《粉末冶金原理》课堂教学方法研究

张小彬

（重庆理工大学材料科学与工程学院 重庆 400050）

粉末冶金是金属材料领域一项十分重要的制备工艺，相应的，《粉末冶金原理》是材料科学工程专业金属材料方向学生的一门专业选修课。学好《粉末冶金原理》课程对于理解材料学，尤其是金属学的一般原理，金属热处理原理，热处理设备，粉体工程，冶金物理化学，以及陶瓷材料等相关课程与技术领域都有十分重要的作用。由于《粉末冶金原理》一般属于专业选修课，课时少、内容多，学生重视程度普遍赶不上材料科学基础、热处理原理及工艺、材料性能学等专业必修课甚至许多人不选。这种现象需要《粉末冶金原理》任课老师进一步提高自身讲课水平，将学生吸引到专业课中来，提升教学效果。下面根据自身讲课经验，针对《粉末冶金原理》课程中的几个章节谈谈自己的教学方法。

1 粉末制备

粉末制备是《粉末冶金原理》课程中的第一章，其特点是粉末种类众多，各种金属化合物等均需要制粉制备，方法种类也很多，有机械粉碎法、物化法、还原法、气相沉积法、液相沉淀法、电解法等等。如果平均用力，每个类别大体耗费相似课程课时的话，就往往会造成学生厌倦听讲，失去了开始的学习兴趣，不利于知识的掌握和后续章节的继续学习。

实际的教学过程中，可以采用以工艺路线为主的教学方法，围绕粉末制备工艺，将粉末种类，所用设备工艺特点及注意事项等有机地结合起来。例如在讲解雾化法制粉，一节时，可以某种金属或合金，粉末雾化制粉的工艺路线为例子，穿插介绍雾化制粉原理、雾化制粉设备、工艺流程、工厂厂房配置等多个方面的知识。在上述的多个方面的讲解过程中，按照授课经验，又以设备结构方面的知识最能吸引同学的注意力。在各个制粉设备中常有一些构思巧妙合理，能够连续生产的构造设计，可以让学生先观察，再思考，最后讲清楚。吸引其注意力的同时，也可以加深理解。

2 粉末物理化学特性检测

粉末物理化学特性检测一章在《粉末冶金原理》教学过程中比较特殊，这一章相对较难，而且比较抽象，不像制粉、压坯、烧结等章节的结构简单明了，学生都知道自己在学习哪一部分知识。许多学生在学习粉末物理化学特性检测的时候，是浑浑噩噩中度过过来的，理解不深刻，记忆也不牢固。经过长期的了解发现，在粉末物理化学特性一章的学习过程中，学生理解不深，记忆不牢的根本原因在于没能形成关于这一章的知识体系。这也是粉末物理化学特性检测一章所具有的特殊特点，在学习其他章节时，学生大都知道自己正在学习该章的那部分知识，原因是其他章节的知识结构紧凑，而且相对容易理解。粉末物理化学特性检测一章公式多、原理多、计算多的特点，使得许多同学在学习的过程中很快陷入了对于具体公式具体变量具体方法的硬性记忆中，无法构建有效的知识体系，无法整体的理解记忆这一章的知识脉络和知识点。这样一来，本章的知识结构构建成为讲课的重中之重，在第一次讲解粉末物理化学性能特性检测一章的时候，一定要用明确生动的语言介绍清楚本章的知识脉络。本章包括：（1）粉末定义及粉末性能简介；（2）金属粉末的取样和分样方法；（3）粉末的化学检验；（4）粉末的粒度测定；（5）粉末的比表面积测定；（6）金属粉末的工艺性能测定方法等，共有六个部分。其中第五部分粉末的比表面积测定是本章难点。粉末比表面积的测定对于无机非金属专业方向的同学一般不会成为太大的难问题，因为他们有陶瓷工艺学，粉体工程等其他专业课程对此作为重点讲述，而对于金属专业方向的同学则只有在《粉末冶金原理》课程中才能接触到。粉末比表面积测定的相关内容，具体讲述过程中应该用有趣的例子来讲解这一相对深奥，且有些枯燥的内容。例如，在讲述关于氮气分子在粉末材料表面吸附的时候，可以用教室所在的教学楼进行举例说明。为了测量教学楼的内表面积，可以采用直接测量的方法来进行。但是，这样做会耗费大量的时间和精力，如果连讲台、座椅、讲桌、黑板等物件儿的表面积都要计入测量结果的话，那几乎是不可能直接做到的任务。但是如果若是换一个思路：用一些油漆，由工人将油漆均匀的刷到上述所列出的每一个面上，最后由所消耗的油漆总量除以单位面积的油漆消耗量，就可以算出上述的表面积了。这与课程上所讲述的比表面积测量方法就十分的像了。

在讲述课程的进程之中，应不断强调本章的整体性，联系前后部分，使学生能够对于正在学习的内容有更加整体性的认识。

3 粉末坯料压制成型

坯料压制成型一章是《粉末冶金原理》中比较容易理解的章节，主要包括粉末原料的制备、坯料压制过程、压制压力与压坯密度等部分。坯料压制成型一章由于课时量一般相对较少，可能会造成课程进度讲述较快，学生没有注意到所讲内容的连贯性和知识结构，课程就已经讲完了，只好在课下自己复习，而一部分没有良好复习习惯的同学在这一章节的学习效果往往会很差。

这样一来，什么坯料压制成型一章的课堂讲述重点应该在于怎样将难度并不算太大的相关知识，尽可能清楚明白的压缩在三至四个课时之内，应该讲述的知识点都要讲到，而且重点突出。

粉末批量压制成型一章的重点在于金属粉末压力与压坯密度之间的关系，这部分内容相对比较抽象。讲述的过程中，可以用生活中常见的现象来举例。例如，在压一个圆饼形的面团时，面团的侧面会鼓起来，有时甚至会有开裂的小裂纹。相应的就可以理解，粉末冶金工艺中坯料在压制的过程中往往。外界给的压力只有一个方向，而坯料各个不同的位置所受到的压力却是大不相同。同样的，其中的密度分布也会有相应的差别。

4 粉末坯料烧结

粉末坯料烧结一章是《粉末冶金原理》课程中难度较大，学习量也较多，学生理解不容易的重要部分，在粉末坯料烧结一章中，主要包括烧结热力学，烧结过程中的物质迁移、混合粉末的烧结、强化烧结、活化烧结等部分，这些部分都是《粉末冶金原理》课程中的重点。

粉末坯料烧结一章的讲述方法应以精讲为主，详细的讲解相关原理与知识，并给予学生学习和消化知识的时间。此时可以在课堂上设立一些提问小测试等互动环节，增强学生学习的兴趣和动力；也可以举一些实际生活中的例子来加深学生的理解。

例如，在讲解强化烧结全致密化工艺的时候，为了讲清楚液相金属成分被固相金属成分吸收而减少的过程，对于粉末冶金坯料在烧结过程中的致密化的影响，可以举一个实际生活中的例子。例如：生活中经常手洗的毛巾，如果直接甩干，上面没有水分，就会非常的松软；但如果是带着大量的水直接晾干的话，由于水是一个逐渐减少的过程，水量减少的同时，由于毛细作用，水仍然要充满所有的毛细管。结果就会使这些毛细管儿的体积减小，这就会使毛巾的质地变得致密而坚硬，不适宜于生活中使用了。这样一来，学生从自身的生活经历中，得到了材料学方面知识的启迪，教学效果好了很多。

5 结论

《粉末冶金原理》课程虽然不属于材料学专业金属材料方向的主干课程，是普通的专业方向课，但其有自身的独特工艺特点，又与《材料科学基础》、《热处理原理及工艺》等课程相互呼应，对于学生整体深入理解本专业方向的知识非常的重要。不仅如此，粉末冶金工艺方法又被称为金属陶瓷法，其生产工艺和原理机制，与无机非金属方向的许多专业课程相通，对于金属方向的学生了解无机非金属专业方向知识，拓展知识面，具有重要的作用。

在教学过程中，虽只有短短的32或24课时，却是学生非常难得的综合学习材料专业方向知识的机会。任课教师应仔细研究课程细节，做到讲课内容知识性、整体性、深入性、联系性、趣味性的整合。