《粉末冶金原理》課堂教學方法研究

張小彬

（重慶理工大學材料科學與工程學院 重慶 400050）

粉末冶金是金屬材料領域一項十分重要的制備工藝，相應的，《粉末冶金原理》是材料科學工程專業(yè)金屬材料方向學生的一門專業(yè)選修課。學好《粉末冶金原理》課程對于理解材料學，尤其是金屬學的一般原理，金屬熱處理原理，熱處理設備，粉體工程，冶金物理化學，以及陶瓷材料等相關課程與技術領域都有十分重要的作用。由于《粉末冶金原理》一般屬于專業(yè)選修課，課時少、內容多，學生重視程度普遍趕不上材料科學基礎、熱處理原理及工藝、材料性能學等專業(yè)必修課甚至許多人不選。這種現象需要《粉末冶金原理》任課老師進一步提高自身講課水平，將學生吸引到專業(yè)課中來，提升教學效果。下面根據自身講課經驗，針對《粉末冶金原理》課程中的幾個章節(jié)談談自己的教學方法。

1 粉末制備

粉末制備是《粉末冶金原理》課程中的第一章，其特點是粉末種類眾多，各種金屬化合物等均需要制粉制備，方法種類也很多，有機械粉碎法、物化法、還原法、氣相沉積法、液相沉淀法、電解法等等。如果平均用力，每個類別大體耗費相似課程課時的話，就往往會造成學生厭倦聽講，失去了開始的學習興趣，不利于知識的掌握和后續(xù)章節(jié)的繼續(xù)學習。

實際的教學過程中，可以采用以工藝路線為主的教學方法，圍繞粉末制備工藝，將粉末種類，所用設備工藝特點及注意事項等有機地結合起來。例如在講解霧化法制粉，一節(jié)時，可以某種金屬或合金，粉末霧化制粉的工藝路線為例子，穿插介紹霧化制粉原理、霧化制粉設備、工藝流程、工廠廠房配置等多個方面的知識。在上述的多個方面的講解過程中，按照授課經驗，又以設備結構方面的知識最能吸引同學的注意力。在各個制粉設備中常有一些構思巧妙合理，能夠連續(xù)生產的構造設計，可以讓學生先觀察，再思考，最后講清楚。吸引其注意力的同時，也可以加深理解。

2 粉末物理化學特性檢測

粉末物理化學特性檢測一章在《粉末冶金原理》教學過程中比較特殊，這一章相對較難，而且比較抽象，不像制粉、壓坯、燒結等章節(jié)的結構簡單明了，學生都知道自己在學習哪一部分知識。許多學生在學習粉末物理化學特性檢測的時候，是渾渾噩噩中度過過來的，理解不深刻，記憶也不牢固。經過長期的了解發(fā)現，在粉末物理化學特性一章的學習過程中，學生理解不深，記憶不牢的根本原因在于沒能形成關于這一章的知識體系。這也是粉末物理化學特性檢測一章所具有的特殊特點，在學習其他章節(jié)時，學生大都知道自己正在學習該章的那部分知識，原因是其他章節(jié)的知識結構緊湊，而且相對容易理解。粉末物理化學特性檢測一章公式多、原理多、計算多的特點，使得許多同學在學習的過程中很快陷入了對于具體公式具體變量具體方法的硬性記憶中，無法構建有效的知識體系，無法整體的理解記憶這一章的知識脈絡和知識點。這樣一來，本章的知識結構構建成為講課的重中之重，在第一次講解粉末物理化學性能特性檢測一章的時候，一定要用明確生動的語言介紹清楚本章的知識脈絡。本章包括：（1）粉末定義及粉末性能簡介；（2）金屬粉末的取樣和分樣方法；（3）粉末的化學檢驗；（4）粉末的粒度測定；（5）粉末的比表面積測定；（6）金屬粉末的工藝性能測定方法等，共有六個部分。其中第五部分粉末的比表面積測定是本章難點。粉末比表面積的測定對于無機非金屬專業(yè)方向的同學一般不會成為太大的難問題，因為他們有陶瓷工藝學，粉體工程等其他專業(yè)課程對此作為重點講述，而對于金屬專業(yè)方向的同學則只有在《粉末冶金原理》課程中才能接觸到。粉末比表面積測定的相關內容，具體講述過程中應該用有趣的例子來講解這一相對深奧，且有些枯燥的內容。例如，在講述關于氮氣分子在粉末材料表面吸附的時候，可以用教室所在的教學樓進行舉例說明。為了測量教學樓的內表面積，可以采用直接測量的方法來進行。但是，這樣做會耗費大量的時間和精力，如果連講臺、座椅、講桌、黑板等物件兒的表面積都要計入測量結果的話，那幾乎是不可能直接做到的任務。但是如果若是換一個思路：用一些油漆，由工人將油漆均勻的刷到上述所列出的每一個面上，最后由所消耗的油漆總量除以單位面積的油漆消耗量，就可以算出上述的表面積了。這與課程上所講述的比表面積測量方法就十分的像了。

在講述課程的進程之中，應不斷強調本章的整體性，聯系前后部分，使學生能夠對于正在學習的內容有更加整體性的認識。

3 粉末坯料壓制成型

坯料壓制成型一章是《粉末冶金原理》中比較容易理解的章節(jié)，主要包括粉末原料的制備、坯料壓制過程、壓制壓力與壓坯密度等部分。坯料壓制成型一章由于課時量一般相對較少，可能會造成課程進度講述較快，學生沒有注意到所講內容的連貫性和知識結構，課程就已經講完了，只好在課下自己復習，而一部分沒有良好復習習慣的同學在這一章節(jié)的學習效果往往會很差。

這樣一來，什么坯料壓制成型一章的課堂講述重點應該在于怎樣將難度并不算太大的相關知識，盡可能清楚明白的壓縮在三至四個課時之內，應該講述的知識點都要講到，而且重點突出。

粉末批量壓制成型一章的重點在于金屬粉末壓力與壓坯密度之間的關系，這部分內容相對比較抽象。講述的過程中，可以用生活中常見的現象來舉例。例如，在壓一個圓餅形的面團時，面團的側面會鼓起來，有時甚至會有開裂的小裂紋。相應的就可以理解，粉末冶金工藝中坯料在壓制的過程中往往。外界給的壓力只有一個方向，而坯料各個不同的位置所受到的壓力卻是大不相同。同樣的，其中的密度分布也會有相應的差別。

4 粉末坯料燒結

粉末坯料燒結一章是《粉末冶金原理》課程中難度較大，學習量也較多，學生理解不容易的重要部分，在粉末坯料燒結一章中，主要包括燒結熱力學，燒結過程中的物質遷移、混合粉末的燒結、強化燒結、活化燒結等部分，這些部分都是《粉末冶金原理》課程中的重點。

粉末坯料燒結一章的講述方法應以精講為主，詳細的講解相關原理與知識，并給予學生學習和消化知識的時間。此時可以在課堂上設立一些提問小測試等互動環(huán)節(jié)，增強學生學習的興趣和動力；也可以舉一些實際生活中的例子來加深學生的理解。

例如，在講解強化燒結全致密化工藝的時候，為了講清楚液相金屬成分被固相金屬成分吸收而減少的過程，對于粉末冶金坯料在燒結過程中的致密化的影響，可以舉一個實際生活中的例子。例如：生活中經常手洗的毛巾，如果直接甩干，上面沒有水分，就會非常的松軟；但如果是帶著大量的水直接晾干的話，由于水是一個逐漸減少的過程，水量減少的同時，由于毛細作用，水仍然要充滿所有的毛細管。結果就會使這些毛細管兒的體積減小，這就會使毛巾的質地變得致密而堅硬，不適宜于生活中使用了。這樣一來，學生從自身的生活經歷中，得到了材料學方面知識的啟迪，教學效果好了很多。

5 結論

《粉末冶金原理》課程雖然不屬于材料學專業(yè)金屬材料方向的主干課程，是普通的專業(yè)方向課，但其有自身的獨特工藝特點，又與《材料科學基礎》、《熱處理原理及工藝》等課程相互呼應，對于學生整體深入理解本專業(yè)方向的知識非常的重要。不僅如此，粉末冶金工藝方法又被稱為金屬陶瓷法，其生產工藝和原理機制，與無機非金屬方向的許多專業(yè)課程相通，對于金屬方向的學生了解無機非金屬專業(yè)方向知識，拓展知識面，具有重要的作用。

在教學過程中，雖只有短短的32或24課時，卻是學生非常難得的綜合學習材料專業(yè)方向知識的機會。任課教師應仔細研究課程細節(jié)，做到講課內容知識性、整體性、深入性、聯系性、趣味性的整合。