4. 基本概念与理论 - 3

自20世纪90年代末，随着我国经济的飞速发展，我国粗钢突飞猛进，其年产量早已突破8亿吨。目前，我国面临钢铁产能过剩，一方面导致了资源与能源的大量浪费，另一方面也给环境带来了沉重负担。同时，高端轴承、切割丝和螺栓用钢还大量依赖进口。因此，我国亟需从钢铁大国向钢铁强国转变，着重提升钢铁产品质量。钢铁等合金产品质量问题大多起源于其凝固过程中。冶金工程专业以往着重于炼铁、炼钢等冶炼工艺过程与原理，所培养出的冶金人才能够熟练生产普通产品，但无法达到高端产品的要求。究其原因，我们在人才培养过程中通常将金属凝固归为材料科学领域，而忽视了其在冶金过程中的重要性。因此，冶金学院对冶金工程专业教学内容进行调整和改革，除冶金学、冶金物理化学和冶金传输原理外，将金属凝固作为冶金工程专业的主干课程。《金属凝固》课程旨在让学生掌握金属凝固基本原理，及其在工业生产中的应用。本课程以凝固现象与原理为主线，重点讲述了金属凝固热力学、动力学，单相合金凝固和多相合金凝固，以及金属凝固过程传热和流动现象，并结合液态金属凝固现象以及缺陷产生机理与控制措施，加深对金属凝固基本理论知识的理解，构成紧密的“理论联系实际”的知识体系。本课程共九章组成，主要介绍不同金属凝固成型方式中的传热、流动、动量传输现象，以及凝固形核方式、界面形貌、枝晶生长方式，溶质扩散、凝固组织，典型凝固缺陷等。通过该课程的学习，全面了解和掌握金属凝固过程现象及基本原理，为设计与开发合理金属凝固工艺奠定基础。《金属凝固》包含34个知识点，课程内容涵盖绪论、凝固传热现象与原理、凝固热力学原理、凝固微观偏析现象与原理、凝固动力学理论、凝固熔体流动(自然对流与强制对流)现象与其对凝固过程的影响、以及凝固宏观偏析和裂纹等缺陷形成机理与控制措施，从而将金属凝固理论课题和缺陷控制实践课题的研究内容和成果融入至课堂教学中。除授课内容外，授课团队还根据知识点内容的特点，精心设计了计算题、推导题与理论分析题等多种类型习题，通过课后作业、随堂测验、期中与期末考试等方式，从不同角度巩固学生学习成效。另外，授课团队以连铸坯生产实践为依托，选择现场凝固质量控制案例，组织学生分析讨论，做到学以致用，增强学生对钢铁冶金专业的爱好与兴趣。总之，《金属凝固》紧密联系冶金工艺过程，以凝固缺陷控制为导向，浅显易懂地向同学们呈现了合金凝固过程不同尺度现象与原理。与以往枯燥、乏味的纯理论教学不同，金属凝固微专业平台将课上理论学习与课下实践分析有机结合，充分调动学习的积极性，提高学习效率。