀對沉積薄膜厚度和光學(xué)特性進(jìn)行測量。下面結(jié)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(yīng)機(jī)理和特點分別進(jìn)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(jī)化合物和氧氣進(jìn)行反應(yīng)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(zhì)。氧氣作為其中一個反應(yīng)物將增強這種趨勢，金屬前驅(qū)體的有機(jī)配體被氧化，兩個半反應(yīng)過程中均有燃燒產(chǎn)物CO2和H2O放出，使ALD生長貴金屬的反應(yīng)就像是氧氣燃燒掉了金屬的烴基，故命名為燃燒反應(yīng)。這類貴金屬的反應(yīng)主要發(fā)生在常用于非均相催化的第八族貴金屬中，其機(jī)理目前已經(jīng)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(jié)果。使用的金屬有機(jī)前驅(qū)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(qū)體吸附在襯底表面后帶來的厚度增長，Δm1表示經(jīng)氧氣脈沖反應(yīng)，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(zhì)荷比為15的物質(zhì)，即CH3的信號強度，其脈沖信號分別對應(yīng)鉑源和銥源脈沖。圖3（c）和（f）為QMS探測到質(zhì)荷比為44的物質(zhì)，即CO2的信號強度，其脈沖信號對應(yīng)氧氣脈沖。CH3與CO2是ALD過程中最主要的兩種含碳?xì)鈶B(tài)副產(chǎn)物。圖3中t為時間，d為沉積厚度。鉑前驅(qū)體脈沖時QMS觀測到CH4，說明鉑前驅(qū)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(qū)體脈沖時質(zhì)量增加，氧氣脈沖時則略微減小，綜合考慮到?jīng)]有探測出CO，只有CO2，CH4和H2O三種氣相產(chǎn)物，可以認(rèn)為發(fā)生的是完全燃燒反應(yīng)。鉑前驅(qū)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(qū)體脈沖時直接氧化少量有機(jī)配體，大部分有機(jī)配體留至再下一個氧氣脈沖通入時燃燒掉。貴金屬非?？寡趸肿友蹩梢栽谒鼈儽砻婵赡嫖胶徒怆x，銥、鉑和釕尤其如此，使氧化、燃燒其配體可以高效進(jìn)行。由此，貴金屬ALD過程中自終止半反應(yīng)，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(qū)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(yīng)；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(xué)的作用，以此形成循環(huán)反應(yīng)。圖3（d）［9］是ALD沉積銥反應(yīng)中原位監(jiān)測結(jié)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(yīng)機(jī)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(guān)研究已經(jīng)指出，金屬在氧化物表面傾向于形成團(tuán)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(kuò)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(yīng)循環(huán)次數(shù)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(fù)雜，成核情況與襯底表面親水性、電負(fù)性、表面組成和粗糙度都有一定關(guān)聯(lián)。其中，所沉積的金屬與襯底的潤濕性是非常關(guān)鍵的因素，因此，襯底表面的基團(tuán)種類十分重要。如襯底基團(tuán)的親水性會給ALD帶來活性反應(yīng)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(yīng)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(yīng)用中，還需要結(jié)合具體需要進(jìn)行分析調(diào)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(yīng)中。目前ALD生長過渡金屬的反應(yīng)機(jī)制，主要分為三類：氫還原反應(yīng)、氧化物還原和氟硅烷消去反應(yīng)。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(yīng)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(dǎo)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(kuò)散到SiO2或Si襯底內(nèi)，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(yīng)小于5nm。ALD沉積的金屬薄膜釕和鎢可作為銅互連的擴(kuò)散阻擋層。金屬銅理想情況應(yīng)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(tuán)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(qū)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(yīng)活性［18］。目前ALD沉積銅的前驅(qū)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(yīng)為例，由紅外光譜探測分析可知，銅前驅(qū)體通入后，配體受熱激發(fā)與表面羥基發(fā)生加氫反應(yīng)，橋接結(jié)構(gòu)置換為單配位基Si－Cu－O鍵結(jié)構(gòu)。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(fù)，意味著銅原子得以擴(kuò)散并聚集成為結(jié)晶的納米顆粒。因為銅與硅氧襯底的鍵斷裂，從而部分恢復(fù)了原始表面的反應(yīng)位，使配位基置換反應(yīng)得以繼續(xù)進(jìn)行。然而檢測也發(fā)現(xiàn)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(yīng)，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(qū)體先與甲酸反應(yīng)生成二價銅甲酸鹽，再由聯(lián)氨還原成銅，此反應(yīng)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(guān)特定結(jié)構(gòu)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(dāng)還原劑，文獻(xiàn)［］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(jī)金屬前驅(qū)體與表面的氧化物或金屬—OH基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)。如可以利用乙酰丙酮鎳和臭氧反應(yīng)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(jié)構(gòu)略微有所缺陷，膜層內(nèi)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(yīng)適用的金屬還包括過渡金屬鈷。一般來說，對于金屬前驅(qū)體，親水的羥基終端比疏水的氫終端活性更高，前驅(qū)體更易發(fā)生吸附，也就更適合做ALD初始反應(yīng)的表面。但鈷的常用前驅(qū)體tBu－AllylCo（CO）3的表現(xiàn)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(xiàn)出強烈的活性。這里，Co前驅(qū)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(jī)制，所以該前驅(qū)體與Si襯底氫終端吸附結(jié)合的活性反而更強，這一機(jī)制也保證了鈷膜的高純度［25］。另外一些關(guān)于前驅(qū)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(qū)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(qū)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(yīng)機(jī)理目前還不是很清楚，但是通過觀察反應(yīng)副產(chǎn)物，表明ALD沉積這些過渡金屬時，氨解反應(yīng)具有一定的作用。除此之外，還有一類還原反應(yīng)是利用主族元素氫化物作還原劑，這類氟硅烷消去反應(yīng)的過程通常是σ鍵置換、氧化加成／還原消除反應(yīng)，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(biāo)準(zhǔn)的半反應(yīng)式沉積［26］。但是鎢和鉬兩種元素在具體的反應(yīng)上還是有所不同，乙硅烷輸入時鉬質(zhì)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(yīng)增加，這可以認(rèn)為是由前驅(qū)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(dǎo)致硅烷嵌入Si—H鍵出現(xiàn)Si的CVD反應(yīng)，而且此類反應(yīng)的機(jī)理對其他金屬元素不能通用，比如鉭若用此種反應(yīng)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(qū)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(dāng)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(kuò)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(jié)構(gòu)襯底上沉積銀薄膜的掃描電鏡照片，這里使用的前驅(qū)體是Ag（O2CtBu）（PEt3）［30］。然而文獻(xiàn)［31］中也指出，由此得到的膜層生長速度緩慢，薄膜質(zhì)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(chǎn)物應(yīng)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(yīng)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(yīng)用前景，這不僅是由于其優(yōu)異的導(dǎo)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(guān)注的銀表面等離激元的性質(zhì)。但它們都較難還原或難與碳氮氧結(jié)合成較強的化學(xué)鍵，其常見的前驅(qū)體在熱ALD中需要的生長溫度太高，一般適用的襯底和結(jié)構(gòu)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(yīng)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(hù)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(yīng)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(jié)果大多還不盡如人意，因此，其ALD沉積反應(yīng)路徑和機(jī)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(jīng)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(yīng)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(fù)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(qū)體的反應(yīng)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(yīng)機(jī)制，如硼烷中B—H鍵能夠?qū)滢D(zhuǎn)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(yīng)物，如二茂鈷Co（C5H5）2，升華溫度很低且有足夠的電化學(xué)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(jìn)一步檢驗，保證副產(chǎn)物都是氣態(tài)且不會有其他雜質(zhì)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(dǎo)電率，還在于其特殊的催化和光學(xué)性質(zhì)。而金的沉積對ALD技術(shù)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?，F(xiàn)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(yīng)模式能夠成功應(yīng)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(yīng)用需求也很有限，局限在有機(jī)發(fā)光二極管和鋰電池中。而元素周期表右側(cè)那些主族金屬，目前也尚未見ALD沉積的報道。從電負(fù)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(yīng)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(jié)了目前為止ALD沉積金屬的主要種類與反應(yīng)類型，并附列了代表性文獻(xiàn)。
4結(jié)語
（一）碳族元素在周期表中的位置
ⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA
BCNOF
AlSiPSCl
GaGeAsSeBr
InSnSbTeI
TlPbBiPoAt
（二）碳碳元素及其單質(zhì)的性質(zhì)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(zhì)的性質(zhì)
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(lán)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(guān)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(yīng)的化學(xué)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(yīng)實例：
酸性：H2CO3>H2SiO3
與堿反應(yīng)：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(yīng)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(zhuǎn)化
方程式如下：
Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3
NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O
四、知識網(wǎng)絡(luò)
（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
原料黏土（CaCO3）純堿、石灰石、石英黏土
金屬層狀復(fù)合材料是由多層金屬復(fù)合而成的，其通過將多層金屬板經(jīng)過疊壓而形成，相對于顆粒增強復(fù)合材料，層狀復(fù)合材料的制造工藝相對簡單，同時能夠達(dá)到工業(yè)應(yīng)用的要求，隨著科技的進(jìn)步，金屬層狀復(fù)合材料已經(jīng)由原來的雙層發(fā)展到現(xiàn)今的多層金屬材料復(fù)合，同時在制造的過程中，對于不同層板之間層板組分的合理選擇以及選用相應(yīng)的加工工藝，能夠生產(chǎn)出符合工業(yè)特性要求的金屬層狀復(fù)合材料。通過使用金屬層狀復(fù)合材料能夠有效地減少對于貴金屬材料的使用，以較少的材料投入達(dá)到改善材料特性的目的，對于降低生產(chǎn)成本以及減少資源的浪費有著非常重要的意義。
2金屬層狀復(fù)合材料的生產(chǎn)工藝
2.1金屬層狀復(fù)合材料生產(chǎn)中的固－固相復(fù)合法
金屬層狀復(fù)合材料中的固－固相復(fù)合法是一種在上世紀(jì)30年代就發(fā)展起來的加工工藝，其主要原理是將兩種或多種已經(jīng)成型的板材通過疊加或者是軋制的方法使其能夠形成多層復(fù)合的方式，從而使這種復(fù)合板材能夠達(dá)到所需的性能要求。其中，復(fù)合板材所采用的軋制方法主要有熱軋和冷軋兩種，采用軋制的方法生產(chǎn)的復(fù)合板材具有生產(chǎn)成本較低、生產(chǎn)迅速以及成本板材的精度較高等優(yōu)點，通過與現(xiàn)有的鋼鐵生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)裝備相結(jié)合能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模的生產(chǎn)，利用軋制法可復(fù)合的金屬種類很多，但軋制復(fù)合往往需要進(jìn)行表面處理和退火強化處理等工藝，板型控制困難，軋件易邊裂，易形成脆性金屬化合物，且道次軋制變形量大，需要大功率的軋機(jī)。
2.2金屬層狀復(fù)合材料生產(chǎn)中的爆炸復(fù)合法
此種方法的主要原理是通過使用炸藥作為主要的能源，從而將多種金屬材料復(fù)合焊接成一體的加工工藝，采用此種加工工藝的優(yōu)點是生產(chǎn)出來的板材具有很高的產(chǎn)品適應(yīng)性且保留了復(fù)合材料原料的一些特性，同時生產(chǎn)的板材結(jié)合界面的結(jié)合強度較高，能夠使得其在后續(xù)的加工過程中保持較為良好的加工特性，同時對于金屬層狀復(fù)合材料的大小以及形狀等都具有很強的可調(diào)性且對生產(chǎn)設(shè)備要求較低，缺點是生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生巨大的噪音從而不利于生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行。
2.3金屬層狀復(fù)合材料生產(chǎn)中的爆炸－軋制復(fù)合法
此種方法結(jié)合了固-固生產(chǎn)法中的軋制法以及爆炸法中的一些優(yōu)點，通過使用此種方法可以使得金屬層狀復(fù)合材料板能夠生產(chǎn)的尺寸更大、厚度更薄、長度更長以及更細(xì)的復(fù)合金屬材料，從而使得金屬材料的性能克服了單一工藝中所存在的一些問題。
2.4金屬層狀復(fù)合材料生產(chǎn)中的擴(kuò)散焊接法
金屬層狀復(fù)合材料經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)具有多種生產(chǎn)工藝及加工技術(shù)，擴(kuò)散焊接是一種對在金屬層狀復(fù)合材料的復(fù)合加工中常用的技術(shù)，其能夠進(jìn)行多同種或不同種材料進(jìn)行復(fù)合。在加熱到母材熔點0.5～0.7的溫度時，在盡量使母材不出現(xiàn)變形的程度下加壓，使母材緊密接觸，利用界面出現(xiàn)的原子擴(kuò)散而實現(xiàn)結(jié)合的方法。
2.5金屬層狀復(fù)合材料生產(chǎn)中的液－固相復(fù)合法
此種方法的原理是將一種（液相）的金屬材料通過多種不同的方式均勻的澆鑄在其他一種固態(tài)金屬材料的表面，并依靠兩種金屬材料表面之間所產(chǎn)生的一定的反應(yīng)來使兩者之間出現(xiàn)結(jié)合，并在液態(tài)金屬凝固后對其進(jìn)行壓力加工。
2.5.1直接澆鑄復(fù)合法
直接澆鑄復(fù)合法的制造工藝如下：首先需要將兩塊在內(nèi)側(cè)涂抹有剝離劑的鋼板進(jìn)行相應(yīng)的疊合，并將兩塊鋼板四周進(jìn)行焊接后放入盛有金屬液的鑄模中，待到周圍的液態(tài)金屬凝固后進(jìn)行一定的軋制，軋制完成后將焊接的鋼板四周的焊縫去掉，從而可以得到分離后的兩塊液固復(fù)合板，在進(jìn)行金屬層狀復(fù)合材料板的生產(chǎn)過程中如果做好對于加工溫度的把控可以使得復(fù)合材料板具有較高的復(fù)合強度。此種方法操作方便、由于無需使用過多的機(jī)械設(shè)備以及其他附加工藝，因此，其加工成本較低，可以應(yīng)用從而進(jìn)行批量化生產(chǎn)，不足之處是由于需要將固態(tài)的金屬板放置于高溫下的液態(tài)液中待其凝固，在這一過程中，由于兩者金屬材料熔點的不同會使得高溫的液態(tài)金屬會對固態(tài)金屬的表面造成一定程度的熔損，從而會對生產(chǎn)出來的金屬層狀復(fù)合材料板的質(zhì)量造成一定的影響。雙流鑄造法又被稱為雙澆法，其主要是通過使用兩種液態(tài)金屬同時開始進(jìn)行鑄造，其主要利用的是兩種合金之間的熔點差，通過將低熔點的合金首先澆注在一種特殊的扁模具中，而后通過將模具內(nèi)的抽板進(jìn)行一定的提升，其后再將高熔點的合金澆注在抽板提升后所留下的空位中，從而得到所需要的復(fù)合金屬材料，使用此種方法需要做好時機(jī)的把控，特別是在金屬液的澆注速度方面更是需要注意，從而使兩層金屬界面結(jié)合良好且界面穩(wěn)定是比較嚴(yán)格的。
2.5.2釬焊法
釬焊法的主要原理是通過利用浸潤的液態(tài)金屬相凝固使兩種金屬焊合一起的技術(shù)方法。此種方法的加工工藝簡單、操作方便，能夠方便、快捷的完成異種金屬之間的結(jié)合，其缺點是在釬焊結(jié)合部位的硬度不高，從而使得復(fù)合材料板出現(xiàn)小孔、夾渣、偏析等缺陷。
3金屬層狀復(fù)合材料中的表面工程技術(shù)
電鍍主要是通過溶液中所含有的金屬離子在導(dǎo)電的情況下聚集到電極中的陰極中并均勻的覆蓋在陰極的表面使其形成能夠與基體牢固相結(jié)合的鍍覆層的過程。經(jīng)過多年的發(fā)展，電鍍已經(jīng)成為了現(xiàn)今工業(yè)生產(chǎn)中的重要組成部分。除了電鍍外，在材料表面工程處理中還具有刷鍍、化學(xué)鍍以及熱噴涂、化學(xué)氣相沉積法、物理氣相沉積等多種表面處理技術(shù)，以上這些技術(shù)都各有優(yōu)缺點，應(yīng)當(dāng)根據(jù)金屬材料表面的特性需要適合的技術(shù)。
4金屬層狀符合材料的發(fā)展展望
隨著科技的進(jìn)步以及越來越多的新技術(shù)被應(yīng)用于材料生產(chǎn)工藝中，現(xiàn)今，在金屬層狀復(fù)合材料的生產(chǎn)過程中主要有電磁成型復(fù)合、自蔓延高溫合成焊接技術(shù)、激光熔覆技術(shù)、超聲波焊接技術(shù)以及噴射沉積復(fù)合技術(shù)等。采用以上這些技術(shù)能夠使得金屬復(fù)合材料性能更高以及生產(chǎn)更為簡單方便。
5結(jié)束語
關(guān)鍵詞：
《金屬材料學(xué)》是材料科學(xué)與工程專業(yè)無機(jī)材料方向?qū)W生的一門專業(yè)選修課。通過教學(xué)使學(xué)生掌握金屬材料基礎(chǔ)理論方面的初步知識，并具有合理選用金屬材料、正確選定熱處理工藝方法、妥善安排工藝路線的初步能力，以完善學(xué)生的專業(yè)知識結(jié)構(gòu)。作者通過一個學(xué)期的教學(xué)實踐，積累了一定的經(jīng)驗，獲得了不少的體會。
本課程內(nèi)容主要分為三部分：金屬材料基礎(chǔ)理論方面的基本知識；新型金屬材料及其新進(jìn)展(新型金屬及其合金材料、新型金屬及其合金材料的制備方法)。課程要求掌握金屬材料基礎(chǔ)理論方面的初步知識，了解材料的成分、內(nèi)部組織、熱處理工藝與性能之間的內(nèi)在規(guī)律。
本課程的特點是理論性敘述多，計算內(nèi)容少，同時與其它課程如材料科學(xué)基礎(chǔ)、熱處理、材料力學(xué)性能、材料分析技術(shù)等課程緊密相關(guān)。在理論教學(xué)過程中，要重點突出。以不同金屬材料的成分（合金化）、工藝、組織結(jié)構(gòu)、性能與應(yīng)用為主線講解，對課程內(nèi)容進(jìn)行整合。注重教學(xué)方法及教學(xué)手段的改進(jìn)，注重培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。具體做法如下：
1、理論教學(xué)過程中強調(diào)抓主線，始終以材料科學(xué)研究的五大要素成分、組織、工藝、性能與應(yīng)用為主線講解，使學(xué)生在看似抽象、復(fù)雜、枯燥的內(nèi)容中尋找到其內(nèi)在、本質(zhì)的規(guī)律。
2、采用啟發(fā)式、互動式的教學(xué)法，針對不同的課程內(nèi)容，采取多種形式的啟發(fā)式、互動式的教學(xué)，課堂討論、提問，學(xué)生自學(xué)等方式，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性。
3、采用項目教學(xué)法，讓學(xué)生分成若干學(xué)習(xí)小組，對書中的某些章節(jié)分成一個個小項目，進(jìn)行個人自學(xué)（做筆記）、小組討論與備課，同時各組自己制作多媒體課件，由小組長或小組推薦人上臺講課，講完后其它同學(xué)和教師共同提問，由該學(xué)習(xí)小組同學(xué)做答，考察其各方面情況；最后由主講老師對本知識章節(jié)進(jìn)行課程總結(jié)，對同學(xué)的表現(xiàn)進(jìn)行評估。
4、結(jié)合認(rèn)識實習(xí)到工廠參觀，使課程的相關(guān)內(nèi)容具體化，講述目前國內(nèi)鋼鐵企業(yè)的一些生產(chǎn)線，將現(xiàn)代鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)型板材的生產(chǎn)流程演示給同學(xué)，使同學(xué)能夠?qū)⑸a(chǎn)流程中的鋼鐵冶煉、精煉、連鑄、控制軋制與控制冷卻、校直、熱處理等與材料學(xué)科中的成分、工藝、組織、產(chǎn)品性能及應(yīng)用相結(jié)合。
5、利用學(xué)校提供的多媒體教學(xué)設(shè)備，制作多媒體教學(xué)軟件進(jìn)行教學(xué)。運用多媒體，給學(xué)生提供了豐富的感性認(rèn)識，也使課堂教學(xué)目的完成、教學(xué)難點的突破更省時、更省力、更有效。但多媒體教學(xué)也不是萬能的，它既有它的優(yōu)點也有它的缺點。根據(jù)教學(xué)目的和學(xué)生的實際，采用合適的多媒體與板書結(jié)合的方式，構(gòu)建問題情境，設(shè)計符合學(xué)生自學(xué)規(guī)律的教學(xué)過程，安排必要的練習(xí)，指導(dǎo)學(xué)生獨立地進(jìn)行探索，以逐步提高他們的自學(xué)能力。比如在講述合金相圖的時候，利用多媒體圖片，可以很直觀的表示合金凝固的相變過程，這對于促進(jìn)學(xué)生的理解很有好處，能獲得較好的教學(xué)效果。
6、改進(jìn)成績評定方法，分?jǐn)?shù)是學(xué)生的命根，怎樣對學(xué)生進(jìn)行考核是教學(xué)環(huán)節(jié)的重要一環(huán)，如果采取傳統(tǒng)的閉卷考試的方式，學(xué)生必然要對所學(xué)內(nèi)容死記硬背，考完以后就忘得一干二凈，這樣的考核不利于培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)課程，又沒有培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的自覺性， 針對這些弊病， 考核方法采取小論文和答辯的形式，要求學(xué)生根據(jù)課程內(nèi)容查閱相關(guān)文獻(xiàn)，經(jīng)過重新組織，以小論文的方式闡述自己學(xué)習(xí)該課程后的心得體會，并進(jìn)行課堂答辯，以此考察學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、學(xué)習(xí)積極性及學(xué)習(xí)主動性。
總之，只要教師和學(xué)生共同努力， 在教學(xué)過程師生互動，改變傳統(tǒng)的滿堂灌的教學(xué)方法，充分調(diào)動學(xué)生的積極性，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，在教學(xué)過程中注意培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，用新穎的教學(xué)方式和前沿的知識引導(dǎo)他們自覺去探求新的知識， 增強他們學(xué)習(xí)的興趣，一定可以將《金屬材料學(xué)》這門課程，變成具有吸引力的課程。
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關(guān)鍵詞：金屬腐蝕與防護(hù)；教學(xué)改革；畢業(yè)論文
作者簡介：馮佃臣（1977-），男，內(nèi)蒙古烏蘭察布人，內(nèi)蒙古科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院，講師；宋義全（1963-），男，河北撫寧人，內(nèi)蒙古科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院，教授。（內(nèi)蒙古?包頭?014010）
基金項目：本文系內(nèi)蒙古科技大學(xué)校內(nèi)基金項目資助（項目編號：JY2009003）的研究成果。
中圖分類號：G642.3?????文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A?????文章編號：1007-0079（2011）11-0128-01
一、“金屬腐蝕與防護(hù)”課程概況
金屬材料作為社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必需品被各行各業(yè)大量使用，而金屬材料在絕大多數(shù)情況下與腐蝕性環(huán)境介質(zhì)接觸就會發(fā)生腐蝕，因此，金屬的腐蝕與防護(hù)是一個重要的學(xué)科門類。
在化學(xué)、石油、造紙等工業(yè)中，金屬腐蝕造成設(shè)備的跑、冒、滴、漏會導(dǎo)致大量有毒物質(zhì)的泄漏，污染環(huán)境，危害人民的健康。因此，研究與解決材料的腐蝕問題與防止環(huán)境污染、保護(hù)人民的健康息息相關(guān)。金屬的腐蝕甚至?xí)頌?zāi)難性的后果。在油氣田的開發(fā)中，從油水井管道和儲罐以及各種工藝設(shè)備都會遭受嚴(yán)重的腐蝕，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。1966年某天然氣井的套管發(fā)生硫化物應(yīng)力腐蝕開裂，引發(fā)井噴和特大爆炸，造成人員傷亡，日產(chǎn)百萬立方米的高產(chǎn)氣井報廢。1971年某天然氣管線發(fā)生腐蝕斷裂，產(chǎn)生爆炸，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)7000萬元。1997年某化工廠?18個乙烯原料儲罐由于硫化物腐蝕引起大火，停產(chǎn)半年，直接損失達(dá)2億多元，間接損失巨大。1985年日本的一架波音747客機(jī)，由于應(yīng)力腐蝕斷裂而墜毀，導(dǎo)致500余人喪生。
腐蝕破壞所造成的直接經(jīng)濟(jì)損失也是十分驚人的。每年由于腐蝕可損失大約10～20％的金屬。2003年世界的鋼產(chǎn)量達(dá)到9.625億噸，中國的鋼產(chǎn)量高達(dá)2.2億噸，美國的鋼產(chǎn)量為0.914億噸。按下限計算，世界每年腐蝕掉的鋼大于美國的鋼產(chǎn)量；中國一年就有2200萬噸鋼被腐蝕掉，相當(dāng)于腐蝕掉一個大型鋼鐵企業(yè)的年產(chǎn)量。通過普及腐蝕與防護(hù)知識，推廣應(yīng)用先進(jìn)的防腐蝕技術(shù)，可挽回經(jīng)濟(jì)損失30％～40％。因此研究腐蝕規(guī)律、解決腐蝕破壞已成為國民經(jīng)濟(jì)中迫切需要解決的重大問題。所以許多高校的工科專業(yè)開設(shè)了“金屬腐蝕與防護(hù)”課程。
“金屬腐蝕與防護(hù)”是金屬材料工程專業(yè)學(xué)生的一門專業(yè)選修課。主要介紹金屬腐蝕與防護(hù)方面的基礎(chǔ)知識，掌握有關(guān)金屬腐蝕與防護(hù)的基本理論和基礎(chǔ)知識，重點是電化學(xué)腐蝕的原理，以拓寬金屬材料專業(yè)學(xué)生的專業(yè)面，并使學(xué)生能夠在該領(lǐng)域從事基本的應(yīng)用與研究工作。要求學(xué)生了解幾種常見的局部腐蝕的形式以及自然環(huán)境中的幾個腐蝕種類，了解各種環(huán)境腐蝕發(fā)生的影響因素及其防護(hù)措施。本科程為一門理論性與實用性并重的專業(yè)課，要求學(xué)生既要掌握扎實的理論基礎(chǔ)，又有較強的分析問題、解決問題的實踐能力，以適應(yīng)社會的需求。
二、教學(xué)改革
之前本課程只是作為一門選修課，在課堂上以板書教學(xué)為主，學(xué)生以筆試的方式完成期末考核。近年來，材料研究課題有很多牽涉到材料的腐蝕方面的研究內(nèi)容，本科生和碩士生的畢業(yè)論文工作又和指導(dǎo)教師的研究課題密切相關(guān)。有許多本科生畢業(yè)論文就是金屬腐蝕與防護(hù)相關(guān)的課題。但大多數(shù)學(xué)生對材料腐蝕的實驗方法了解甚少，甚至有時茫然不知所措，直接影響到了學(xué)生畢業(yè)論文的完成進(jìn)度和完成質(zhì)量。據(jù)統(tǒng)計，內(nèi)蒙古科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院（以下簡稱“我院”）2006年和2010年本科生畢業(yè)論文工作過程中，涉及到腐蝕實驗的學(xué)生占畢業(yè)生總數(shù)的20～30%，因而，使學(xué)生能較熟練地掌握材料的腐蝕研究實驗方法和研究體系勢在必行。
一直以來，我院材料工程和材料成型專業(yè)學(xué)生由于受較傳統(tǒng)的教學(xué)體制的影響，對材料的組織與性能方面等傳統(tǒng)實驗方法學(xué)習(xí)和實踐環(huán)節(jié)較多，而對其他實驗方法如電化學(xué)腐蝕等實驗和研究方法的學(xué)習(xí)和掌握較少甚至是空白。目前，由于國家對材料環(huán)境腐蝕的不斷重視，[1-2]特別是在國防現(xiàn)代化方面的投入和研究力度的加大，材料在自然環(huán)境中或特定腐蝕環(huán)境條件下的腐蝕特性和腐蝕規(guī)律的研究日益增多，[3-4]因而要求材料專業(yè)的學(xué)生應(yīng)對材料的腐蝕的實驗方法進(jìn)行學(xué)習(xí)，掌握材料腐蝕研究方法的實驗體系，以能應(yīng)對和滿足今后工作和學(xué)習(xí)的進(jìn)一步需求。
1.多媒體教學(xué)和傳統(tǒng)板書巧妙配合提高課堂效率
隨著教學(xué)輔助手段日益發(fā)展，“金屬腐蝕與防護(hù)”課程教學(xué)現(xiàn)在大量采用多媒體與板書相結(jié)合的教學(xué)形式。多媒體教學(xué)的特點是能夠顯示豐富的色彩、能容納大量的信息，可節(jié)約大量的課堂時間，教學(xué)直觀、易懂，能讓教學(xué)內(nèi)容形聲化、表現(xiàn)手法多樣化，對學(xué)生的感官進(jìn)行多路刺激，便于開展情境教學(xué)。例如，在介紹全面腐蝕和局部腐蝕時，可以利用圖片很容易說明每種腐蝕的形貌特點。
“尺有所短，寸有所長”，多媒體教學(xué)具有傳統(tǒng)教學(xué)所不具備的優(yōu)勢，但也不能完全替代板書。多媒體教學(xué)攜帶的信息量大，給學(xué)生留下的思考時間就相對減少，學(xué)生沒有遞進(jìn)式的思考和探究，往往跟不上教師的進(jìn)度和思路，在講述基礎(chǔ)內(nèi)容時板書的教學(xué)效果將更加明顯。例如，在講述腐蝕電化學(xué)原理一章中陰陽極的腐蝕反應(yīng)方程式時，可以充分利用板書將腐蝕過程的反應(yīng)方程依次列出，在重難點處可以進(jìn)一步在黑板上進(jìn)行擴(kuò)展，學(xué)生看著黑板聽著教師的講解或描述，把思路集中在教學(xué)內(nèi)容上，教師在黑板上表達(dá)清楚，有血有肉，有理有據(jù)，在下面聽的學(xué)生不斷思考，在對話交流的過程中讓學(xué)生感受到教師和學(xué)生的互動，這樣才能隨時迸發(fā)出思想的火花，發(fā)現(xiàn)值得探究的現(xiàn)象，產(chǎn)生引入深思的問題。
2.增設(shè)網(wǎng)絡(luò)課件，延伸教學(xué)體系
不管課堂教學(xué)如何內(nèi)容豐富，但時效性很強。無論課堂組織多么優(yōu)秀，學(xué)生也不可能在90分鐘內(nèi)一直全神貫注聽講。為了便于學(xué)生及其他相近專業(yè)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，為了做到資源共享，課題組還開發(fā)了“金屬腐蝕與防護(hù)”網(wǎng)絡(luò)課件，把課件放在教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺上，把教學(xué)大綱、課程重點難點、課后練習(xí)、提高練習(xí)等放在網(wǎng)上。學(xué)生隨時可以學(xué)習(xí)，學(xué)生有問題可以在網(wǎng)上留言提問，教師及時回復(fù)，這樣就方便了學(xué)生的學(xué)習(xí)。
3.增加實驗教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生獨立思考自主創(chuàng)新能力
由于“材料腐蝕與防護(hù)”是一門專業(yè)特色課程，與科研方向密切相關(guān)，其實驗課程的教學(xué)重點是培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，分析問題和解決問題的能力，提高學(xué)生的動手能力，為將來畢業(yè)論文的科研工作以及畢業(yè)后的工作提供基本方法、基本技能和科學(xué)思維的保障。針對材料專業(yè)學(xué)生的特點和培養(yǎng)目標(biāo)，以及近年來畢業(yè)論文的需求，課題組教師精心設(shè)計了實驗體系。一是基礎(chǔ)驗證性實驗，重點培養(yǎng)學(xué)生基本技能，鞏固基本理論知識。二是以任務(wù)為目標(biāo)，提出設(shè)計性實驗課題引導(dǎo)學(xué)生完成知識的綜合和提高，加深對腐蝕防護(hù)的理解。三是開辟綜合性開放性實驗室，提高學(xué)生綜合分析和設(shè)計實戰(zhàn)經(jīng)驗。學(xué)生在開放實驗室里可以自主查閱資料設(shè)計實驗，指導(dǎo)教師予以指導(dǎo)。
我院在本課程的教學(xué)體系中增加了4學(xué)時的實驗課，這4學(xué)時的實驗課是在實驗室完成。學(xué)生親手做實驗，教師全程跟蹤指導(dǎo)。把實驗也作為學(xué)生本門課程結(jié)課的考核內(nèi)容。
本課程的教學(xué)目標(biāo)是傳授材料腐蝕與保護(hù)實驗方法和實驗技能，鍛煉學(xué)生的動手能力，培養(yǎng)學(xué)生良好的實驗習(xí)慣和科學(xué)的思維方法。材料腐蝕與保護(hù)實驗側(cè)重于實驗技能的強化和提高訓(xùn)練，必須要求學(xué)生嚴(yán)格按照實驗步驟及操作規(guī)程執(zhí)行，掌握基本的實驗技能，熟悉常用實驗儀器的使用方法，利用這些技能和方法解決科研問題。[5]這就為后續(xù)的畢業(yè)論文的完成打下了良好的基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】金屬材料；力學(xué)；性能
在機(jī)械加工領(lǐng)域，常研究的金屬材料的力學(xué)性能主要包括以下幾個方面：材料強度與塑性、材料硬度、沖擊韌性與疲勞強度。通過對金屬材料力學(xué)性能的研究，在滿足零部件加工性能的同時，更好更合理的選材。
一、強度與強度指標(biāo)
金屬材料在機(jī)械加工時，承受靜載荷的作用，其抵抗塑性變形或斷裂的能力稱之為強度。載荷就是金屬材料在使用及加工過程中所承受的各種外力，其中載荷分為靜載荷、沖擊載荷、交變載荷。顧名思義靜載荷就是力的大小和方向均不發(fā)生變化的載荷，而沖擊載荷就是沖擊力比較大，作用在工件上的時間比較短、速度比較快，交變載荷與靜載荷相反，力的大小和方向隨時間發(fā)生周期性的變化。我們所研究的強度指標(biāo)就是在靜載荷作用下研究的。
屈服強度是用來表示金屬材料強度指標(biāo)最有效的形式。當(dāng)金屬材料受力達(dá)到一定程度出現(xiàn)屈服現(xiàn)象時，發(fā)生塑性變形并且變形能力不隨力增加而改變，此時所對應(yīng)的應(yīng)力稱之為屈服強度。
在機(jī)械加工領(lǐng)域，常用到的材料一般不允許存在塑性變形，這就決定了屈服強度是我們設(shè)計零部件和選材的最主要依據(jù)。
二、塑性與塑性指標(biāo)
金屬材料在機(jī)械加工時承受載荷作用時發(fā)生變形，當(dāng)載荷增加一定程度時發(fā)生斷裂，在斷裂前所承受的最大塑性變形的能力我們稱之為材料塑性。拉伸試驗是我們獲得金屬材料的強度和塑性指標(biāo)最有效的試驗。首先把被測材料加工成標(biāo)準(zhǔn)試樣，將試樣安裝在拉伸試驗機(jī)上通過緩慢施加拉伸載荷，獲得拉伸載荷與式樣伸長量的關(guān)系，即拉伸曲線。
三、硬度和硬度試驗
金屬材料的硬度就是指金屬材料抵抗局部塑性變形和破壞的能力。金屬材料的力學(xué)性能中最重要的指標(biāo)之一就是硬度。與拉伸試驗相比，硬度試驗相對操作比較簡單，可以直接在零部件表面進(jìn)行試驗，比較直觀，應(yīng)用比較廣泛。硬度試驗方法種類比較多，最常用的有以下三種試驗方法。
1、布氏硬度試驗法
（1）布氏硬度試驗原理
布氏試驗就是先使用硬質(zhì)合金球做壓頭壓入金屬表面，在施加一定的壓力，在規(guī)定時間后消除試驗力，最后測量壓痕表面直徑，根據(jù)試驗壓力，作用時間，壓痕直徑，帶入公式，通過計算公式得出其硬度值。通過實驗我們可以得出以下結(jié)論：布氏硬度值與壓痕直徑成正比例關(guān)系。
（2）布氏硬度特點及適用范圍
由于在布氏硬度實驗過程中，所用到的試驗力和壓頭直徑都比較大，所以壓痕也比較大，測量起來比較直觀準(zhǔn)確，故能準(zhǔn)確反映出硬度值。但是也存在一定缺陷，由于壓痕比較大，對金屬表面的損傷程度也比較大，對于測量零部件表面質(zhì)量要求比較高或薄壁零部件不適用布氏硬度試驗。
2、洛氏硬度試驗法
（1）洛氏硬度實驗原理
洛氏硬度實驗原理與布氏硬度試驗相比，不同點在于把硬質(zhì)合金球形壓頭改為金剛石圓錐壓頭，不是通過壓痕直徑來測量，而是通過壓痕深度來測量硬度值。對于不同標(biāo)尺下的硬度值必須轉(zhuǎn)化為同一標(biāo)尺才能進(jìn)行比較。
（2）洛氏硬度特點及適用范圍
由于洛氏硬度試驗壓頭采用金剛石錐頭，壓痕較小，對零部件的損壞程度比較小，適用于測量一些薄壁及表面質(zhì)量要求比較高的零部件，但存在一定的局限性，測量的硬度值不夠準(zhǔn)確。
3、維氏硬度試驗法
維氏硬度試驗壓頭區(qū)別于布氏和洛氏硬度，采用金剛石四棱錐體，維氏硬度試驗壓痕比較不明顯，故可以測量薄壁零部件，但在實驗過程中，對壓痕對角線的測量比較復(fù)雜，增加試驗難度。
四、沖擊韌性與疲勞強度
由于金屬材料在實際使用加工過程中所承受的載荷是多樣的，也可能是多種載荷的疊加，常見的的載荷有靜載荷，動載荷和交變載荷，只對靜載荷研究遠(yuǎn)不夠，對于沖擊和疲勞載荷的研究意義重大。
1、沖擊韌性
沖擊載荷的研究只要通過沖擊韌性來獲得，沖擊韌性主要通過彎曲試驗獲得。沖擊抗力是通過沖擊韌度來衡量，主要由材料的強度和塑性決定。
2、疲勞強度
實際生產(chǎn)中常會遇到這種現(xiàn)象，雖然材料承受力遠(yuǎn)低于屈服極限，但較長時間工作后也會發(fā)生斷裂，這種現(xiàn)象就是金屬疲勞。金屬材料出現(xiàn)疲勞破壞時會出現(xiàn)以下特征：（1）疲勞斷裂前不出現(xiàn)明顯征兆，突然破壞。（2）引起疲勞破壞的應(yīng)力并不是很大，往往遠(yuǎn)低于材料的屈服強度。（3）疲勞破壞需要經(jīng)過三個階段：裂紋形成、裂紋擴(kuò)展、整體斷裂。
（煙臺大學(xué)環(huán)境與材料工程學(xué)院，山東煙臺264005）
摘要：隨著全日制專業(yè)碩士招生數(shù)量的加大，企業(yè)對優(yōu)秀工程碩士研究生的需求也在逐步增大。為了使培養(yǎng)的工程碩士研究生能更好地服務(wù)社會，各高校在培養(yǎng)方案制定、畢業(yè)論文選題等各個環(huán)節(jié)都注重密切結(jié)合各專業(yè)的行業(yè)需求，使培養(yǎng)的碩士研究生既擁有一定的理論基礎(chǔ)，又具備較強的實踐能力，畢業(yè)后能很快地適應(yīng)企業(yè)需求，滿足企業(yè)對具有良好職業(yè)素養(yǎng)和解決實際問題的工程師的需求。本文以煙臺大學(xué)環(huán)境與材料工程學(xué)院材料工程專業(yè)碩士研究生的培養(yǎng)模式為例，探討工程碩士研究生培養(yǎng)環(huán)節(jié)設(shè)置的重要性，以期為工程碩士研究生的培養(yǎng)提供參考。
關(guān)鍵詞 ：工程碩士；基礎(chǔ)理論；實踐能力；培養(yǎng)模式
DOI:10.16083/j. cnki. 22-1296/g4. 2015. 08. 002
中圖分類號：G643.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-1580（2015）08-0004-02
2009年，教育部進(jìn)行了學(xué)位制度改革，力求轉(zhuǎn)變研究生培養(yǎng)理念，全日制專業(yè)碩士研究生不再僅僅面向往屆畢業(yè)生，開始鼓勵應(yīng)屆畢業(yè)生報考，目的就是要培養(yǎng)現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展急需的應(yīng)用型高層次人才。為了更好地適應(yīng)社會發(fā)展對高層次人才的需求，對全日制碩士研究生實行分類培養(yǎng)，對于一些具有一定科研潛力而又愿意致力于科學(xué)研究的學(xué)生，鼓勵其報考學(xué)術(shù)型研究生，以后可以到科研院所搞研究工作，或者選擇攻讀博士研究生進(jìn)一步深造。對于一些將來不想從事科學(xué)研究工作，而是畢業(yè)后想到企業(yè)發(fā)展，但是覺得本科學(xué)到的知識不能滿足企業(yè)需求，想進(jìn)一步提高自己解決實際工程問題能力的學(xué)生，鼓勵其報考專業(yè)碩士研究生，進(jìn)一步提高自己的理論素養(yǎng)和工程實踐能力。
本文以煙臺大學(xué)環(huán)境與材料工程學(xué)院材料]二程專業(yè)碩士研究生的培養(yǎng)模式為例，探討工程碩士研究生培養(yǎng)環(huán)節(jié)設(shè)置的重要性，以期為材料工程碩士研究生的培養(yǎng)提供參考。
一、研究方向的確定
根據(jù)學(xué)院各個教師的研究方向、學(xué)院現(xiàn)有的實驗條件、合作培養(yǎng)單位的情況等設(shè)定材料工程碩士的培養(yǎng)方向。學(xué)院設(shè)有無機(jī)材料方向、高分子材料方向、新型金屬材料及其制備加工技術(shù)、金屬材料組織與性能控制、材料表面特性與改性技術(shù)等研究方向。當(dāng)然，每個培養(yǎng)方向都是注重理論為基礎(chǔ)、實踐能力培養(yǎng)為最終目的的培養(yǎng)模式。無機(jī)材料方向側(cè)重研究與開發(fā)無機(jī)質(zhì)材料的新品種、新工藝、新特性、新用途以及新的實用技術(shù)；高分子材料主要研究將高分子材料合成與加工融為一體的新型反應(yīng)加工制造技術(shù)；金屬材料主要以新型金屬材料加工制備技術(shù)與工藝的研究為主，研究金屬材料加工過程中的微觀結(jié)構(gòu)、組織形態(tài)、相變規(guī)律及其對材料零部件強韌性和服役壽命的影響，實現(xiàn)金屬材料組織與性能的精確控制；材料表面特性與改性致力于研究耐磨、耐蝕、耐高溫涂層材料及其加工設(shè)備技術(shù)、材料表面涂層的制備技術(shù)及調(diào)控技術(shù)。
二、培養(yǎng)目標(biāo)的明確
雖然全日制工程碩士研究生的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)應(yīng)用型人才，但是對于他們的培養(yǎng)應(yīng)該區(qū)別于職業(yè)學(xué)院學(xué)生的培養(yǎng)模式，充分考慮到碩士研究生的教育層次，使專業(yè)碩士研究生在知識結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)學(xué)術(shù)與應(yīng)用的統(tǒng)一，既具備一定的學(xué)術(shù)水平，達(dá)到碩士研究生層次教育的學(xué)術(shù)水平，掌握較深厚的本學(xué)科領(lǐng)域的理論知識，同時具備解決實際應(yīng)用問題的能力和素質(zhì)?；谏鲜鏊悸?，我們制定了學(xué)院材料工程碩士研究生的培養(yǎng)目標(biāo)——既要掌握材料工程領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論、先進(jìn)的材料制備技術(shù)、材料檢測技術(shù)和手段等，又能夠在該行業(yè)的某一具體方向具備良好的獨立從事丁程設(shè)計、工程實施、工程研究、工程開發(fā)、工程管理等能力，特別是具有較強的解決工程實際問題的能力。
三、課程體系的構(gòu)建
全日制丁程碩士課程體系設(shè)置不能完全“去學(xué)術(shù)化”。在課程設(shè)置方面，我們注重基礎(chǔ)理論課程和工程應(yīng)用類型課程并存，將材料工程碩士研究生課程分為公共基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)限選課和選修課四類。公共基礎(chǔ)課包括中國特色社會主義理論與實踐、自然辯證法、知識產(chǎn)權(quán)法等政治理論課以及基礎(chǔ)英語、專業(yè)英語等。政治理論課采取在國家規(guī)定的教學(xué)大綱范圍內(nèi)完成課程設(shè)置。外語作為工具學(xué)科，在制定教學(xué)大綱時就充分考慮工程碩士研究生的培養(yǎng)目標(biāo)和要求，緊密結(jié)合專業(yè)工程實際的要求，使學(xué)生在具備一定的基礎(chǔ)英語知識的基礎(chǔ)上，通過工程外語類課程的學(xué)習(xí)熟練掌握工程實踐類英語知識，具備查閱英文資料、了解行業(yè)發(fā)展方向的能力。
在專業(yè)基礎(chǔ)課方面，我們設(shè)置了固體物理、固體化學(xué)、材料現(xiàn)代分析測試技術(shù)等材料學(xué)科的基礎(chǔ)課程。固體物理著重研究固體的物理特性、微觀結(jié)構(gòu)、固體中各種粒子運動形態(tài)和規(guī)律及它們的相互關(guān)系；固體化學(xué)重在研究實際固體物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)過程及特性、固體的合成方法、晶體生長過程、固體的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)，特別是固體中存在的缺陷及其對物質(zhì)的物理及化學(xué)性質(zhì)的影響，探索固體物質(zhì)作為材料實際應(yīng)用的可能性：材料現(xiàn)代分析測試技術(shù)則可以使學(xué)生掌握材料常用的測試技術(shù)、測試手段等以及各種測試方法的基本原理。
專業(yè)限選課和必修課則根據(jù)學(xué)院主要的科研方向設(shè)置了一些應(yīng)用性很強、緊密聯(lián)系工程實際的課程。選修課的設(shè)置為學(xué)生自主選擇課程類型提供了方便，學(xué)生可以和自己的導(dǎo)師協(xié)商，根據(jù)自己所從事的畢業(yè)論文選題以及將來自己想從事的行業(yè)選擇適合自己發(fā)展的課程。
為了提高教學(xué)質(zhì)量，我們選用資深的研究生導(dǎo)師作為授課教師，他們不僅具有深厚的理論知識，而且具備豐富的科學(xué)研究和工程實踐經(jīng)驗。此外，為了使學(xué)生更早地接觸企業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、了解材料行業(yè)的發(fā)展前景，學(xué)院聘請優(yōu)秀的企業(yè)導(dǎo)師或行業(yè)知名專家為學(xué)生開設(shè)學(xué)術(shù)講座、特色專業(yè)選修課。
四、學(xué)位論文的選題
材料工程碩士的培養(yǎng)采用兩年制，課程學(xué)習(xí)時間安排一年，學(xué)位論文安排一年。課程學(xué)習(xí)結(jié)束后，鼓勵學(xué)生到企業(yè)去，由學(xué)校導(dǎo)師和企業(yè)導(dǎo)師聯(lián)合培養(yǎng)。學(xué)校導(dǎo)師和企業(yè)導(dǎo)師根據(jù)學(xué)生所學(xué)專業(yè)的實際情況以及企業(yè)的實際條件，結(jié)合學(xué)生將來的就業(yè)前景，選取切合實際的應(yīng)用性論文題目。論文選題可以是新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料、新產(chǎn)品的研制和開發(fā)，工程設(shè)計與研究，技術(shù)研究或技術(shù)改造方案研究，工程軟件或應(yīng)用軟件開發(fā)，工程管理等。論文內(nèi)容應(yīng)達(dá)到學(xué)校對工程碩士研究生論文工作量的要求，體現(xiàn)作者綜和運用所學(xué)的科學(xué)知識解決工程實際技術(shù)問題的能力，理論聯(lián)系實際，既具備一定的理論基礎(chǔ)，又具有較強的實用性。
考慮到我們學(xué)院材料工程碩士研究生的學(xué)制較短，為了使學(xué)生更好地完成學(xué)位論文，在課程學(xué)習(xí)階段，利用學(xué)生的空余時間讓學(xué)生多掌握一些技能，提早為學(xué)位論文的完成奠定一定的基礎(chǔ)。入學(xué)后，導(dǎo)師可以根據(jù)自身的科研情況，盡早為學(xué)生選好畢業(yè)課題，指導(dǎo)學(xué)生先查閱
