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緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發表網為您精選了8篇復合材料論文，愿這些內容能夠啟迪您的思維，激發您的創作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
1.1國內外研究現狀
國外對碳纖維復合材料的研究起步比較早。結合研究需要成立了相應的碳纖維復合材料研究協會，制訂了相應的測量標準、實施規范、檢測標準、施工規程等，制訂了研究發展方向，加大經碳纖維復合材料再實際中的應用研究，經過多年的研究，目前國外發達國家已經有較為成熟的碳纖維復合材料理論、研究體系和研究成果，并且通過實驗性應用獲得了第一手資料，通過大量實驗已經有了一定的應用實例。目前由于碳纖維復合材料特有的可根據工程需要加工成各種織物材料，滿足工程需要，而且織物表現出很高的強度的特點，因此碳纖維復合材料大量應用在房屋建筑工程的加固工程中、橋梁工程等的加固、維修和保養上。從研究現狀來看，我國對碳纖維復合材料的研究起步比較晚，缺少系統化、本土化的研究體系，主要理論和研究標準、方法借鑒先進國家的研究成果，缺少實際使用經驗的搜集和整理，施工規范上過于依賴國外成熟經驗，缺少本土化的實踐經驗和研究體系，研究方向主要集中碳纖維增強聚合物片材加固和修復鋼筋混凝土結構，而且應用也比較成熟。例如采用碳纖維增強聚合物片材對上海財經大學24m跨度的木結構進行加固，采用碳纖維布對天安門城樓上的大型木柱進行加固[1]；等等。單麗萍《碳纖維布在建筑結構加固中的施工措施淺析》（民營科技2012.8）研究指出，碳纖維增強聚合物加固技術是一種新型高效的土木工程加固修復技術，具有質量輕、強度高強、施工簡單等優點。并對碳纖維布在加固和維護建筑結構中的施工措施進行分析，之處隨著對新材料碳纖維(CFRP)的研究的深入，用CFRP取代鋼板作為外貼對建筑物進行加固是一種必然趨勢。并現針對碳纖維加固的原理、依據、前提進行了探討，并對施工工藝進行了簡要的論述。張勇《CFRP加固混凝土梁的凍融試驗研究》（河北建筑工程學院學報2012.1），碳纖維(CFRP)雖然在加固工程中已得到廣泛應用，但其長期的加固性能尚未得到證實。尤其在我國北方較寒冷地區，因此研究凍融循環對碳纖維加固的混凝土構件的影響。試驗研究顯示碳纖維基本能夠滿足寒冷地區的加固要求。舒亞《碼頭改造工程中碳纖維加固技術的運用》（水利建設與管理2014.3）一文中研究指出：伴隨著材料研究的深入，混凝土結構的加固技術也日益提高，結合工程實例，闡述在碼頭改造工程中如何將碳纖維加固技術運用到水工結構物的主要受力構件，為碼頭水工結構物的加固修復帶來新的舉措，保障了碼頭水工建筑物的安全。整體上來說，碳纖維復合材料在土木工程中的使用研究目前基本集中在混凝土結構的修復和加固上，相信隨著研究的深入，碳纖維加固技術在土木工程結構的運用日益廣泛。
1.2最新研究進展和趨勢
日本開發研制成功一種帶有鋁合金接頭碳纖維聚合卷管。研究發現這種聚合卷管具有高效的結構體系，在實際應用中可以獲得特殊的建筑效果[1]。也有學者提出利用碳纖維優良的導電性，通過相應手段監測碳纖維復合材料加固部位導電性能的變化情況，實現對對土木建筑物或橋梁等的無創口健康監測和診斷，而目前利用碳纖維優良的導電性，實現對建筑結構的實時監測應用研究不多，鄭立霞《局部疊層碳纖維水泥基材料的應變電阻效應研究》（四川大學學報(工程科學版)2011.2）研究指出利用不同將碳纖維所具有的特有的導電特性，將不同碳纖維取代鋼筋加入普通混凝土中，普通混凝土便成為具有自診斷功能特性的智能混凝土。利用這些功能特性可望實現土木工程結構和基礎設施的健康監測。并通過實驗研究局部疊層碳纖維取代鋼筋形成的三點彎曲梁在單調和循環拉應力作用下電阻的變化規律，分析了局部疊層碳纖維水泥基材料的應變-電阻效應，在此基礎上進行橫向對比，實驗結果表明，局部疊層碳纖維水泥基材料的應變靈敏系數是連續碳纖維水泥基材料應變靈敏系數的近23倍，但穩定性要差一些；局部疊層碳纖維水泥基材料的電阻和拉伸應變成正比例，因此利用這一特性把可望把局部疊層碳纖維用于土木工程，便于實現在結構和基礎設施的健康監測。
2碳纖維復合材料在構件承載力不足的情況下的應用
雖然在土木工程施工過程中在施工階段，從上到下有嚴格的施工規范和要求，但是實際過程中卻常常存在由于施工管理不嚴、施工人員能力缺陷、致使施工質量不能達到要求，特別是混凝土構件承載力不足導致在建工程或建成工程使用時在安全隱患，存在一定的潛在質量風險，可能導致傷害事故的發生，在這種情況下，如何在不拆除現有混凝土結構的條件下對混凝土構件進行范圍內的加固和修復是要解決的問題，使用碳纖維復合材料為主要原料的纖維增強聚合布進行加固，可以在不毀壞現有結構的基礎上，使混凝土結構得到理想的增補效果。加上纖維增強聚合布施工過程中無需任何重型機械，施工空間不受限制的優點，因此在維護和加固現有建筑中得到大量應用。
2.1碳纖維復合材料在民用建筑加固方面的應用
由于碳纖維增強聚合布的材料性能的特點，碳纖維增強聚合布大量應用在民用建筑中，如梁、板、柱、頂、梁腹裂縫發展過大的構件加固中。碳纖維增強聚合布加固可有效控制裂縫的發展。在使用碳纖維復合材料對不同部位進行加固時，操作手段、方法有一定差異。目前通常使用碳纖維布對鋼筋混凝土裂縫等進行加固時首先選取合適粘合劑，以免造成粘合不緊密，加固效果差，在此基礎上注意粘貼在混凝土裂縫處。在對鋼筋混凝土抗彎構件進行加固時，通常采用特殊粘合劑將碳纖維布粘貼于混凝土構件強力受拉區，通過碳纖維布增加受拉區域強度，實現碳纖維布分擔工程結構中混凝土鋼筋的承受拉力，提高混凝土構件的抗彎承載力和受拉承載力。碳纖維復合材料加固損傷的受彎構件時，結果表明，通過碳纖維布的加固，檢驗結果顯示，加固部位剛度恢復非常顯著，加固部位強度和加固量、損傷程度具有一定關系，通過加固，兩者都有不同程度的改善提高。在工程中使用碳纖維復合材料進行抗剪力加固時，一般要求將碳纖維復合材料粘貼于加固構件的受剪力區，力求形成整體的拉力，促使碳纖維復合材料的作用類似于箍筋，從而形成一定的加固力量，有效控制混凝土結構裂縫的進一步發展。目前研究結果表明，理論上推算碳纖維復合材料的隨著外界條件變化應變發展比較緩慢，在實踐中用于加固混凝土構件時，碳纖維復合材料達到的最大應變值比較小。在加固混凝土構件屈服后，碳纖維復合材料逐漸取代混凝土構件箍筋的作用逐，從而有效提高構件抗剪承載力，碳纖維復合材料對工程質量提高程度與加固方式、加固量、帶間距及粘貼層數密切相關。因此實踐中使用碳纖維復合材料對一定的混凝土結構進行維修和加固時，要區別對待，不同位置、強度的部件進行加強所需粘貼量不同，過多過少都不利于加固效果的最優化，如粘貼過量碳纖維增強聚合布，可能會導致不能充分的發揮碳纖維增強聚合布的優勢。由于碳纖維增強聚合布的可設計性的優勢它與所加固構建之間粘貼比較緊密，可以在不改變現有建筑外觀形狀的基礎上進行整體加固，因此在一些對整體構件加固質量要求比較高，碳纖維聚合布在得到大量應用，如對歷史建筑的搶救、保護和維護和原有建筑，同時構件的整體抗震性能得到提高。
2.2橋梁建設加固方面碳纖維復合材料的應用
由于碳纖維復合材料的使用特點，碳纖維增強聚合布可以應用在橋梁加固方面。如磨損、裂縫、局部塌陷的橋面，可以在保持現有混凝土構件的情況下，通過適當修補后加貼碳纖維增強聚合布，從而提高橋面堅固程度和增加使用壽命，如一般采用將碳纖維增強聚合布粘貼于橋面板下面，在提高橋面整體平整的基礎上可以增強橋面板的抗彎及抗剪能力，延長橋梁使用壽命，目前碳纖維復合材料在橋梁建設方面的用途主要有兩類，現有橋梁的加固方面和新橋梁的建設使用。在橋梁加固方面碳纖維復合材料主要用于混凝土橋梁的基本構件、節點、裂縫受彎構件、抗彎構件等的加固，加固的目的主要是提高橋梁的面板、構件的抗彎、受彎、抗剪、軸向抗壓承載力等，橋梁建設加固方面碳纖維復合材料的應用在國外應用廣泛，我國在這方面的工程實踐是在引進吸收國外先進經驗的基礎上，結合我國橋梁工程和新材料發展狀況，2003年7月對1971年建成的“寶成橋”進行了加固維修。提高了大橋承載強度，同時對大橋基本構件提供了抗裂防腐的保護作用[2-5]。但是碳纖維增強聚合布加固混凝土橋柱、橋梁時，應注意原有混凝土構件橫向膨脹性能促使外包碳纖維增強聚合布的局部環向剛度增大，導致混凝土原有構件的脆性破壞，因此在應用碳纖維增強聚合布維修橋梁加固混凝土柱時要注意完全粘貼整個構件。
3結論和建議
GB/T1447的Ⅱ型試樣，在測試σT1、σT2時，試樣寬度為25mm，對0°纖維、0°纖維占多的復合材料或碳纖維等高性能纖維復合材料，破壞載荷較大，經常導致加強片脫落致使無法繼續加載，增加測試的難度。GB/T3354、ISO527-5和ASTMD3039，試樣寬度為15mm，對于一些織物增強復合材料，由于織物的尺寸效應對測試結果有較大影響。上述各試驗方法均使用端部加強片，加強片的目的是試圖以最小的應力集中將來自夾頭的載荷分布到試樣上。然而設計不當的加強片界面將使破壞發生在鄰近加強片的部位，導致非常低的測試強度值。膠接加強片的膠粘劑對結果的影響遠大于加強片的角度。成功的設計是采用足夠韌性的膠粘劑而不是加強片的角度［4］。GB/T1458和ASTMD2290無法測得泊松比和σT2，得到的σT1值離散較大。綜上，對0°纖維、0°纖維占多的復合材料或碳纖維等高性能纖維復合材料，建議按GB/T3354、ISO527-5和ASTMD3039試驗，對性能較低或一些織物增強復合材料，建議采GB/T1447的Ⅱ型試樣，按GB/T1447試驗。
2剪切
GB/T3355、ISO14129和ASTMD3518均利用±45°層合板拉伸試驗，得到復合材料面內剪切響應，該試驗方法具有測試試樣簡單、不需要夾具以及采用引伸計進行應變測試的特點。并已證明和其他剪切試驗方法的模量測試具有良好的一致性。盡管很多人認為試樣的應力狀態可能不“純”，但它的響應確實模擬了結構層合板中的實際應力狀態和鋪層相互的作用，對于設計者來說是比較實用的［4］。GB/T3355、ISO14129和ASTMD3518僅適用±45°均衡對稱鋪層的層合板試樣。在整個工作段存在面內正應力分量，且在自由邊界處存在著復雜的應力場，因此所計算的破壞剪應力值并不是材料的剪切強度值。特別是在大變形時，隨著應變的增加導致纖維方位逐漸變化，逐漸偏離纖維方位假設。ISO14129和ASTMD3518都規定在5%剪應變時終止試驗，以5%剪應變時的剪應力作為極限剪切強度，GB/T3355-2005對此沒有規定，在新修訂的GB/T3355中已作了相應的修改。ASTMD5379和我國標準《聚合物基復合材料剪切性能V型缺口梁試驗方法》(報批稿)，有一比較突出的優點，不僅可測得G12、τ12，通過改變試樣的方向，還可測得G21、G13、G23、G31和G32。從圖2試樣的剪力圖和彎矩圖可以看出，試樣工作區處于恒剪力而彎矩為零的區域，V型缺口影響沿加載方向的剪應變，使剪應力分布更加均勻。剪力分布的均勻度為材料正交各向異性的函數，在［0/90］ns類型層合板上已經獲得最佳的所有面內剪切結果［4］。然而試樣工作段處于恒剪力而彎矩為零僅是理想狀態，實際情況是夾具對試樣施加的是分布載荷，它會對剪應變的分布和正應力分量產生影響，該影響對［90］n、含±45°鋪層試樣特別不利［4］。加載過程中可能發生試樣的扭轉，扭轉影響強度，特別是模量的試驗結果。GB/T28889、ASTMD7078與ASTMD5379有很多相似之處。GB/T28889、ASTMD7078大大改善了ASTMD5379對［90］n、含±45°鋪層試樣特別不利的狀況。加載過程中的扭轉，特別是試樣兩邊螺栓的扭力不一致時，對試驗結果有較大影響。試樣缺口處的寬度達31mm，對某些層合板，難以加載至破壞的現象時有發生。ISO15310要求有特殊的試驗夾具，加載點定位困難，不適合于獲取剪切強度數據。ASTMD4255要求有特殊的試驗夾具，結果易受試樣加工缺陷影響，所得的數據離散較大。ASTMD5448的試樣為纖維纏繞圓管，試樣制備的費用高，端部夾持處存在應力集中，容易造成在夾持區內破壞。GB/T1450.1、JC/T773和ISO14130僅能測得層間剪切強度，不能測得剪切響應。GB/T1450.1試樣型式存在應力集中，所得的數據離散較大。綜上，測G12、τ12時，建議按GB/T3355、ISO14129、ASTMD3518和ASTMD5379試驗，并在5%剪應變時終止試驗;測［0］ns、［0/90］ns層合板的剪切參數時，按ASTMD5379試驗;測［90］ns、含±45°鋪層或織物增強層合板剪切參數時，按GB/T28889、ASTMD7078試驗。
3壓縮
除試樣加工影響外，受試樣幾何尺寸、對中和夾具的影響，采用不同的方法，所測得的壓縮強度是不同的。其中夾具設計和加工精度尤為重要，夾具的過度約束可能遏制某些實際的破壞模式，導致測試值偏高;但如沒有合適的約束，會發生試樣端部開花、屈曲等破壞，導致測試值偏低。所有標準僅給出夾具的型式，沒有規定夾具的材質、尺寸、加工精度等細節，因此使用者需根據經驗、摸索等設計加工合適的夾具。GB/T3856、GB/T5258、ISO14126和ASTMD3410圓錐形剪切加載夾具存在試樣安裝和應變測量難度較大的問題。GB/T3856沒有規定在測試過程中判別試樣是否彎曲或屈曲，且試樣寬度僅為6mm，對一些材料存在尺寸效應，影響測試結果。GB/T5258和ISO14126給出了端部加載夾具，該夾具僅適用低性能的材料，如短纖維復合材料、連續纖維復合材料較弱的方向。GB/T3856和GB/T5258沒有規定模量的取值范圍，期望修訂時增加。GB/T5258和ISO14126的聯合加載以及ASTMD6641的聯合加載，試驗方法依賴于試樣與夾具間的高摩擦系數。GB/T1448要求試樣厚度為4mm以上，更適合面外壓縮性能測試。綜上，測定面內壓縮強度σc1和σc2時，建議采用剪切加載方式，按GB/T5258、ISO14126和ASTMD3410進行試驗;測定面外壓縮強度σc3時，按GB/T1448進行試驗。
4層間拉伸
復合材料層間拉伸的國外標準并不多，較為成熟的標準方法有ASTMD7291。我國尚沒有制訂測定層間拉伸模量E3的標準，GB/T4944僅能測定層間拉伸強度，不能測定E3。因此，期望制定測定E3的國家標準，或在修訂GB/T4944時增加測定E3。
5結論和建議
高職復合材料工程技術專業是培養具備良好的職業素養，掌握復合材料科學理論基礎及復合材料專業技能，掌握復合材料制備技術，重點掌握高性能纖維增強樹脂基復合材料的制備技術，具有復合材料成型操作能力，能夠從事復合材料制造技術操作的高素質技能型專門人才。高職院校的人才培養模式可以通過利用學校和企業兩種不同的教育環境和教育資源，采用課堂教學與學生參加實際工作有機結合，來培養適合不同用人單位需要的應用型人才的教學模式。開展以就業為導向，采用“校企合作，工學結合”的人才培養模式培養學生。
2高職復合材料工程技術專業課程體系的構建
高職復合材料工程技術專業應該依據產業背景調研和人才需求調研，按照職業崗位和培養規格的要求構建課程體系和課程標準。根據復合材料企業調研結論，首先對工作崗位的典型任務進行分析，提煉出崗位職業能力，結合行業標準，構建出復合材料工程技術專業的課程體系，課程體系應該圍繞著三大職業崗位構建：復合材料成型操作崗位：以復合材料結構設計、成型工藝、成型設備為基礎，具備復合材料制造技術操作能力。復合材料膠接操作能力：以復合材料樹脂基體、膠接工藝為基礎，具備復合材料連接操作能力。復合材料檢測與修補技術能力：以復合材料檢測技術、修補技術為基礎，具有復合材料檢測與修補的能力。
3高職復合材料工程技術專業建設的實施與保障條件
3.1專任教師應具備條件專任專業教師一方面具備本專業或相近專業大學本科以上學歷（含本科）；另一方面必須有一定的企業經歷，具有“雙師”素質；專任實訓教師要具備專業高級工以上的資格證書（含高級工）或工程師及其以上職稱。專業帶頭人必須是雙師型教師，職稱應在副高職稱以上，接受過職業教育教學方法論的培訓，具有開發職業課程的能力；校外兼職教師應具備高級工或工程師以上職稱，具備豐富的實踐經驗和較強的專業技能；其中企業兼職教師占教師總數的比例不低于50%。
3.2實踐教學條件高職復合材料工程技術專業實訓基地必須滿足復合材料成型技術、復合材料模具設計與制造、熱壓罐操作及復合材料成品檢測的基本實踐教學條件，讓學生在一個真實的職業環境下按照未來專業崗位（群）對基本技能的要求，得到實際操作訓練和綜合素質的培養。復合材料成型技術是教學研究的重點，也是培養學生的主要途徑。實訓基地應該包括小型熱壓罐、烘箱、清潔操作間、復合材料加工設備、復合材料檢測儀器等基本實踐教學設備，一方面能滿足生產的要求，又能完全滿足教學任務，而且能夠開展材料性能試驗、制作試驗件。同時高職院校發展復合材料工程技術專業，還必須加強校企合作，加大校外實訓基地合作的深度和廣度。通過校外實訓基地的建設，安排學生在企業進行專業對口頂崗實習，以利于學生掌握崗位技能，提高實踐能力，縮短他們的工作適應期，提高學生的社會競爭力。
4高職復合材料工程技術專業未來發展思考
1958年，我國因鋼材短缺，曾探索過用GFRP筋代替鋼筋的研究。20世紀七八十年代，FRP在結構工程中的應用與研究逐漸增多。1972年在云南建造了一座直徑為44m的球形GFRP雷達天線罩。1982年在北京密云建成了跨徑20.7mGFRP簡支蜂窩箱梁公路橋，設計荷載等級為汽-15、掛-80，并進行了現場荷載試驗，這是國際上第一座GFRP公路橋。此后，FRP材料，尤其是價格比較便宜的GFRP，在工結構程中應用的范圍越來越廣。但是這些應用大多數都是附屬性、臨時性的構件，FRP材料的優越性能沒有得到充分發揮，即使用FRP作為結構材料也都是嘗試性的，沒有形成規模。同時，多數的土木結構工程師不了解FRP材料性能和設計方法，大大限制了它在土木工程結構中的應用和推廣。
2FRP復合材料在土木工程中的實踐效果
2.1用于結構加固
我國對FRP加固技術的研究始于1997年，中冶建筑研究總院有限公司(國家工業建筑診斷與改造工程技術研究中心)于1997年10月進行了國內首批外貼碳纖維布加固梁試驗。隨后在短短幾年中，外貼FRP片材加固技術已成為全國土木建筑行業研究和應用的熱點，很快為市場所接受，而市場的擴大使材料的成本大幅下降，這為FRP材料在建筑中的應用發展提供了更大的可能，在我國已迅速發展成為建筑結構補強加固的主要技術。至2012年，國內從事FRP試驗研究及技術開發的科研單位幾十所，用于土木建筑行業中的碳纖維制品生產銷售的廠家幾十個，從事于碳纖維加固補強的專業公司上百個，已經形成了相當大的研發、生產、設計、應用的社會群體。目前FRP材料在土木建筑中的應用以加固鋼筋混凝土結構為主，加固的形式又以外貼FRP片材為主，但FRP技術在砌體結構、鋼結構、木結構中的應用，以及采用FRP筋材、網格材、預應力FRP片材加固技術的應用已有很多，新的應用形式、新的產品、新的規范規程的研究正在世界各地廣泛開展。
2.2FRP筋在新建結構中代替鋼筋
傳統鋼筋混凝土結構中配置非預應力和預應力鋼筋，在處于惡劣環境條件時，如干濕交替、化學介質等作用下，極易引起鋼筋的腐蝕，嚴重影響結構的耐久性和適用性，甚至導致結構承載能力的降低。相比之下，防腐性能好、粘結性能與鋼筋相差不多且抗拉強度高的FRP筋成為代替鋼筋的一個較好選擇。20世紀80年代初開始，FRP筋逐漸大量應用于有特殊性能要求的結構物中代替鋼筋，如有磁共振醫療設備的建筑及海堤、工業廠房屋面板等受嚴重化學侵蝕的結構物中。1985年，美國SanAntonio醫院大樓的MRI設備的樁、柱和梁中均采用了GFRP筋。1986年，SanAntonio的大學建筑中的邊墻和鋼筋混凝土梁中配置了GFRP筋。FRP筋的另一個應用對象是巖土工程，目前已用于因潮汐變化等干濕交替的擋土墻、地基錨桿及地鐵沉井等工程中。
2.3FRP結構及組合結構
由于FRP材料具有高強、輕質、耐腐蝕等優點，FRP結構和FRP組合結構的應用也日益受到工程界的重視。
（1）早期試驗性的FRP結構
20世紀60年代，英國已開始生產GFRP復合材料的屋蓋結構，運往中東和北非建造使用，1968年一個采用GFRP夾心板與鋁質骨架的圓頂結構建于利比亞Bengazhi；1972年阿聯酋的Dubai國際機場，采用GFRP傘狀屋頂。20世紀70年代及80年代初期，英國的一些建筑采用了GFRP作為除梁柱以外的承重或半承重構件。1974年，第一個全復合材料建筑在英國Lancashire落成，外形為三棱錐體組成的空間結構。早期的FRP結構，大多帶有一定的試驗性質，尚未在土木工程中形成規模。
（2）橋梁工程中的FRP結構構件
隨著FRP生產技術和產品形式的迅速發展，FRP結構在橋梁工程中得到迅速發展。英國、瑞士、丹麥、日本、美國及中國等國家，均成功建造了一系列全FRP結構的人行天橋。同時，FRP結構也被應用于承受較大反復動載的公路橋梁中。1982年，我國在北京密云建成了一座跨徑為20.7m的GFRP蜂窩箱梁公路橋。1994年，英國建造的BondMill橋采用GFRP拉擠型材組合而成，是一座可通過40t卡車的活動橋。1996年，美國堪薩斯州Russell架起了第一座采用FRP橋面板的公路橋。此后不到十年的時間里，采用FRP橋面板的中小型橋梁在美國已有數十座。FRP橋面板還被用于替換老化的混凝土橋面板。此外，FRP索還可替代鋼索用于斜拉橋和懸索橋。
3FRP復合材料在土木工程中的實踐展望
金屬層狀復合材料是由多層金屬復合而成的，其通過將多層金屬板經過疊壓而形成，相對于顆粒增強復合材料，層狀復合材料的制造工藝相對簡單，同時能夠達到工業應用的要求，隨著科技的進步，金屬層狀復合材料已經由原來的雙層發展到現今的多層金屬材料復合，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的加工工藝，能夠生產出符合工業特性要求的金屬層狀復合材料。通過使用金屬層狀復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到改善材料特性的目的，對于降低生產成本以及減少資源的浪費有著非常重要的意義。
2金屬層狀復合材料的生產工藝
2.1金屬層狀復合材料生產中的固－固相復合法
金屬層狀復合材料中的固－固相復合法是一種在上世紀30年代就發展起來的加工工藝，其主要原理是將兩種或多種已經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合的方式，從而使這種復合板材能夠達到所需的性能要求。其中，復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的復合板材具有生產成本較低、生產迅速以及成本板材的精度較高等優點，通過與現有的鋼鐵生產工藝及生產裝備相結合能夠實現大規模的生產，利用軋制法可復合的金屬種類很多，但軋制復合往往需要進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。
2.2金屬層狀復合材料生產中的爆炸復合法
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合焊接成一體的加工工藝，采用此種加工工藝的優點是生產出來的板材具有很高的產品適應性且保留了復合材料原料的一些特性，同時生產的板材結合界面的結合強度較高，能夠使得其在后續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合材料的大小以及形狀等都具有很強的可調性且對生產設備要求較低，缺點是生產過程中會產生巨大的噪音從而不利于生產的連續進行。
2.3金屬層狀復合材料生產中的爆炸－軋制復合法
此種方法結合了固-固生產法中的軋制法以及爆炸法中的一些優點，通過使用此種方法可以使得金屬層狀復合材料板能夠生產的尺寸更大、厚度更薄、長度更長以及更細的復合金屬材料，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金屬層狀復合材料生產中的擴散焊接法
金屬層狀復合材料經過多年的發展，已經具有多種生產工藝及加工技術，擴散焊接是一種對在金屬層狀復合材料的復合加工中常用的技術，其能夠進行多同種或不同種材料進行復合。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變形的程度下加壓，使母材緊密接觸，利用界面出現的原子擴散而實現結合的方法。
2.5金屬層狀復合材料生產中的液－固相復合法
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金屬材料的表面，并依靠兩種金屬材料表面之間所產生的一定的反應來使兩者之間出現結合，并在液態金屬凝固后對其進行壓力加工。
2.5.1直接澆鑄復合法
直接澆鑄復合法的制造工藝如下：首先需要將兩塊在內側涂抹有剝離劑的鋼板進行相應的疊合，并將兩塊鋼板四周進行焊接后放入盛有金屬液的鑄模中，待到周圍的液態金屬凝固后進行一定的軋制，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合板，在進行金屬層狀復合材料板的生產過程中如果做好對于加工溫度的把控可以使得復合材料板具有較高的復合強度。此種方法操作方便、由于無需使用過多的機械設備以及其他附加工藝，因此，其加工成本較低，可以應用從而進行批量化生產，不足之處是由于需要將固態的金屬板放置于高溫下的液態液中待其凝固，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金屬會對固態金屬的表面造成一定程度的熔損，從而會對生產出來的金屬層狀復合材料板的質量造成一定的影響。雙流鑄造法又被稱為雙澆法，其主要是通過使用兩種液態金屬同時開始進行鑄造，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，而后通過將模具內的抽板進行一定的提升，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合金屬材料，使用此種方法需要做好時機的把控，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合良好且界面穩定是比較嚴格的。
2.5.2釬焊法
釬焊法的主要原理是通過利用浸潤的液態金屬相凝固使兩種金屬焊合一起的技術方法。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合，其缺點是在釬焊結合部位的硬度不高，從而使得復合材料板出現小孔、夾渣、偏析等缺陷。
3金屬層狀復合材料中的表面工程技術
電鍍主要是通過溶液中所含有的金屬離子在導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合的鍍覆層的過程。經過多年的發展，電鍍已經成為了現今工業生產中的重要組成部分。除了電鍍外，在材料表面工程處理中還具有刷鍍、化學鍍以及熱噴涂、化學氣相沉積法、物理氣相沉積等多種表面處理技術，以上這些技術都各有優缺點，應當根據金屬材料表面的特性需要適合的技術。
4金屬層狀符合材料的發展展望
隨著科技的進步以及越來越多的新技術被應用于材料生產工藝中，現今，在金屬層狀復合材料的生產過程中主要有電磁成型復合、自蔓延高溫合成焊接技術、激光熔覆技術、超聲波焊接技術以及噴射沉積復合技術等。采用以上這些技術能夠使得金屬復合材料性能更高以及生產更為簡單方便。
5結束語
面對高技術時代對高性能鈦合金材料日益緊迫的要求，非連續增強鈦基復合材料因其具有的高比強、高比剛度、耐高溫和耐蝕性能已成為研究的熱點。人們對其制備工藝、微結構、力學性能等進行了一系列的研究，而這些研究的主要目標為外加法制備的鈦基復合材料。而本研究則采用原位合成工藝制備非連續增強的鈦基復合材料。與外加法比較，原位合成法因其工藝簡單、材料性能優異，在技術和經濟上更為可行。增強體的原位合成，避免了增強體的污染問題，也避免了熔鑄過程中存在的潤濕性問題，有利于制備性能更好的復合材料。然而，為了低成本高效制備高性能的鈦基復合材料尚有許多問題需要解決。因此，從理論和實驗上研究這些問題，對低成本高效制備高性能的鈦基復合材料具有非常重要的理論和實際意義。
針對金屬基復合材料發展應用中的關鍵問題??成本和性能，本文開發設計了新型的鈦基復合材料的制備工藝，可以低成本高效制備性能優異的鈦基復合材料。即可利用鈦與碳化硼、硼及石墨之間的自蔓燃高溫合成反應，采用普通的鈦合金冶煉工藝制備出單純TiB晶須、單純TiC顆粒增強或TiB晶須和TiC粒子混雜增強的鈦基復合材料。為了拓展鈦基復合材料的應用領域，為制備高性能的鈦基復合材料打下堅實的基礎，本文的研究主要包括以下幾個方面工作：
1、研究了利用鈦與石墨、硼及碳化硼之間的反應制備TiB和TiC增強鈦基復合材料的原位合成機理。利用熱力學理論計算了鈦與石墨、硼、碳化硼反應的Gi自由能DG和反應生成焓DH，結果表明：各個反應的Gi自由能DG值都為負值，說明在熱力學上上述反應是可行的。雖然在熱力學上可以利用鈦與碳化硼之間的化學反應合成TiB2和TiC增強體，但從化學平衡考慮，TiB2不能穩定存在于過量鈦中，因此能夠穩定存在于普通鈦合金中的增強體為TiB和TiC。上述反應都為高放熱的反應，從理論上講絕熱溫度都大于自蔓燃高溫合成的判據，表明反應能自發維持。
2、利用非自耗電弧爐和自耗電弧爐經普通的鈦合金鑄造工藝制備出單純TiB晶須、單純TiC顆粒增強或TiB晶須和TiC粒子混雜增強的鈦基復合材料。X射線衍射分析結果表明：原位合成的增強體為TiB、TiC。這些增強體分布非常均勻，主要呈現為短纖維狀、樹枝晶狀和等軸或近似等軸狀。電子探針和帶能譜的掃描電鏡分析結果表明：短纖維狀增強體為TiB，而樹枝晶狀和等軸或近似等軸狀增強體為TiC。實驗結果與理論分析一致，這為原位自生鈦基復合材料的工業化生產提供了依據。
3、研究了原位合成鈦基復合材料增強體的生長機制，結果表明：增強體的生長機制與凝固過程及增強體的晶體結構密切相關。原位合成的增強體以形核與長大的方式從熔體中析出而長大。對于原位合成TiB和TiC混雜增強的鈦基復合材料，經歷了析出初晶、二元共晶和三元共晶三個階段。由于不同的晶體結構，增強體TiB與TiC形成不同的生長形態。TiB具有B27晶體結構，易于沿[010]方向生長長成短纖維狀，而且TiB橫截面的形狀呈多邊形，其晶面主要由(100)、(10)和(101)組成。同時，在TiB的(100)面上容易形成層錯。而TiC具有NaCl型對稱結構，容易長成樹枝晶狀、等軸狀和近似等軸狀。發現原位合成的增強體TiB容易在（100）面上形成高密度的層錯，層錯的形成與增強體的晶體結構、生長機制有關，同時也有利于降低增強體與基體合金界面的晶格畸變。而原位合成增強體TiC的晶格比較完整，偶爾在(111)面上形成孿晶，該孿晶結構在增強體形核與長大的過程中形成。
4、研究了合金元素鋁的加入對原位合成鈦基復合材料微結構及力學性能的影響。合金元素鋁的加入，并不改變復合材料的物相組成，也不改變復合材料的凝固過程，但由于合金元素的存在，阻礙了增強體的形核與長大過程，導致形成的TiB和TiC初晶更為細小，尤其是使TiC增強體易于形成等軸狀。合金元素鋁不僅固溶強化了基體合金，而且細化增強體也有利于提高復合材料的力學性能。
5、利用透射電鏡、高分辨透射電鏡對原位合成(TiB TiC)/Ti復合材料界面微結構進行研究和分析，發現兩種增強體與基體的界面均為清潔界面，為直接的原子結合、界面結合狀況良好。TiC增強體與基體合金沒有確定的位相關系，而TiB增強體與基體合金存在以下位相關系：、、(0002)Ti//(001)TiB和以及、(0002)Ti//(200)TiB和。該位相關系在凝固過程中形成，與增強體的晶體結構及基體合金的晶體結構密切相關，形成該位相關系有利于降低增強體與基體合金界面的晶格畸變能。
6、研究了鑄態鈦基復合材料和熱鍛后高溫鈦基復合材料的力學性能。由于原位合成增強體的加入，鈦基復合材料的力學性能與相應基體合金比較有了明顯的提高，在增強體含量為8％時，其彈性模量E、屈服強度s0.2和抗拉強度分別達到131.2GPa，1243.7MPa和1329.8MPa，與基體合金Ti6242比較分別提高了19.3，47.4和45.5。其強化機理主要來源于增強體承載、晶粒細化及高密度位錯的形成。石墨的加入，形成更多等軸狀、近似等軸狀TiC粒子有利于提高復合材料的室溫性能，這與短纖維狀TiB的存在導致復合材料低應力斷裂有關。
7、研究了原位合成鈦基復合材料的高溫瞬時拉伸性能。在600oC、650oC和700oC的抗拉強度分別超過800MPa，750MPa和650MPa，與高溫性能較好的IMI834合金比較，在600oC的抗拉強度提高幅度超過25。隨著溫度的提高，其屈服強度、抗拉強度降低，塑性提高，但與基體合金比較高溫強度有了明顯的提高。斷口分析表明：低溫時，裂紋由增強體斷裂引起，而在高溫時裂紋最先在短纖維晶須TiB的端面上形核，然后裂紋擴展到基體合金中，最后導致材料失效。說明低溫時，增強體承載對提高復合材料的力學性能非常有利，而在高溫時，其強化作用主要由增強體與位錯的交互作用引起。位錯容易在短纖維狀晶須TiB的端面處塞積，形成裂紋源導致材料失效。因此與等軸狀及近似等軸狀增強體TiC比較，短纖維狀增強體TiB對復合材料高溫力學性能的強化效果要低一些。這也是石墨的加入形成等摩爾的TiB和TiC增強體有利于提高復合材料高溫性能的主要原因。
8、研究了原位合成鈦基復合材料的高溫蠕變性能和持久斷裂性能。原位合成鈦基復合材料的高溫蠕變經歷了典型的蠕變變形的三個階段。蠕變持久強度與基體合金比較有了明顯的提高。持久強度與溫度及載荷密切相關，溫度和載荷的提高都降低復合材料的高溫蠕變和高溫持久性能。石墨的加入形成更多的TiC粒子，同樣有利于提高鈦基材料的持久強度。在高溫、持久載荷作用下，材料的失效仍然主要由短纖維端面處形成裂紋而導致材料失效引起。
本研究首先從理論上分析了原位合成TiB、TiC及TiB和TiC混雜增強鈦基復合材料的原位合成機制，并以此為基礎開發出了一種新型鈦基復合材料加工工藝。利用該工藝鈦合金生產廠家可以在不改變設備和工藝的條件下，低成本高效制備高性能的鈦基復合材料。而采用該原位合成工藝制備復合材料的性能是可設計和可控制的，針對不同的應用條件，可以設計不同成分的基體合金及不同含量、不同配比增強體的復合材料以滿足不同的需求。從合金相圖、增強體晶體結構及凝固理論相結合分析了原位合成增強體的生長機制、生長形態、分布狀態以及界面微區特征。研究了鈦基復合材料的微觀組織對鈦基復合材料力學性能的影響規律。這些研究為以后制備高性能的鈦基復合材料和拓展 鈦基復合材料的應用領域打下了堅實的理論基礎和為批量生成提供了實用途徑。近兩年來，研究成果引起了國家航空航天部門的關注，國家“十五”軍工重點課題和航天支撐基金、航天創新基金課題獲得了批準。并將用于我國的先進戰略導彈XX－2改，戰術導彈XX－19及新一代洲際導彈和潛地導彈的構件。鑒于該技術在國防軍工方面具有的戰略意義以及在民用領域的潛在應用前景，與國內大型鈦合金加工企業—寶鋼集團五鋼有限公司開展產業化研究，完成了該材料的中試過程，實現了新型鈦基復合材料的工業化生產。研制開發的材料近期將在國家戰略、戰術武器、宇宙飛船等方面得到驗證和應用。并將逐漸推廣應用于民用領域，為國民經濟的發展作出貢獻。
關鍵詞非連續增強鈦基復合材料，原位合成，生長機制，凝固，晶體結構，微觀結構，力學性能，位向關系，界面結構
Fabrication,MicrostructureandMechanicalPropertiesofinsituSynthesizedTitaniumMatrixComposites
ATRACT
Duetoincreasingrequirementfortitaniumalloywithhighpropertiesinhightechnologyera,discontinuouslyreinforcedtitaniummatrixcompositesownthefollowingadvantages:highecificstrength,highecificmodulus,highelevatedtemperatureproperty,wearresistanceandlowfabricatingcost,sotheyhavebecometheresearchhotot.Theproceingtechnique,microstructureandmechanicalpropertieshavebeenexteivelystudied.However,themainaimisdiscontinuouslyreinforcedtitaniummatrixcompositepreparedbytraditionaltechniquesuchaspowdertechnologyandliquidmetallurgy,wheretheceramicparticlesaredirectlyincorporatedintosolidorliquidmatricesreectively.Inthispaper,paredwithtraditionaltechnique,insitutechniqueownthefollowingadvantages:thetechniqueisverysimpleandthepropertiesareexcellent,soitiseasiertofabricatetitaniummatrixcompositesintechnologyandeconomic.Theinsitusynthesisofceramicparticleavoidsthepollutionofreinforcementsandwettabilityexistingincastingtechnique,soitisvaluabletofabricatetitaniummatrixcompositeswithbetterproperties.However,therearestillquitealotofproblemstoberesolvedinordertofabricatetitaniummatrixcompositeswithhighpropertiessimplyandatlowfabricationcost.Therefore,theresearchontheseproblemsintheoryandexperimentisveryimportant.
Itiswellknownthatthekeyproblemindevelopmentandalicationofmetalmatrixcompositesiscostandproperty.Anewtechniquehasbeendesignedtoproducetitaniummatrixcomposites,inwhichitispoibletofabricatetitaniummatrixcompositeswithhighpropertiessimplyandatlowfabricationcost.TitaniummatrixcompositesreinforcedwithTiBwhisker,TiCparticleorTiBwhiskerandTiCparticle,wereproducedbycommontitaniumalloycastingtechniqueutilizingtheself-propagationhigh-temperaturesynthesisreactiobetweentitaniumandboron,graphite,B4C.Inordertodeveloptheutilizationareaoftitaniummatrixcompositesandmakebasisforproducingtitaniummatrixcompositeswithhighproperties,thefollowingworkshavebeendeveloped.
1.InsitusynthesismechanismoftitaniummatrixcompositesreinforcedwithTiB,TiCorTiBandTiCutilizingthereactiobetweentitaniumandboron,graphite,B4Chavebeeninvestigated.GifreeenergyDGandformationenthalpyDHofreactiobetweentitaniumandboron,graphite,B4Cwerecalculatedbythermodynamictheory.TheGifreeenergyDGofabovereactioisnegative,whichindicatesthattheabovereactioallcantakeplace.ItispoibletosynthesizeTiB2andTiCutilizingthereactionbetweentitaniumandB4C.However,coideringfromchemicalbalance,TiB2cannotexistintitaniummatrixalloystably.Theabovereactioreleasequitealotofheat.Moreover,theadiabatictemperatureisgreaterthanthetheoreticalcriterion,whichindicatesthatthereactioncanbesustainedbyitself,namelyself-propagationhigh-temperaturesynthesisreactioncanoccur.
2.TitaniummatrixcompositesreinforcedwithTiBwhisker,TiCparticleorTiBwhiskerandTiCpart iclehavebeenproducedbynon-coumablevacuumarcremeltingfurnaceandcoumablevacuumarcremeltingfurnace.TheresultsofX-raydiffractionshowthattheinsitusynthesizedreinforcementsareTiBandTiC.Thereinforcementsweredistributeduniformlyinmatrixalloy.Theshapesofreinforcementsareshort-fibreshape,dendriticshapeandequiaxedshapeornear-equiaxedshape.Thereinforcementwithshort-fibreshapeisTiB,thereinforcementwithdendriticshapeandequiaxedshapeornear-equiaxedshapeisTiC.Theexperimentalresultisingoodagreementwiththeoreticalresult,whichprovidesgistforcommercialproductionofinsitusynthesizedtitaniummatrixcomposites.
3.Thegrowthmechanismsofreinforcementsininsitusynthesizedtitaniummatrixcompositeshavebeeninvestigated.Thegrowthmechanismsarecloselyrelatedtosolidificationpathsandcrystalstructures.Thereinforcementsdiersefrommeltandgrowinthewayofnucleationandgrowth.FortheinsitusynthesizedTiBwhiskerandTiCparticlereinforcedtitaniummatrixcomposites,thereinforcementsundertakethefollowingthreestages:primarycrystal,binaryeutecticandternaryeutectic.Duetothedifferentcrystalstructures,TiBandTiCgrowindifferentshapes.TiBisliabletogrowalong[010]directionandformshort-fibreshapeduetoit’sB27crystalstructure.TheshapeofTiBatcrosectionispolygon,thecrystalfacesarecomposedwith(100),(101)and(10).Moreover,thereisstackingfaultinTiBandthestackingfaultislikelytoformat(100)crystalface.TiCwithNaClcrystalstructuregrowsindendritic,equiaxedornear-equiaxedshape.
4.Theeffectsofaluminumadditiononmicrostructureandmechanicalpropertiesofinsitusynthesizedtitaniummatrixcompositeshavebeeninvestigated.Theadditionofalloyingelementaluminumdoe’tchangephasesandadjustthesolidificationpath.However,thealloyingelementhindersthenucleationandgrowthofreinforcementsthatresultinmorefineTiBandTiCreinforcementsandmakeTiCreinforcementsgrowwithequiaxedparticleseasily.Aluminumnotonlystrengthethematrixalloybysolidsolutionstrengthening,butalsoimprovesthemechanicalpropertiesbyrefiningthereinforcements.
5.TheinterfacialmicrostructuresofinsitusynthesizedTiBwhiskerandTiCparticlesreinforcedtitaniummatrixcompositeshavebeenoervedbymeaoftramiionelectronicmicroscopyandhigh-resolutiontramiionelectronicmicroscopy.Theresultsshowthattheinterfacesareveryclean.Theyarebondedwell.ThereisnocoistentcrystallographicrelatiohipbetweenTiCandtitanium.However,therearefollowingcoistentcrystallographicrelatiohibetweenTiBandtitanium:,,(0002)Ti//(001)TiB,and,,(0002)Ti//(200)TiB.Moreover,itiscloselyrelatedtothecrystalstructuresofreinforcementandmatrixalloy.Theformationofabovecrystallographicrelatiohiisvaluabletodecreasetheenergyoflatticestrainbetweenreinforcementandmatrixalloy.
6.Themechanicalpropertiesofcast-titaniummatrixcompositesandhigh-temperaturetitaniummatrixcompositesafterhot-forginghavebeeninvestigated.Duetotheincorporationofinsitusynthesizedreinforcements,themechanicalpropertiesimproveobviouslycomparedwithmatrixalloy.Whenthevolumeofreinforcementsis8,theYoung’smodulusE,yieldstrengths0.2andteilestrengthare131.2GPa,1243.7MPaand1329.8MPa,reectively.Theyimprove19.3,47.4and45.5,reectively.Thestrengtheningmechanismsincludethefollowingfactors:undertakingloadofreinforcements,refinementofgrainsizeandformationofhigh-deitydislocatio.TheadditionofgraphiteformsmoreTiCparticleswithequiaxedornear-equiaxedshapethatisvaluabletoimprovethemechanicalpropertiesoftitaniummatrixcompositesatroomtemperature.ThisisrelatedtoexistingofTiBthatresultfractureofcompositesatlowlevelofaliedstrain.
7.Theultimateteilemechanicalpropertiesoftitaniummatrixcompositesatelevatedtemperaturehavebeeninvestigated.Theultimateteilestrengthsofinsitusynthesizedtitaniummatrixc ompositesat600oC,650oCand700oCare786.1MPa,657.4MPaand564.3MPa,paredwithIMI834alloy,theultimateteilestrengthat600oCimproves23.8.Astemperatureincreases,theyieldstrengthandultimatestrengthdecrease,paredwithmatrixalloy,themechanicalpropertiesathightemperatureofinsitusynthesizedtitaniummatrixcompositesimproveobviously.Theanalysisoffracturesurfacesshowthatcrackareformedduetothefractureofreinforcementsatlowtemperature,whilethecracksarelikelytonucleateattheendsofshort-fibreTiBandpropagatetomatrixalloyathightemperaturesothatcompositesfailure.Theyindicatethatundertakingloadofreinforcementsisvaluabletoimprovethemechanicalpropertiesatlowtemperature.Athightemperature,thestrengtheningeffectresultsfromtheinteractionbetweenreinforcementsanddislocatio.DislocatioareliabletoaccumulateandentangleattheendsofTiBwhiskers,paredwithequiaxedornear-equiaxedTiCparticle,thestrengtheningeffectofTiBwhiskerontitaniummatrixcompositesislowerthanthatofTiC.ThisisalsothemainreasonthattheadditionofgraphitetoformmoreTiCisvaluabletoimprovethemechanicalpropertiesathightemperature.
校企聯合培養依托行業發展，以培養應用能力為主線，通過構建適應現代經濟發展、以市場為導向的“零距離”實踐教學體系、與市場“零距離”接軌的教材體系和基于就業需求的“零距離”素質拓展培養體系，培養接地氣的高素質行業人才。問世以來，不僅對各國經濟發展起了積極的促進作用，而且大大提升了學生就業的適應性。通過借鑒國外成功模式，我國高校與企業積極探索和發展了多種校企聯合培養模式，例如：大學科技園、校辦企業、國家產學研工程、“產學研”聯合培養基地和校企聯合培養基地等，聯合培養本科人才、工程碩士、碩士研究生和博士生。
在湖南省教育廳的支持下，國防科學技術大學航天科學與工程學院(簡稱國防科大)與株洲時代新材料科技股份有限公司（簡稱時代新材)合作建立了湖南省復合材料研究生培養創新基地，探索聯合培養材料科學與工程領域全日制碩士和博士研究生(課程學習在高校，課題研究在企業）、合辦工程碩士研究生班、合作培養博士后研究人員的模式和方法。筆者正是該創新基地培養的博士研究生，現作為教員，對校企聯合培養博士研究生的探索和實踐，有些微體會。
一、產學研深度融合是校企聯合培養共贏的基礎
校企聯合培養追求“高校一企業一學生”共贏的目標。理論上，共贏目標的愿景無限美好，但實際上國內外不斷實踐和探索的結果卻不盡如人意，原因在于、共贏”必須以產學研深度融合為基礎。深度融合，則“共贏”枝繁葉茂;不然，則空空如也。
根據邢素麗等人的論述，產學研深度融合應包括:（1)需融學科和產業、學問和技術、基礎研究與工程應用內涵于一體；（2)需融高校科研、企業課題、國家和省課題內涵于一體;（3)需融高校學科優勢、企業需求內涵于一體;（4)需融新技術、新需求、新理論、新應用內涵于一體。在產學研深度融合的基礎上，以研究生培養創新基地為平臺，發揮校企各自優勢，促進不同領域、不同范疇、不同層次等之間的融合，為研究生營造創新環境、激活創新動力、提升創新水平、增強創新能力。
國防科大與時代新材料，以共同研發兆瓦級復合材料葉片為契機，深度合作，聯合培養博士研究生，實現共贏。兆瓦級復合材料葉片研發需要解決四大關鍵技術:氣動布局、結構、制備和全尺寸測試。氣動布局直接關系葉片捕捉風能的效率和風能的利用率;合理的結構設計是確保葉片安全運行20年的保證;葉片效能的最終實現，關鍵在于如何制備出質量穩定的兆瓦級復合材料風電葉片，難點包括模具設計與制備、工藝設計與實現、制備控制與效率等，稍有不慎，整個葉片制備失敗或質量差下，動輒就是百萬級別的經濟損失；制備完成后，在國際認證機構(例如船級社）的監視下，完成全尺寸靜力測試和疲勞測試考核，才能獲得市場準人資格。
國防科大充分利用自己氣動設計、結構設計、大尺寸復合材料整體成型制備和大型構件全尺寸測試等方面的學科優勢，結合時代新材資金、場地和人力，共同研發了1.5~4.0MW、低風速型、超長型、海上超大型等多款兆瓦級復合材料風電葉片并實現產業化，目前相關產品巳在國內外50多個風場裝機運行，為國家新能源戰略計劃做出了重大貢獻。該項目校企聯合培養的博士研究生(筆者)全程參與了兆瓦級復合材料風電葉片氣動設計、結構設計、成型制備和全尺寸測試的所有工作，涉及空氣動力學、結構力學、復合材料力學、流體力學、復合材料學、流變學、熱力學、化學等多學科知識，理論知識在工程實踐中得到了很好的應用，同時以超大型碳纖維復合材料風電葉片為研究背景，針對結構設計和成型制備過程中的物理、化學變化機制，發表學術論文10余篇(其中SCI源刊8篇，EI源刊6篇），申請國家發明10余項，獲湖南省科技進步一等獎1項，順利完成博士畢業論文研究，相關研究成果支撐了2項科技鑒定成果。高校一企業一學生三方共贏，其根本原因就是校企合一，深度融合！
校企聯合培養博士研究生通常是兩段式，即課程學習階段在高校進行，完成基礎理論課程學習；學位論文培養階段在企業進行，參與企業科研項目，完成學位論文。學位論文階段，如果沒有產學研深度融合，博士生難以順利完成學位論文研究。困難主要是人、財、物三方面的保障問題，此問題對于材料科學與工程專業尤為突出。博士生在企業進行課題研究，往往是單槍匹馬，企業的性質決定了難以給博士生配備助手，而很多論文的實驗研究是必須有幫手才能完成。比如，我們采用光學測試系統監測大型風電葉片極限載荷下的變形，需要十幾個助手才能完成，在企業往往一個助手都沒有，如果不是深度合作，此類實驗就無法完成。此外，材料學科開展研究通常需要購買大量的原材料，購買原材料的資金誰出，如果沒有明確，學生就不知所然，如果高校出，學生只能通過高校購買平臺進行購買，來回奔波，疲于奔命，浪費大量的精力和時間;假設企業出資，如果需要層層審批和控制，以學生一己之力，難以協調。因此，校企聯合培養，深度合作，解決博士生資金和資金使用問題，是保證其論文課題順利開展的前提。
二、雙導師制是校企聯合培養成功的保障
校企聯合培養，采取雙導師制培養方式，即由校方導師與企方導師組成導師組共同指導研究生。校方導師為主導師，企方導師為副導師。校企聯合培養課題論文階段在企業完成，這種雙導師制，很好地解決了導師隨時指導、監督和協調的難題，可以確保校企聯合培養研究生(包括碩士生和博士生)順利完成論文研究。
兩導師的分工，有專家提出，選題確定后，由企方導師負責工作安排、現場學術指導、學位論文的初審；校方導師根據研究生論文題目及培養人才的需要，負責研究生培養計劃的制定、學術指導、論文審閱與組織論文答辯等工作。校企雙方導師及時交流，共同解決在創新基地研究生的科研和生活中出現的問題。學生每月按時向校企雙方導師匯報工作學習情況，雙方導師填寫《指導情況記錄表》，及時指導學生。這樣，既保證了研究生培養要求，又充分發揮企業優勢，加強科研實際訓練，提高研究生的理論與實踐能力。
以親身經歷而言，兩導師的分工，筆者有不同的看法。企方導師的精力首先是以企業為主，負責企業的各種任務，目前令人尷尬的情況是:企方導師根本無暇顧及學生論文的指導，更別談負責工作安排、現場學術指導和學位論文的初審。因此，筆者認為，校方導師不僅要負責研究生培養計劃的制定、學術指導、論文審閱與組織論文答辯等工作，還要負責工作安排。這肯定有人會問，如果這樣是不是就不需要企方導師了？答案是當然需要，而且非常必要，只是角色定位應該是負責人、財、物的協調，保證學生論文的順利開展。人、財、物的協調對于學生開展論文工作至關重要，而且對于企方導師來說，往往易如反掌。研究生，特別是博士研究生，通常都具有高度的自覺性，每周或每月定期向校方導師匯報論文進展情況，完全可以做到積極主動，這樣校方導師綜合研究的學術和應用價值，與學生一起討論制定研究方案、工作安排也是水到渠成的事，而且高效可行。
雙導師制是一種很好的校企聯合培養模式，但必須結合實際情況，合理分工，才能保障校企聯合培養的成功，否則，就是紙上談兵，空談誤人。
三、完備的創新平臺是校企聯合培養可行的前提條件
有了產學研深度融合的基礎、雙導師制度的保障，校企聯合培養博士研究生是否可行，還取決于一個重要條件一一完備的創新平臺。
國防科大與時代新材校企聯合培養博士研究生，之所以行之有效，一個重要的前提條件就是時代新材擁有一個新材料檢測中心，該中心具有材料科學與工程專業實驗研究所需的多數檢測設備和系統，即便是需要搭建平臺，該中心也能快速完成。筆者博士論文涉及的實驗和檢測，幾乎都是在該中心完成。假設時代新材沒有該檢測中心，即使是簡單的力學性能測試都需要在高校完成，那么學生必然疲于奔波，留給論文研究和項目開發的時間還會剩多少？因此，一個開展論文課題研究所需的創新平臺，對于校企聯合培養博士研究生，實在是太必要了！如果沒有，筆者建議不要輕易提校企聯合培養，高校和導師要慎之又慎，以免誤人子弟！
四、結語
綜上所述，校企聯合培養博士研究生只有建立在產學研深度融合的基礎之上，結合實際情況，通過雙導師制給予保障，企業擁有開展論文課題研究的創新平臺，才能實現高校一企業一研究生的共贏。
英文名稱：Acta Materiae Compositae Sinica
主管單位：
主辦單位：北京航空航天大學;中國復合材料學會
出版周期：雙月刊
出版地址：北京市
語
種：中文
開
本：大16開
國際刊號：1000-3851
國內刊號：11-1801/TB
郵發代號：
發行范圍：國內外統一發行
創刊時間：1984
期刊收錄：
CA 化學文摘(美)(2009)
CBST 科學技術文獻速報(日)(2009)
Pж(AJ) 文摘雜志(俄)(2009)
EI 工程索引(美)(2009)
中國科學引文數據庫(CSCD―2008)
核心期刊：
中文核心期刊(2008)
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期刊簡介
《復合材料學報》為北京航空航天大學和中國復合材料學會主辦的學術性科技期刊（雙月刊，200 多頁/期）。本刊主要刊載我國復合材料基礎研究和應用研究方面具有創造性、高水平和具有重要意義的最新研究成果的論文。刊載范圍: 纖維、織物、顆粒或晶須增強聚合物基、金屬基、陶瓷基等復合材料（包括：結構、功能、生物、電子、建筑等復合材料）的制備、性能、設計等，以促進國內外復合材料研究領域的學術交流及先進復合材料的推廣應用。
