前沿材料科学结课论文

第一篇：前沿材料科学结课论文

对前沿材料世界的认识及思考

摘要：上一个世纪，人类的认识向外延伸到了外层宇宙，向内深入到了物质结构的更微观层次，引发了物理学一场大革命。这场革命推动了包括化学、生命科学在内的整个自然科学和应用技术的伟大变革，为材料科学和技术进步提供了新的知识基础和活力。材料科学的根本任务是揭示材料组分、结构与性质的内在关系，设计、合成并制备出具有优良使用性能的材料。进入21世纪，回顾一下材料学的主要进展，估计未来的可能发展趋势，是非常必要和很有意义的。

关键词：材料科学

现状

发展趋势

传统材料

新材料

挑战

一、传统材料的发展现状和地位

传统材料是生产工艺已经成熟而又大规模工业化生产的一类材料，如钢铁、铜、铝、橡胶、塑料、玻璃和水泥等金属、高分子和非金属无机化合物，这类材料量大面广，占材料生产总量的90％以上。在世界范围内，上个世纪末20～30年间传统材料的产量、生产技术水平和质量，超过以前数百年，成为人类经济生活的支柱。但能耗大，资源浪费严重，环境污染等问题已成为制约传统材料发展的瓶颈，因此改进传统材料的合成、加工技术，控制微观组织结构，提高使用性能，降低成本和环境污染的任务十分迫切、繁重。

二、新材料及其发展趋势

新材料又称先进材料。它不以生产规模，而以优异性能、高质量、高稳定性取胜的高知识、高技术密集形为特点。新材料有结构材料和功能材料之分，前者主要利用它的力学性能，而后者以其各种物理、化学效应为主。当前新材料的发展方向有高性能化、高功能化、高智能化和复合化、极限化、仿生化、环境友好化几方面。

1．金属材料：金属材料，特别是钢、铜、铝等，仍是21世纪的主要结构材料和电能传输材料。金属材料已有成熟的生产工艺，相当多的配套设施和工业规模生产，价格低廉、性能可靠，已成为涉及面广、市场需求大的基础材料。金属材料虽然今后会部分被高分子材料、陶瓷材料及复合材料所代替，由于它有比高分子材料高得多的弹性模量，比陶瓷高得多的韧性和良好的导电性能，在相当长的时期内改变不了它在材料中的主导地位，即使在高技术产业中也不例外。随着航天航空和其它尖端技术的飞跃的发展，在改善和提升传统材料品质的同时，金属功能材料、非平衡态金属，特别是高比强、高模量、耐高温、抗氧化，抗腐蚀、耐磨损合金和金属基复合材料会有快速的发展，如金属超导材料、钛及其合金、铝基增强复合材料，金属间化合物、形状记忆合金和纳米晶块体材料等。

２．先进陶瓷材料：陶瓷是人类最早使用的人造材料，质地坚硬、耐磨损、抗腐蚀、膨胀系数低，可经受1400—1600℃的高温，比金属间化合物有更高的比强度和比刚度，是很好的高温结构材料；部分陶瓷还具有压电、铁电，半导体、湿敏和气敏等特殊功能，广泛用于电子、计算机、激光、核反应、宇航等现代尖端科学技术领域。近20年来，通过多种增韧手段和原始粉末超细化、纳米化技术，在消除陶瓷本征脆性的研究方面取得了重大突破；传统的落后制备成型工艺已逐渐被先进的注射成型技术、高温热等静压和微波烧结等技术所替代；在反应动力学、表面特征、相平衡、烧结机理等基础研究方面也取得了相当的进展。主要趋势是根据使用性能要求对陶瓷结构作一定程度的剪裁和设计，实现陶瓷结构纳米化和组分的复相结构，包括纤维或晶须增韧和有机、无机复合等。

３．高分子材料：高分子材料是指分子量从几百到几万，由可加聚或缩聚链条状官能团构成的有机化合物。上世纪90年代，世界的高分子材料年产量超过1亿吨，其中塑料8000一9000万吨，合成橡胶700—800万吨，合成纤维1000万吨；仅塑料的产量以体积计算就相当于5.6亿吨钢的体积，是发展最为迅速的材料之一。这些材料品种繁多，并且正以每年10％的速率递增。高分子材料80％以上作为包装、建筑、交通运输和纺织行业的结构材料和原料。功能高分子材料所占比例相对较低，主要有离子交换树脂、催化剂、固化酶，用于印刷、电子工业、集成电路、微细加工的感光树脂，用于薄膜电磁、静电复印及全息记录的电功能离子材料和生物功能材料等。高分子合成理论与技术对于高分子材料的制取、改性、设计越来越重要，对发展高分子新材料有着不可忽视的开拓作用。接枝共聚、共混、缩合聚合、开环聚合和缩合，是合成高分子材料的主要手段。发展先进的树脂基、有机、无机和异质材料连接技术，研究高分子材料的老化、降鳃机制和控制技术，制备综合性能更好的新材料，是高分子材料发展的主要趋势。

４．光电信息功能材料：信息材料是指与信息获取、传输、存储、显示及处理有关的材料。目前光和电是信息的主要传递媒介，又称光电信息材料。这类材料有半导体材料，各种记录材料，信息传输、显示、激光、非线性光学、传感和压电、铁电材料，几乎包括了现代所有的先进功能材料。其中集成电路是信息技术的基础，从材料角度看，集成电路的主要材料仍然是单晶硅。上一世纪80年代出现的光导通讯系统的相对信息容量比同轴电缆、微波系统和卫星通讯都有数量级的提高，不但节省材料，而且保密性强、抗干扰、损耗小，主要材料是高纯石英；目前正在研究损耗仅为0.001～0.01分贝／公里的多组分玻璃信息功能材料，高品质传感器与敏感材料，激光材料、显示材料，它们均系一批金属氧化物陶瓷。信息技术是20世纪发展最为迅速的高技术领域，它打破了地域和种族的界限，使人类能够快速地分享共同的知识财富，极大地促进了社会迸步。

５．能源材料：能源是人类赖以生存和发展的重要条件。20世纪以来科学与工业的发展使能源消耗量大幅度上升，全球年耗量超过10¹² 瓦。能源种类繁多，属于一次能源有核能、太阳能、地热能、风能及海洋能等。就大规模应用而言，一次能源利用还需要克服许多科学和技术难关，其中材料就是一个带共性的关键问题。太阳能是一种取之不尽最为洁净的天然能源，每年到达地球的太阳能达60亿亿度，比全球年耗能的总量还大一万倍。原理上所有的光电转换材料均可作为太阳能材料，但考虑到效率、价格比和使用寿命，GaAs之类的材料近期内发展前途不大，多晶硅效率虽低，但廉价、性能稳定，仍有发展前途。除了光、电转换之外，目前人们还在寻找其它太阳能转换机制。氢燃料电池的核心是储氢材料。这类材料包括钛、镍为基的含铁、铜、锰材料。这些过渡族金属、合金、金属间化合物，由于特殊的晶体结构，氢原子比较容易透入金属晶格的四面体或八面体间隙位中形成金属氢化物，储氢体积可比其体积大1000～1300倍。此外，正在开发中的核聚变能和磁流体发电机，可望在2l世纪投入实际应用。它们需要能在更高的温度、磁场和耐蚀条件下长期工作。

６．生物医学材料：生物医学材料是一类合成物质，或天然物质与合成物的组合体。它能作为一个系统的整体或部分，在一定时限内，治疗、增进或替代机体的组织、器官或功能的材料。生物医学材料的发展趋势是利用生物学原理，设计、制造真正仿生物的材料，并且注重可降解吸收、最终形成与生物体完全相容的材料；在加工技术方面发展在微米或纳米级尺寸上进行三维组织结构控制、设计与制造仿生材料。７．纳米材料：纳米材料是由数百或几千个原子组成的超细微粒或由这些微粒组成的纳米晶块体材料的总称。纳米微粒是保留材料特性的最小单元，它既不同于常规材料，也不同于单个的原子和分子，具有许多与相同组分一般材料完全不同的奇异特性，研究表明，上述奇异特性与纳米材料特殊的内部电子结构和原子排序密切相关。这些特殊的物理效应和功能，为新材料的发展开辟了一条崭新的研究领域。很有可能使21世纪的信息产业发生革命性的在飞跃，极大地改变人类的生存质量。

８．超导材料：超导材料是20世纪人类最伟大的发现之一。超导体具有零电阻和完全抗磁性的特点，对电流传输无能量损耗，是一种理想的导体材料。超导材料有低温超导和高温超导材料之分。低温超导材料要在液氦温度(4．2K)才能显示超导性，目前已发现有近70种单质元素和5千多种合金、化合物具有超导性，其中NbTi合金和Nb3Sn化合物的超导性能最好，已经用于大型工程项目。高温超导材料是1986年才发现的一种新型超导体，在液氮温度(77K)就显现超导特性。液氮比液氦资源丰富，容易制取，因此高温超导材料比低温超导材料更易被工程使用接受，倍受各国企业界和政府部门的高度重视。高温超导材料多数是含铜的氧化物陶瓷。在已发现的数十种高温超导材料中，YBa2cu3西和Bi2％ca2cu308具有最好的综合超导性能，已经在工程项目中开始试用。我国超导材料研究在加工合成和组织控制方面处于国际先进行列。在Bi系长带研究和Y系块材制备技术上占有一定优势。继续寻找更高转变温度的超导材料，加强对氧化物高温超导体的组织结构控制和成型方法研究，提高现有材料在磁场中的工程临界电流密度，扩大和开拓应用领域，加强功能元器件制备工艺研究，是当前超导材料研究的主要任务。

三、材料设计、合成与加工成形技术

材料设计的设想始于20世纪50年代，其目的是淘汰传统的“炒菜”法，按指定性能“定做”新材料，按生产要求“设计”最佳的制备和加工方法。物理学和化学的发展，特别是凝聚态理论、量子化学和化学成键理论的发展，使人们对材料的结构与性能，制备与加工之间的变化规律有了较深的认识，为材料设计奠定了理论基础：计算机信息处理技术，尤其是人工智能、模式识别、知识库和数据库技术的发展，使物理、化学理论和大批杂乱的实验资料沟通起来，使人们可以用归纳、演绎相结合的方式对新材料研究做出决策并提供行之有效的技术和方法，很多过去不能制备的人造材料，如超晶格、纳米晶固体、亚稳相准晶、复合材料和一大批人工裁剪、缩合或聚合而成的高分子材料都是预先设计并制造出来的。现代意义上的材料的合成与加工，指的是按设计要求建立原子、分子和分子团的新排列，在所有尺度上，包括从原子尺度到宏观尺度对结构进行控制，高效、经济地制造材料和零件的过程。材料设计、合成和加工是制造和生产高质量、低成本产品的关键，是融合人类物质结构知识、技术进步与工程基础科学的一个很大交叉领域。长期以来，不仅在中国，甚至包括美国等许多先进国家都把材料合成与加工看成是服务性的，缺乏应有的支持与关注，削弱了它与材料工程其它要素之间的联系，在基础研究机构和教育部门尤其如此，致使这一领域缺乏合格的科学家和工程师，出现了合成加工落后于基础研究的局面，这种状况应该得到尽快的改变和纠正。

四、结束语

在上一世纪里，世界的变化比过去任何时候都要大，其原因在于技术直接紧随基础科学的进步而发展，这为材料科学和技术的发展注入了强大的动力。在结构材料方面，除了继续对传统材料进行改造升级之外，应该特别重视发展耐高温、抗腐蚀、高比强、高韧、高刚度新材料及复合材料：对于功能材料，应特别重视多功能，高集成度、高效率的信息功能材料；大力加强能源材料、超导材料和生物医用材料的基础研究和应用研究，扩大它们的应用领域；加强材料的设计、合成与加工的基础研究和技术、装备研究，把21世纪的材料科学与工程推进到一个新的水平。参考文献：

[1]周廉.材料科学与工程发展现状与趋势[J].科技信息,2000(5):10—13.[2]国家新材科产业发展战略咨询委员会.中国新材科发展报告.纳米科技2005.4． [3]张钧林,材料科学与工程的学科发展、现状及人才培养[J].甘肃科技,2008,24(15).[4]杨耀武.未来世界科技发展趋势及特点[J].世界科学,2004(12).[5]赵玉岭.纳米材料性质及应用[J].煤炭技术,2009(8).[6]师昌绪.21世纪初的材料科学技术(一)、(二)、(三)、(四)[J].金属世界,2002(3)． [7]孙亚丽,胡维新.材料科学技术发展与社会相互作用的思考[J].中国建材科技,2005,14(2).李世普,Li Shipu.材料科学发展面临的挑战及其发展方向[J].黄石理工学院学报,2006,22(3).[9]才磊,CAI Lei.材料是21世纪发展的物质基础[J].中国科技术语,2010,12(4).

第二篇：冶金科学前沿结课论文

冶金工程科学前沿

讲座作业

姓名：杨毛毛 学号：G20158235 班级：冶硕4班 学院：冶金与生态工程

目录

第一部分概述.........................................................................................3 第二部分课程内容小结..........................................................................3

2.1 转型发展情况下转炉炼钢生产技术进步（王新华）......................................3 2.2 中国钢铁冶金现状与非金属夹杂物研究（张立峰）.....................................4 2.3 炼铁新技术及前沿（吴胜利）.........................................................................6 2.4 高品质特殊钢大断面连铸关键技术和装备开发与应用（张家泉）.............7 2.5 生物冶金（李宏煦）........................................................................................7 2.6 冶金流程工程理论及其应用（徐安军）.........................................................9 2.7 铝冶金技术现状（薛济来）...........................................................................10 2.8 金属材料的强化以及高强钢的开发（王福明）...........................................10 2.9 冶金固废及二次能源利用新技术（郭占成）...............................................11 2.10 钢铁生命周期的集约化控制技术（李素琴）.............................................12 2.11 高炉炼铁的若干前沿技术（张建良）.........................................................14 2.12 吹氩精炼钢包内非金属夹杂物去除机理探究（李京社）.........................16 2.13 电弧炉炼钢复合吹炼技术的研究于应用（朱荣）.....................................17 第三部分课后感想...............................................................................19

第一部分概述

一个半月以来，通过对冶金工程科学前沿讲座这门课程的学习，使我明白了本专业的重要价值和基础地位。冶金技术就是从矿石中提取金属和金属化合物，然后用各种方法制成具有一定性能的金属材料。从远古时代以来，在铜金属被提炼出来之后，人类的生产生活与金属及其制品的关系就变得日益密切。在现代社会，人们的衣食住行更是离不开金属材料，生产活动的工具与设施也都要使用金属材料。可以说，没有金属材料便没有人类今天的物质文明。

冶金工程为经济提供强有力的生产资料保障，涉及的是商业性的应用，因此是一门实践性很强的学科，她会不断吸取自然科学，特别是物理学、化学、力学等方面的新成就，指导冶金生产技术向广度和深度发展；在另一方面，冶金工程又以丰富的实践经验，反过来充实了上述学科的内容。虽然我国钢铁工业已取得了长足的发展，但还有许多类型的钢铁和金属材料有待突破，因此加强对冶金前沿技术的研究对于国家战略发展尤为重要。

下面对冶金工程科学前沿讲座这门课程老师的部分讲课内容和本人的观后感想进行小结。

第二部分课程内容小结

2.1 转型发展情况下转炉炼钢生产技术进步（王新华）

转炉炼钢作为目前最主要的炼钢方法，其技术上的进步对我国炼钢生产的发展有着巨大的推动作用。王新华老师主要从转炉内部脱磷反应原理、新形势下各国转炉采取的不同生产工艺、优质汽车板的生产要求、保护渣卷入形成的缺陷以及底吹搅拌和双渣法冶炼的优缺点等方面为我们介绍了我国转炉炼钢的现状，在分析国内转炉炼钢技术现状的基础上又详细阐述了转炉炼钢技术上的创新，分析讨论了目前国内炼钢生产中所存在的主要技术问题，并对今后我国转炉炼钢技术的进一步发展提出了一些建议。

目前国内转炉溅渣护炉的基本经验可概括为以下几点：(1)根据冶炼钢种和生产工艺的不同，选择恰当的溅渣工艺；(2)提高氮气压力，优化溅渣工艺；(3)合理 选择开始溅渣时机，实现炉衬的“零侵蚀”；(4)溅渣与补炉相结合，严格控制溅渣后转炉炉型；(5)加强烟罩水冷炉口等设备的维护及检修，延长其使用寿命。长寿复吹转炉技术的开发成功，对炼钢技术的发展有着深远的影响，不仅降低了转炉炼钢成本，提高了作业率，还改变了转炉操作制度，使我国炼钢厂均不再采用“三吹二”或“二吹一”的生产模式，实现了“三吹三”，提高了转炉生产效率。传统观点认为，提高转炉供氧强度受炉容比限制，但采用以下技术有利于进一步提高供氧强度，从而使转炉生产效率提高：(1)大幅减少渣量，对于少渣冶炼转炉由于渣量减少可大幅提高供氧强度；(2)优化改进氧枪结构，提高喷枪化渣速度，减少熔池喷溅和避免产生大量FeO粉尘是大幅提高供氧强度的关键；(3)采用底吹强搅拌工艺，促进初渣熔化，实现渣钢反应平衡，是提高熔池供氧强度的重要基础；(4)采用计算机终点动态控制技术，实现不倒炉出钢及提高出钢口寿命，缩短出钢时间，进而缩短转炉辅助作业时间，也是提高转炉生产效率的重要技术措施。

炼钢作为钢铁生产的重要工序，对降低企业生产成本，提高产品质量等具有决定性影响。目前，转炉炼钢仍是世界上最主要的炼钢方法，而中国相对便宜的劳动力，紧缺的废钢资源以及昂贵的电价等又进一步促进了我国转炉炼钢技术的发展。20世纪中期，氧气转炉炼钢法的诞生不仅推动了炼钢技术的进步，而且在其后的发展过程中也带动了高炉大型化、连铸及炉外精炼技术的发展，奠定了 现代钢铁生产工艺的基础。进入21世纪以来，钢铁工业的发展面临着严峻挑战，钢铁产能过剩，导致钢材价格下降，残酷的市场竞争将使一些落后的钢铁厂倒闭，同时钢铁工业的发展也受到资源、环境等因素的限制，原、燃料涨价也不断压缩钢铁厂的利润空间。面对挑战，钢铁企业必须努力发展高效生产工艺，降低生产经营成本，提高产品质量并大力推广清洁生产工艺和节能新技术，只有这样才 可能在激烈的市场竞争中立于不败之地。

2.2 中国钢铁冶金现状与非金属夹杂物研究（张立峰）

洁净钢已广泛用于汽车、家电、食品工业及至海洋结构、耐酸管线以及在严格条件下的其它某种用途。关于洁净钢的概念，E.K.Holappa认为有两点：顾名思义一是钢中杂质要超低量，即钢中S、P、O、N、H甚至包括C应超低量，二是严格控制钢中非金属夹杂物的数量和形态。洁净钢的概念应随工艺的发展，钢的级别和用途而异。2.2.1 钢中氧的控制

控制钢中氧的方法甚多，其重点之一是防止钢水二次氧化。首先是防止出钢过程中高FeO、MnO的炉渣带入钢包。有人提出两种解决办法：一是提高渣中(MgO)含量到10%；二是提高CaO/SiO2到5以上，这样可使转炉渣中(TFeO)含量降到 13%～14%，此外，并使用机械挡渣法，如挡渣球，挡渣帽等。2.2.2 钢中氮的控制

当压力为1mbar时，N2在钢中的溶解度为14×10-4%，钢中[N]是难于去除的，一是因为氮在钢液中扩散系数小，反应速度慢；二是在炼钢出钢到连铸过程中吸氮常常发生。因此精炼之前钢中氮尽量低；此外应尽量减少吸氮来源。入炉铁水比与吹炼终点[N]含量有一定关系，全铁水炼钢是十分重要的。钢中氮主要通过炼钢初期 CO的沸腾排出，转炉吹炼后期，CO气体减少，表面气体压力大大降低，钢液将从大气中吸氮，为解决这个问题有人指出，此时添加白云石以产生大量的CO2气体，形成一个正压层来阻止钢液从大气中吸氮。2.2.3 钢中硫的控制

钢中的线性硫化物是裂纹源而使产品易于断裂，对于中厚板易于产发SSC裂纹和HIC裂纹。当钢中[S]>0.025%时，连铸坯产生裂纹的倾向性大为增加，[S]低则有很好的抗层状断裂的能力，所以对钢中[S]的要求一向十分严格。脱硫主要是铁水预脱硫。预脱硫铁水应强调：高炉铁水[S]尽量低，处理后强强调扒渣，防止回硫。铁水预脱硫最好水平是把[S]脱至10×10-4%；此外是炉外精炼脱硫。炉外精炼脱硫应注意三点：钢液及渣中氧含量要低；使用高碱性渣；钢包混合要均匀。炉外精炼脱硫的方式有出钢过程脱硫、钢包吹Ar搅拌脱硫、RH处理脱硫。脱硫剂则主要以CaO+CaF2为主，E.T.R.Jones还提出了Mg基熔剂脱硫的概念。

2.2.4 钢中磷的控制

钢中[P]过高，在凝固时会严重偏析而导致产品脆裂。高炉是不能脱磷的，高炉出来的铁水一般在700～1000×10-4%之间。脱[P]需要高氧位、高碱度渣、低温、搅拌条件好。钢中[P]的除去一般有三种方式：一是铁水预处理脱[P]，这在日本已经开始使用，脱磷后[P]可达100～180×10-4%；二是转炉或电炉精炼脱[P]，脱磷是在炼钢初期氧化脱碳过程的同时进行吹炼终点；三是炉外精炼脱磷：钢包中脱磷可以达到[P]<30×10-4%的水平。一些厂家，在出钢过程中以“CaO+ CaF2+铁矿石”为脱磷剂脱[P]，达到了钢中[P]20～30×10-4%的水平。2.2.5 钢中氢的控制

钢中[H]含量过多，易于产生氢发裂和白点，导致钢的严重缺陷。有关研究得出结论，若钢中[S]<10×10-4%，则[H]<1×10-4%。当压力为1毫巴时，氢气在钢中溶解度为0.91×10-4%。实际上，通常要求钢中[H]<2×10-4%。为了达到此目标，保持钢液处于非常低的压力是非常重要的。脱[H]主要靠转炉炼钢初期通过CO的激烈沸腾脱氢和RH处理过程中脱氢。其余各阶段均是增氢的，所以脱[H]的重点在于防止脱气处理后连铸过程各阶段的增氢，应该严格控制渣成分和状态。由于造渣剂，合金料的潮湿以及新砌中间包未干，大气吸入所引起的增氢等等。

2.3炼铁新技术及前沿（吴胜利）

吴胜利老师主要围绕钢铁工业的地位及其存在问题、炼铁生产现状及面临的新挑战、炼铁工艺节能减排的技术方向、铁矿资源高效使用原理及技术以及资源环保型炼铁工艺研发动向等角度并采用了大量的最新宏观数据向我们介绍了炼铁工艺的主要问题：

1、节能减排问题：炼铁工序能搞占钢铁企业能耗的70%左右，SOX，NOX等总量大、浓度低（捕捉困难）；

2、铁矿资源问题：铁矿资源对外依存度高达70%，资源劣质化趋势明显；

3、钢铁企业处于绝对低价位而亏损压力大，炼铁成本占钢铁生产成本的2/3。铁矿石原矿含铁品位低，平均含铁量仅为31.30%，比世界铁矿石平均品位低12个百分点，且贫矿约占储藏总量的97.7%，按金属铁量计算，我国铁矿石资源仅占世界的6%。虽然经过选矿工序，可以将精矿的含铁品位提高至60%以上，但“剥采比”和“选矿比”高，前者接近3，后者约为2.6，生产1吨成品精矿需要完成约8吨的采剥总量，铁矿生产成本高。铁矿石类型复杂，多组分共生或伴生的复合矿多给选矿和冶炼工艺带来一定的困难。国外铁矿石储量为1542亿t，基础储量为729亿t，铁金属储量基础为1592亿t。按原矿储量多少排序有：乌克兰、俄罗斯、澳大利亚、巴西、哈萨克斯坦、美国、印度、委内瑞拉、瑞典、伊朗、加拿大、南非、毛里塔尼亚、墨西哥。铁的储量多少排序有：俄罗斯、澳大利亚、巴西、印度、哈萨克斯坦、委内瑞拉、瑞典、美国、加拿大、伊朗、南非、毛里塔尼亚、墨西哥。炼铁生产是钢铁工业重要环节，对于“钢铁比”高的我国而言，炼铁工序必不可少。炼铁不仅为炼钢提供原料，而且是整个钢铁企业能源（煤气）平衡的最重大贡献者。

2.4 高品质特殊钢大断面连铸关键技术和装备开发与应用（张家泉）

2005年项目立项之初，高品质特殊钢大断面产品全球短缺、生产工艺多为传统模铸工艺，高端产品质量和产量无法满足使用要求。目前生产大断面铸坯的首选工艺为全弧形连铸，该工艺具有产量高，成本低，质量稳定的特点。当时的高品质特殊钢大断面连铸存在着一系列的技术难点：初期传热和凝固控制难度大；中心易产生疏松和偏析，裂纹倾向大；铸坯下滑力大，矫直与过程控制难；钢种差异性大，工艺复杂。

通过十余年的持续攻关创新，建立了大断面特殊钢连铸内部疏松和成分偏析控制理论与方法创新提出来了钢水注流动量与凝固过热度强化好散理论，开发出旋流浇铸工艺技术，建立了连铸电磁流体-热-溶质传输耦合模型，解释了连铸过程宏观偏析形成与分布规律，奠定了大断面连铸工艺与产品内部均质性控制的理论基础；解决了特殊钢大断面连铸生产与热装过程裂纹控制难题，开发出大断面小曲率、超弱冷和高温低应变连铸矫直技术，以及下线控温热装等成套先进工艺，为消除特殊钢大断面连铸与热装过程裂纹提供了可靠技术保障，首创世界最大规格全弧形特殊钢连铸装备，并建立了基于CAE的铸机设计规范；开发了大断面高品质特殊钢连铸化生产成套工艺与专有技术。本项成果打破了国外技术垄断，引领了大断面特殊钢连铸化生产方向。

随着大断面连铸产品的推广应用，不仅给各个单位和企业带来了可观的经济效益，缩短了下游制造业的加工流程，形成了高效低成本的新产业链，促进了我国钢铁行业结构调整和产品优化升级，还有力地推动了国家清洁能源行业的发展。

2.5生物冶金（李宏煦）

生物冶金技术，又称生物浸出技术，通常指矿石的细菌氧化或生物氧化，由自然界存在的微生物进行。这些微生物被称作适温细菌，靠无机物生存，对生命无害。这些细菌靠黄铁矿、砷黄铁矿和其他金属硫化物如黄铜矿和铜铀云母为生。适温 细菌和其他细菌通常生活在因硫氧化而产生的酸性环境中，如温泉、火山附近地区和富含硫的地区。

由澳大利亚一家公司培养的适温细菌最早是在西澳的一矿山中发现的，在含硫的酸性环境中，在高温条件下对可溶性金属有很好的聚积作用。适温细菌和其他“靠吃矿石为生”的细菌如何氧化酸性金属的机理不得而知。化学和生物作用将酸性金属氧化变成可溶性的硫酸盐，不可溶解的贵金属留在残留物中，铁、砷和其他金属，如铜、镍和锌进入溶液。溶液可与残留物分离，在溶液中和之前，采取传统的加工方式，如溶剂萃取，来回收贱金属，如铜。残留物中可能存在的贵金属，经细菌氧化后，通过氰化物提取。

常规冶金技术在品位低的矿物加工过程中，成本比较高，污染非常大，使用生物冶金技术，通俗的讲就是用含细菌的菌液进行浸泡，这些微生物大多是一些化能自养菌，它们以矿石为食，通过氧化获取能量，这些矿石由于被氧化，从不溶于水变成可溶，人们就能够从溶液中提取出矿物。

微生物浸矿是指用含微生物的溶剂从矿石中溶解有价金属的方法。用微生物处理的矿石多为用传统方法无法利用的低品位矿、废石、多金属共生矿等。微生物浸矿过程机理的研究已有很长的历史，在细菌的生长、硫化矿分解等方面已有较深刻的认识。细菌浸矿过程是细菌生长及包括化学反应，电化学、动力学现象的硫化矿氧化分解的复杂过程。2.5.1 微生物浸矿工艺

包括堆浸法、地浸法、槽浸法以及搅拌浸出法等。2.5.2 生物湿法冶金

生物湿法冶金是一种很有前途的新工艺，它不产生二氧化硫，投资少，能耗低，试剂消耗少，能经济地处理低品位、难处理的矿石。目前，这种方法仍处于发展之中，它还必须克服自身的一些局限性，如反应速度慢、细菌对环境的适应性差，超出了一定的温度范围细菌难以成活，经不起搅拌，等等。2.5.3 生物浸出

生物浸出是指利用细菌对含有目的元素的矿物进行氧化，被氧化后的目的元素以离子状态进入溶液中，然后对浸出的溶液进一步进行处理，从中提取有用元素，浸渣被丢弃的过程。如细菌对铜、锌、铀、镍、钴等硫化矿物的氧化，即属于生物浸出。2.5.4 尾矿现状 当前，我国铁尾矿的排放量增长迅速，堆存量日益增大。据统计，1949-2009年，全国铁尾矿排放量大约为62亿t。据不完全统计，目前我国累计堆存的铁尾矿量高达50亿t左右，而且随着铁尾矿排放量的提高，其堆存量日益增大。2010年我国大宗工业固体废弃物综合利用率在40%左右，其中粉煤灰的综合利用率为68 %煤研石的综合利用率为61%，冶炼渣的综合利用率为60 %，相比之下尾矿的综合利用率大大滞后，仅为14%，尤其铁尾矿的利用率更低为10%以下，与发达国家综合利用率为60%相比还存在很大的差距。

2.6 冶金流程工程理论及其应用（徐安军）

通过钢铁流程的优化和物质流、能量流、信息网络集成构建，对钢铁工业长流程和短流程关键界面匹配、二次能源高效转化、低品质余热回收利用、低碳绿色制造、钢铁铸造流程三个功能价值提升等模式优化与关键技术深度开发。实现钢铁材料与其流程的高效化、绿色化制造。高品质特殊钢生产应用与关键技术

特殊钢新型强韧化机制与高可靠长寿命机理；耐高温、应力、腐蚀等服役环境适应性材料设计技术；高洁净度冶炼、夹杂物精确控制、均质化与组织精细化控制、精确成型与加工等产品质量稳定控制技术；低成本制造及简化流程技术等关键技术。

高性能耐蚀钢制造关键技术

基于产品全生命周期概念的材料设计方法，研发不同腐蚀机理的耐蚀钢合金成分设计、冶炼、连铸、控轧控冷、焊接、机械加工等技术，形成具有我国自有知识产权的耐蚀钢材料体系。低品位难选矿综合选别和利用技术

低品位难选铁矿石磨矿-重磁-反浮选技术；钒钛磁铁矿综合利用技术；尾矿细磨-选别综合再利用技术；复杂难选铁矿石流态化（闪速、流化床、悬浮焙烧）-磁选关键技术；弱还原气氛形成及控制技术；易氧化粉料冷却和余热利用技术及装备。钢铁制造流程余热减量化与深度化利用技术 2.7 铝冶金技术现状（薛济来）

本部分薛老师主要对铝冶金的生产工艺流程、其技术发展以及目前世界上各国家的前沿技术进行了简要介绍，并仔细的分析了我国与美日等国家在轻金属冶金前沿技术领域的差距以及存在的一些问题。

金属铝是性能优异、用途广泛、关联度大的基础轻金属材料，在国民经济发展中具有不可替代的重要作用。它具有密度小、塑性高、优良的导电导热性和抗蚀性等优点，而大量应用于农业、轻工业、军事工业、交通运输业和航空航天等领域。目前世界上铝的冶炼主要采用冰晶石氧化铝熔盐电解法炼铝工艺，然而该法所存在的问题长期以来未能从根本上得到解决，其他炼铝新工艺的探索研究从未停止过。近些年来，人们对常压碳热还原法炼铝研究较多，然而该法需在2000摄氏度以上才能将金属铝还原，且产物金属铝与渣相难以分离，最终得到铝的合金。而氧化铝真空碳热还原氯化法炼铝作为一种新的炼铝法，理论上真空条件可降低生成金属铝的热力学温度，工艺流程短，设备简单，且产物金属铝与渣相容易分离。

氧化铝真空碳热还原氯化法炼铝过程分三步进行:

1、氧化铝碳热还原过程(50150 Pa，高于1753 K)，Al4O4C+ 3C+ 2AlCl3(g)= 6AlCl(g)+ 4CO(g)

Al4C3+ Al2O3+ 3AlCl3(g)= 9AlCl(g)+ 3CO(g)

Al4O4C+ Al4C3+ Al2O3+ 3C+ 5AlCl3(g)= 15AlCl(g)+ 7CO(g)

3、低价氯化铝AlCl(g)低温歧化分解过程(50-200 Pa，低于933 K)，3AlCl(g)= 2Al+ AlCl3(g，s)2.8金属材料的强化以及高强钢的开发（王福明）

王福明老师首先向我们介绍了钢铁材料将向着高强化、纯净化以及均匀化（成分，组织等），实现长寿化，达到节能减排的发展方向，并通过合金化和热处理工艺等来实现强韧化（固溶强化、第二相强化、相变强化以及细晶强化，从而实现将金属学、冶金学与钢铁材料研发、品质提高、生产工艺优化等联系起来。2.8.1 金属材料的强化机理

金属材料塑性变形的微观原理是存在位错运动

1、位错是实际晶体中存在的真实缺陷

2、位错在作用力τ的作用下享有的滑移，最终移除表面而消失。工程结构材料主要在弹性范围内使用，因此，流变应力的重要性更为突出； 流变应力组成

（1）抑制位错源开动的应力，称之为源硬化。

（2）阻力是错位开始运动之后才起作用的，对位错的运动起妨碍的作用，称之为摩擦阻力。

强化金属材料的思路

点阵阻力：移动位错使它从一个平衡位置滑移到下一个平衡位置之间的位垒所需要的力，也就是在完整晶体中运动时所受的摩擦阻力；点阵阻力对组织部敏感，它的大小主要决定于键合强度和点阵类型；共价键的点阵阻力最高，成为位错运动主要障碍；对于金属键结合的晶体，点阵阻力小，不是主要妨碍，可忽略；除点阵阻力外，金属材料中位错运动阻力是随组织变化而大幅度变化的。提高金属材料强度的方法是阻止金属晶体中位错的运动，设法在金属中引入大量的晶体缺陷，大大增加位错之间，位错和其他晶体缺陷之间的交互作用，从而阻碍位错的运动，导致金属抗变形能力大大提高。这就是通常强化的思路和方法。2.8.2金属材料强化的方法

1、形变强化

2、固溶强化

3、分散强化

4、晶界强化

5、相变强化 2.8.3超低碳贝氏体钢 为达到超细化要考虑：

1、充分扩大的非再结晶区温度范围；

2、变形后有很快的应变诱导析出；

3、冷却时在贝氏体相变开始前形成较多针状铁素体；

4、钢种高强化后仍有很好的韧性和可焊性；

2.9冶金固废及二次能源利用新技术（郭占成）

超重力技术是强化多相流传递及反应过程的新技术，上个 世纪问世以来，在国内外受到广泛的重视，由于它的广泛适用性以及具有传统设备所不具有的体积小、重量轻、能耗低、易运转、易维修、安全、可靠、灵活以及更能适应环境 等优点，使得超重力技术在环保和材料生物化工等工业领域中有广阔的商业化应用前景。

溶剂 焦煤 超重力除尘 钢水精炼 共生矿冶炼渣 二次超重力铸造 连铸 轧机 产品 烧结机 高炉 焦炉 转炉 冶炼 产品深加工--电镀，电泳 焦化废水处理 钢渣处理： 分离金属铁 富集镁酸钙 富集磷酸钙 酸化与热回酸洗液-电化学处理 传统流程技术进步—超重力冶金

超重力工程技术的基本原理是利用超重力条件下多相流体系的独特流动行为，强化相与相之间的相对速度和相互接触，从而实现高效的传质传热过程和化学反应过程。超重力工程技术是一项突破性地强化“三传一反”过程的新技术，是适用于能源、材料、石油、化工、环境、生物等多个部门并可带来巨大经济效益和社会效益的新技术。获取超重力的方式主要是通过转动设备整体或部件形成离心力场，涉及的多相流体系主要包括气-固体系和气-液体系。

CaseWesternReserve大学的N.C.Gardner教授从1984年开始，先后在Norton公司，Dow公司支持下对烟气脱硫和聚和物脱单体进行研究。将超重力技术与冶金工业运用在一起将会是打开一种新的局面。

2.10钢铁生命周期的集约化控制技术（李素琴）

2.10.1 研究背景

绿色冶金方兴未艾以及环境生态问题已经越来越严重，是我们今天研究问题的重要方向。

李素琴老师首先从身边的问题说起，给我们介绍了雾霾的产生原因：雾霾，顾名思义是雾和霾，但是雾和霾的区别很大。空气中的灰尘、硫酸、硝酸等颗粒物组成的气溶胶系统造成视觉障碍的叫霾。霾就是灰霾（烟霞），空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子也能使大气混浊。将目标物的水平能见度在 1000－10000米的这种现象称为轻雾或霭（Mist）。形成雾时大气湿度应该是饱和的（如有大量凝结核存在时，相对湿度不一定达到100%就可能出现饱和）。由于液态水或冰晶组成的雾散射的光与波长关系不大，因而雾看起来呈乳白色或青白色和灰色。

钢铁工业的生产过程是化学、物理的变化过程，对环境污染严重，被列为污染危害最大的三大部门（冶金、化工和轻工）、六大企业（钢铁、炼油、火电、化工、有色金属冶炼和造纸）的首位。环境污染主要反映在气、水、渣三个方面。废气主要是从燃烧系统排出的。污染过程很复杂，污染也是多方面的，有毒成分主要有二氧化硫、一氧化碳、硫化氢、烃、粉尘等。附近居民受二氧化硫的影响易引起慢性呼吸道系统的病症。废水主要有焦化厂的废水，它含有酚、氰化物、氯化物和硫化物等有害物质。废水就地浸透污染地下水；排入江河、湖泊则污染地面水，使生活饮用水和水生生物含有害物质，对人体引起不良后果。2.10.2 转型升级新思路

面对钢铁污染的严重形式我们必须转型升级新思路，遵循循环经济理念，依据工业生态学的原理，进行钢铁工业的生命周期管理集约化技术控制，延伸产业链，带动生态服务也发展，实现资源利用的最大化，污染排放的最小化。

采用生态重组的手段，从微观、中观和宏观角度入手进行物质的集成，能量的集成，水系统的集成，技术的集成以及设施的集成与共享，降低资源，能源的消耗，减少万元GDP的排放量，开发环境友好型产品，带来经济效益的同时，提高环境效益和生态效益。

1、源头——微观层次

通过改变化学产品或者过程的内在本质来减少或消除有害物质的使用与产生；设计或重新设计化学物质的分子结构，使其具备所需的特性有避免或减少有毒基团的使用与产生；高选择化学反应，减少副产品，甚至达到原子的经济性，实现零排放。

2、生命周期管理

一种产品从原料开采开始，经过原料加工，产品制造，产品包装，运输和销售，然后由消费者使用，回用和维修，在最终循环或作为废弃处理，这一整个过程称为产品的生命周期，期间进行全过程管理叫做生命周期管理。

3、集约化控制 钢铁工业的集约化控制是指在以资源优化配置为原则，以社会福利最大化为目的，组织结构高度集中，大，中，小企业共同互利共生，使钢铁工业实现可持续发展的过程。

将具有某种共同特性的企业构成集合或系统，进行结构优化和产品优化，实现优势互补，增强活力及市场竞争力；采用循环连接技术进行资源优化配置，提高资源利用效率和劳动效率，增加产出；在集约型发展方式下，依靠技术进步和技术创新以及职工素质培养和生产力合理组织和配置，实现和持续发展。2.10.3结语

可以考虑海洋以及军工产业对钢铁的需求方向，新型城镇化和工业的消费要求，京津冀一体化，北京第二机场用钢以及建材需求以及出口产品结构与区域布局，生产高附加值钢种。上下游产业链的延伸，包括钢铁，渣，尘，尾矿与焦化等，实现高附加值产品开发，带来更大经济效益。

脱硫，脱氮以及除尘的高效新技术开发，能源诊断技术与节能技术的开发以及绿色水处理技术研发等集成与优化，会大大降低污染物的排放，带来经济利益的同时，带来生态效益和社会效益。

钢铁工业生态化的转型是必然趋势。

2.11高炉炼铁的若干前沿技术（张建良）

张建良老师主要为我们简要介绍了高炉炼铁前沿问题，高炉作为钢铁企业流程的基础步骤，对于钢铁冶金来说至关重要。张老师主要从中国炼铁情况与发展形势；高炉喷吹固体燃料；高炉系统中的有害元素；钢铁厂的粉尘处理几个方面开启了他的讲座课程。

2.11.1 中国炼铁情况与发展形势

中国炼铁的发展情况及形势大体没有变化，2014年中国生铁产量7.11亿吨，而世界的生铁产量11.79亿吨。我国钢铁生产最多的四个省份，分别是河北，山东，江苏以及辽宁。钢铁对环境的影响已然很严峻。总结起来大致分为三个问题，资源问题，环境问题和市场问题。目前中国的钢铁需要不断创新，注重资源环保，追寻绿色低成本之路。2.11.2 高炉喷吹固体燃料

国内外固体燃料发展急剧加速，主要的固态燃料依然是煤粉，焦粉，碳质粉 尘；液态燃料主要是重油，柴油以及煤焦油；气态燃料主要是天然气，焦炉煤气，高炉循环煤气。其中：煤粉分为烟煤、无烟煤、贫瘦煤、褐煤；碳质粉尘分为高炉除尘灰、焦化除尘灰、转炉除尘灰；煤化工半焦分为兰炭、提质煤；城市废弃物主要包括废塑料、废轮胎等。

国内喷吹固体燃料的热点技术主要有：高炉经济喷煤比的探索、高炉煤粉有效发热值、煤化工半焦用于高炉喷吹、高比例低阶煤高炉喷吹、生物质用于高炉喷吹。

中国高炉喷吹固体燃料的发展方向：

1、合理采购喷吹煤，优化喷煤结构。

2、结合冶金条件探索经济喷煤量。

3、继续拓展高炉喷吹资源。

4、研发生物质、城市废弃物喷吹工艺。

5、努力提高煤粉燃烧速率。2.11.3 高炉系统中的有害元素

1、碱金属：增碱后焦炭的强度降低，碱金属能提高焦炭的CRI，强化焦炭的气化反应，是焦炭反应后强度急剧降低而粉化，弱化焦炭骨架作用。

2、锌：侵蚀炉衬，高炉结瘤，破坏铁矿石和焦炭冶金性能，烧损风口等冷却设备等。

3、铅：在高炉中几乎被全部还原，由于密度高达11.34t/m3，故沉积于死铁层之下，易破坏炉底砖缝，有可能会造成炉底烧穿。2.11.4钢铁厂粉尘处理

含铁尘泥主要来源于冶炼、轧制等各工序的除尘和废水处理工艺，一般TFe含量为30%~70%。粉尘主要分一下几类：钢铁工艺中的粉尘主要有：原料准备基尘，烧结、球团尘泥，高炉尘泥，炼钢尘泥，轧钢尘泥。按照铁含量可以分为:低含铁尘泥（TFe < 30%），中含铁尘泥（TFe = 30~50%），高含铁尘泥（TFe >50%）。按照固定碳含量可分为：低碳含铁尘泥（FC<2%），中碳含铁尘泥（FC=2~50%）以及高碳含铁尘泥（FC>50%）。按照Zn元素含量可分为：低锌含铁尘泥（Zn<1%），中锌含铁尘泥（1%≤Zn≤8%），高锌含铁尘泥（Zn >8%）。按照碱金属含量可分为：低碱含铁尘泥（K2O+Na2O <0.5%），中碱含铁尘泥（K2O+Na2O =0.5~1%）以及高碱含铁尘泥（K2O+Na2O >1%）。

钢铁厂处理灰尘的方法主要分为：干式除尘法，以及湿式除尘法。冶金含铁尘泥的利用方法一般分为四类：烧结球团法作炼铁原料、炼钢粉尘作炼钢化渣剂、直接还原处理、湿法处理工艺。2.12吹氩精炼钢包内非金属夹杂物去除机理探究（李京社）

2.12.1 研究背景

高品质钢的生产过程中，非金属夹杂物的含量对其影响非常大，大大减少非金属夹杂物的含量可以加强钢的质量。李老师向我们介绍了钢包底吹氩技术，通过这项技术来提高钢水纯净度，以往研究将其过程的限制环节为气泡作为促进夹杂物上浮的主要因素。吹氩钢内在汽泡的驱动下钢液的平均上升速度的数量级可达0.1m/s，同时，尺寸小于100um的夹杂随钢液的跟随性好，若以此速度上浮，将会在短时间内达到钢渣界面去除，而实际上电磁搅拌钢包内夹杂物的去除效果并不亚于吹氩操作。因此，气泡作为吹氩钢包内去除夹杂物的主要影响因素还有待商榷。而若夹杂物上浮是去除的限制环节，则随吹氩量增加，底吹氩钢包内的钢液上升速度越大，越有利于夹杂物的上浮去除。但实际情况并非如此，夹杂物的去除效果与吹氩量的选择之间存在十分重要的关联，导致实际操作中准确选择最优气体用量存在困惑。在此研究背景下，提出了用物理模拟方法对钢包底吹氩去除夹杂物过程进行了探讨，以揭示吹氩量对夹杂物去除过程作用机理的影响规律，为底吹氩钢包中提高钢液洁净度的操作优化提供依据和指导。2.12.2 实验思想

夹杂物的去除过程主要包括上浮和穿过钢渣界面两阶段，吹氩量不仅决定钢液上浮速度，同时也极大影响钢渣界面行为。为了深入研究理解吹氩量对这两个阶段的影响规律，选择5个跨度大的气量，即0.05Nm3/h、0.25 Nm3/h、0.35 Nm3/h、0.45 Nm3/h、0.55 Nm3/h来依次实验测定。2.12.3 实验结果与分析

随着吹氩量增大，钢包内钢液循环流速增大，气泡直径增加，同时钢渣界面的形状也发生显著变化。循环流速和气泡尺寸对夹杂物的上浮过程产生重要影响，而钢渣界面行为对夹杂物被顶渣吸收去除过程有重要影响。上浮与被顶渣吸收均是夹杂物去除过程的重要环节。

若夹杂物上浮是其限制环节，则气泡尺寸和钢液上升速度将是关键因素；若顶渣吸收是其限制环节，则钢渣界面行为是其考虑的重要因素。

吹氩量的选择要兼顾夹杂物的上浮和被顶渣吸附的过程。吹氩量过小时，夹杂物与顶渣接触时间长，有利于夹杂物穿越钢渣界面，但夹杂物上浮达到界面时间长，影响其去除效果，此时夹杂物上浮是其去除过程的限制环节。吹氩量过大 时，夹杂物与顶渣接触几率增大，与顶渣接触时间变短，降低了夹杂物去除效果，钢渣界面的穿越成为了夹杂物去除过程的限制环节。实际生产过程中，可通过控制顶渣和夹杂物的物理性质来促进夹杂物穿越钢渣界面，从而改善其去除效果。

2.13 电弧炉炼钢复合吹炼技术的研究于应用（朱荣）

2.13.1 研究背景

电弧炉炼钢是主要炼钢方法之一，具有流程短，节能环保等优点。近年国内电弧炉受废钢资源紧缺及电价高等影响，生产成本偏高，市场竞争力弱。通过配加铁水，形成废钢和铁水为主的多元炉料结构。但传统电弧炉冶炼熔池搅拌弱，动力学条件差，造成炉内物质和能量传输慢，抑制了炼钢反应的快速进行。对废钢加铁水为主要原料的电弧炉冶炼研究国外文献鲜有报道；从国外引进相关装备在国内使用时大多水土不服。国内外研究者尝试采用电弧炉底吹搅拌技术改善上述问题，但均因底吹安全及寿命等技术原因难以实现工程化。2.13.2 研究目标

1、技术难点

（1）炉料结构复杂，原料成分波动大；（2）供氧方式单一，供氧强度难提高，氧气利用率低；（3）底吹元件寿命低，不能与炉役同步；（4）供电与供氧如何匹配，能量利用不合理。2007年，为解决以上技术难题，提出并着手开发 “电弧炉炼钢复合吹炼技术”。

2、研究目标

通过对传统冶炼工艺进行创新，降低电弧炉炼钢时原料、能量消耗，提高钢水质量、氧气利用率和生产效率，实现高效、优质、环保、低成本生产目标，使我国电弧炉炼钢技术经济指标达到国际先进水平。2.13.3 研究内容

1、电弧炉炼钢熔池搅拌强度研究

探明了氧气射流、电弧磁场和底吹流股对熔池搅拌强度的耦合规律，确定了炉内各区域的搅拌速度，并获得影响熔池搅拌速度关系式。满足了不同炉型、炉料结构及冶炼过程对熔池搅拌强度的要求。

2、集束射流技术的拓展应用（1）炉壁模块化喷吹技术 研发了炉壁喷吹模块技术，包括集数供氧、喷吹燃料及粉剂等多个单元，具备助熔、脱碳等模式，满足多种工艺要求。实现了粉剂喷吹的动态切换，满足泡沫渣、脱磷及控制钢水过氧化等要求。（2）炉顶集束供氧喷吹技术和埋入式供氧技术

针对高铁水比的多元炉料，首次开发应用了电氧切换的炉顶集束供氧喷吹技术，提高了供氧效率，改盖了熔池搅拌强度。首次开发了双流道埋入式吹氧喷粉工艺，有效地控制了钢水过氧化，进一步提高了脱磷效果，供氧喷吹装置与炉龄同步。

3、电弧炉炼钢安全长寿底吹技术

采用等静压成型技术，生产出具有高透气性、耐高温、抗热震及剥落的电弧炉底吹透气元件。开发了满足不同炉型及炉料结构的底吹参数控制模块，保证了底吹搅拌效果。开发了电弧炉底吹搅拌安全控制系统，实现了电弧炉底吹寿命与炉龄同步；底吹炉龄寿命超780炉，达到世界领先水平。

4、复合吹炼技术的工程化应用

研发出电弧炉炼钢复合吹炼工艺的控制模型及成本控制软件，保证的冶炼的稳定、降低了生产成本；建立了电弧炉炼钢脱碳和温度预报模型，实现了终点碳和温度预报，碳命中率83.7%（±0.030%），温度命中率84.0%（±10℃）；建立了“供电-供氧-脱碳-余热”能量平衡系统，解决了复合吹炼条件下电弧炉生产和余热回收的协调运行。

2014年该技术被中国金属学会列为“冶金与新材料产学研协调创新平台”重点推广项目，本项目丰富了电弧炉炼钢技术，推动了冶金科学及相关技术的进步。

第三部分课后感想

冶金行业作为国民经济重要生产部门，使得冶金工程专业具有良好的发展前景。举一个比较有代表性的例子。我国是一个产钢大国，每年的钢铁总产量位于世界前列。钢产量的指标，当然可以作为衡量一个国家经济发展水平的重要参数，但产量高并不意味着我们就是钢铁冶炼的强国。因为，每年我们还要进口不少特种钢材。在特种钢材冶炼技术上同先进国家的差距，表明我们冶金工程的发展水平并不高。要改变这种状况，促进国家从产钢大国变为钢铁强国，就要加大冶金技术人才的培养。所以，冶金工程具备很大的发展潜力。作为北京科技大学的研究生，国家未来冶金的栋梁之才，我们一定要把握住这个机会，为国家的冶金技术贡献力量，实现自己的人生价值。

第三篇：科学诚信结课论文

科学道德与学术诚信

科学诚信的思考

摘要：科学诚信是科学研究过程中永恒的道德准则，是科研主体从事科研活动应该遵守的基本价值。科研不断行为破坏科研活动秩序，削弱科研创新能力。造成国家竞争力下降。本文通过对一些科研工作造假等案例的分析，阐述科研不端行为在科学研究中的危害乃至对整个社会的不良影响，强调科学诚信在科学发展中的重要性，以及对世界与社会进步的意义，并从社会的角度进行思考。

关键词：科学诚信 学术不端行为 学术道德 制度建设

学术研究是由人来做的，像人类的其他行为一样，学术研究会出现种种错误。这些错误大体上可以分为三类：一类是限于客观条件而发生的错误。这类错误难以避免，也难以觉察，随着科学的进步才被揭示出来的，犯错误的科研人员没有责任，不该受到谴责。一类是由于马虎、疏忽而发生的失误。这类错误本来可以避免，是不应该发生的，但是犯错者并无恶意，是无心造成的，属于“诚实的失误”。犯错者应该为其失误受到批评、承担责任，但是是属于工作态度问题，并没有违背学术道德。还有一类是学术不端行为。这类错误本来也可以避免，但是肇事者有意让它发生了，存在主观恶意，违背了学术道德，应该受到舆论谴责和行政处罚，乃至被追究法律责任。

学术不端行为是指违反学术规范、学术道德的行为，国际上一般用来指捏造数据(fabrication)、窜改数据(falsification)和剽窃(plagiarism)三种行为。但是一稿多投、侵占学术成果、伪造学术履历等行为也可包括进去。学术不端行为在世界各国、各个历史时期都曾经发生过，但是像中国当前这样如此泛滥，严重到被称为学术腐败的地步，却是罕见的。这不仅表现在违反者众多、发生频繁，各个科研机构都时有发现，而且表现在涉及了从院士、教授、副教授、讲师到研究生、本科生的各个层面。由于中国高校缺乏学术规范、学术道德方面的教育，学生在学习、研究过程中发生不端行为，经常是由于对学术规范、学术道德缺乏了解，认识不足造成的。因此，对学生——特别是研究生——进行学术规范、学术道德教育，防患于未然，是遏制学术腐败、保证中国学术研究能够健康发展的一个重要措施。学术伦理道德

在东西方伦理思想史上，“道德”与“伦理”表达了非常相近的含义，但在词源学上又有细微的区别。“道德”关注的是做人的美德、品行、修养或德性；而“伦理”关注的是人与人之间应有的行为规范或准则，是对人类道德现象的系统思考。当涉及到应该做什么样的人或做什么事，而这种做人做事会影响到他人的利益时，就进入了伦理领域，引发的问题就是伦理问题，包括“该不该做”，“应该怎样做”等等[1]。

科学研究活动本身涉及到伦理道德，与科研成果直接相关的科研人员的道德建设至关重要，科研活动也成为道德研究之对象。科研人员应遵循科学共同体公认的的行为准则或规范，及时调整自身与合作者（包括其他科研人员、资助者、受试者、社会公众/消费者）、科研人员与物（包括试验动物、生态环境等）之间

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2013/5/30

科学道德与学术诚信 的关系，合乎伦理地开展研究工作。这就引出了 “科研伦理”和“科研道德”两个新的概念。鉴于“伦理”与“道德”的细微区别，“科学伦理”和“科学道德”的含义也各有侧重。

科学研究是一种涉及到科研人员、科技辅助人员、课题资助者、受试者/病人、社会公众/消费者、政策制定者等诸多活动主体的社会活动。身处于一个开放的、动态的复杂社会人际网络中的科研人员，在科研活动中要获取受试者的知情同意，尊重隐私、公正地分配负担和收益，研究方案要有可接受的“风险—受益比”，规避潜在的经济利益冲突，合乎伦理地开展科学研究活动。

科研伦理是指科研人员与合作者、受试者和生态环境之间的伦理规范和行为准则，而科研道德考察的是科研人员自身的道德修养、品行和诚实及杜撰、抄袭、剽窃及学术不当行为产生的根源、表现、危害及对策。学术不端行为

2.1 学术不端行为的概念

科研不端行为包括虚构伪造结果或数据；篡改有选择的遗漏或更改结果或数据；剽窃在研究方案、研究结果和研究过程中不正当地运用他人成果；不提供适当的引文注释、不让同行得到珍贵的资料，用不适当的统计或测量方式抬高研究发现的意义等；弄虚作假：篡改和捏造、故意遗漏数据；伪造证据、制造骗局。

2.2 学术不端行为案例

现如今教育部下发了关于严肃处理高等学校学术不端行为的通知中列举了七种学术不端行为：一是抄袭、剽窃、侵吞他人学术成果；二是篡改他人学术成果；三是伪造或者篡改数据、文献，捏造事实；四是伪造注释；五是未参加创作，在他人学术成果上署名；六是未经他人许可，不当使用他人署名；七是其他学术不端行为[2]。教育部定义的学术不端行为显然是留有余地的，还有很多不端行为在这里并没有也难以完全列出，如报奖搞包装、搞运作；为应付评估检查集体作假；搞应试科研；部分科技管理部门把管理权力利益化等[3]。实际上，有的大学向高官明赠暗送高等学位，学术界头面人物公开地、明目张胆地欺骗政府、舆论和社会，虚报冒领。

如前中国证监会副主席王益(1993年任国务院证券办副主任,1995年任中国证监会副主席[副部级],1999年任国家开发银行副行长,2009年1月被批准逮捕)在职仅用两年时间就从西南财大拿到经济学博士学位(1996年9月),明眼人一看就知道这顶博士帽是西南财大送给他的。1998年他还居然被聘为北京大学光华管理学院兼职教授、应用经济系博士导师。他到北大光华学院讲课，学员对他的看法，没有官气，讲课比较认真，就是对经济学中的数学模型好像一点不懂。事实上，他原本北大历史系毕业，对数学模型一窍不通，这样的人也可以当经济学博导，看来北大光华学院也有“挂羊头卖狗肉”的时候！相应的学术机构对学术腐败现象熟视无睹，任其泛滥，甚至包庇纵容。其程度之恶劣，令人发指，有人刻薄地形容说:中国的学术界几乎什么都搞，就是不搞学术[4]－[7]。下面的例子是可以发人深思的。2003年“非典”期间，中国军事医学科学院的科学家在世界上首次将“非典”的真正元凶—冠状病毒与“非典”联系在一起，他们的发现比香港科学家早了几周。可是，由于一位工程院院士（洪涛）领导的科研小组“草率”鉴定结论为“非典的病原菌是衣原体”，从而把自己的科研与国家的防治政

2013/5/30

科学道德与学术诚信

策引入了歧途，使我国政府丧失了宝贵的时机，使“非典”成为建国以来危害最大的瘟疫。科学家的工作失误是“非典”在中国大流行的主要原因，中科院北京基因组研究所所长杨焕明说：“在SARS面前，我们中国科学家整体打了败仗[8]。”

学术不端行为不竟出现在我国，世界其他国家也屡出不穷。舍恩1970 年生于德国, 曾一度被认为是物理学界快速升腾的希望之星, 是最有望问鼎诺贝尔奖的科学家之一。这样的美称以及同行的仰慕并非舍恩天生固有, 是因为舍恩1998 年从德国康斯坦茨大学(University of Konstanz)获得博土学位后, 同年到美国贝尔实验室从事博士后研究工作, 2001 年任职于贝尔实验室。舍恩的工作主要集中在研究由有机分子材料制成的场效应管(FET)以及超小尺寸的FET即分子场效应管(MFET)的物理性质, 用FET 的方式来调制有机分子材料中的电子浓度, 从而改变其电学性质。舍恩的研究领域涉及到超导、纳米技术、分子电路和分子场效应管(FET)等物理学的前沿领域, 其中一些被认为是突破性的研究。自获得博士学位以来，舍恩已经发表了100 多篇研究论文[2]。舍恩的所谓科研成果在世界百余科学家重复实验失败后被严重质疑。最大的漏洞在于其实验数据在不同的论文惊人相似，而论文报道的这些结果是否是实验的真实结果难以令人信服, 因为科学实验总要受到各种客观条件的影响而出现波动, 岂能如此完美无暇, 惊人相似。在经过4个多月的仔细调查后，审查委员会于2002年9月向贝尔实验室提交了一份长达127页的结论性报告，确认舍恩自1998-2001年发表的24篇论文中至少有16篇在数据上做了手脚或根本就是错误的。至此舍恩实验数据造假彻底浮出水面。在对这以“物理学界50年来最大的造假事件”的处理中，舍恩的论文不但被多家国际顶级学术期刊撤掉，舍恩本人与2002年被贝尔实验室开除，甚至被母校德国康斯坦斯大学撤除了博士学位。

2.3 学术不端行为的主要原因 2.3.1 外因

目前,我国的科研管理体制仍处于计划经济与市场经济双轨制的共同作用下。市场化的项目管理机制、非科学化的学术氛围和非市场化的项目评审制度相互间的矛盾造成了科研人员的行为导向偏差。出版与编辑环节存在漏洞,更有某些新闻媒体的推波助澜,无形中也为科研不端行为摇旗呐喊。由于出版是一种经济行为,一些出版社无视科学研究的规律,拼凑丛书体例和写作班子,搞突击交卷,使一些人为了及时交稿,面对他们本不熟悉的课题,不顾一切地走上了抄袭的“捷径”。有的新闻媒介为了片面追求轰动效应和时效,对一些靠弄虚作假出名的“学者”进行报道和吹嘘,其中不乏有偿新闻。一些科研管理人员素质低下,工作中违背职业道德,或是对科研不端行为视而不见,或是根据自己的好恶对某些科研人员予以特别关照或打击报复,从而产生了一起起不公正事件。

缺乏健全的科研评价体制,是产生科研不端行为的又一诱因。在追求数量的管理模式下,评价指标的单一性成为我国科学评价中的一个突出问题。容易导向急功近利的政策环境,科技管理部门为获得短期效应对同行评议的有效性的疑虑,及由此引起的对同行评议活动的行政干预,对同行评议的公正性造成负面影响。在信息量不断增长的今天,查禁抄袭的成本太高,抄袭从理性人的角度考虑不失为一种合理的选择。由于缺乏科学、公正的科研评价机制,科学奖励系统在运行中失范。回避制度、保密制度、监督制度本是同行评议制度的重要环节,可纵观我国多如牛毛的评审会、鉴定会、评奖会,一些规定有回避制度的也因难以控制等种种原因而形同虚设。学术道德建设不到位，部分学者缺乏学术诚信和道德约束，2013/5/30

科学道德与学术诚信

没有形成一个良好的学术氛围。过去只要发现有人出现抄袭、剽窃，当事人就会感到很不光彩，抬不起头来。现在倒好，“天下文章一大抄，就看会抄不会抄”。现代化的条件，为抄袭剽窃提供了便利的条件。过去用剪子、小刀，现在只需从网上复制粘贴就可以了。

2.3.2 内心

美国心理学家卡特尔认为,人的个性是由许多特性所构成的,由于各种特性在一个人身上的不同组合,构成了一个人不同于他人的独特个性。他把人的个性分为“表面特性”和“根源特质”。所谓表面特性,是指一个人经常发生的、可以从外部观察到的行为;而根源特质则是制约着表面特性的潜在基础。一个科学家会在很多方面显示出高特征,譬如智慧、独立、自律、有恒;而在另外一些方面显示低特征,譬如忧虑、世故、紧张等。如果一个科学家在科研过程和科研生涯中一帆风顺,那么发生科研不端行为的可能性就会降低。事实上,许多科研活动都会遇到各种各样的问题和困难,许多科学家的科研生涯也是一波三折、坎坷崎岖。有些科学家会显示出其个性因素中的智慧、独立、自律、有恒,勇敢地面对困难,解决困难,勇攀科学的最高峰。也有一些科学家会显示出其个性因素中的忧虑、世故、紧张等,敏感又偏执,不敢直面现实与理想之间的差距,从而选择通过种种不端行为达到自己的目的[9]。

“人性假设”理论很好诠释了人类行为的动机,是人类行为研究的一个特别重要的基础概念。一是受雇人假设,即每一个人都是被某一组织雇用的机器或者工具,他的职能只是接受组织的管理,完成组织交给的任务,工作是他迫不得已的生活手段。二是经济人假设,即人是主动追求金钱的典型动物,人的一切行为是最大限度地满足自己的经济利益,工作的动机是获得经济报酬。三是社会人假设,即人具有社会性的需求,人与人之间的关系和组织的归属感比经济报酬更能激励人的行为。四是自我实现人假设,即每个人都有实现自我价值的需要,个人成就感是自我发展的动力。五是复杂人假设,即人的需要多种多样,是一个错综复杂的动机模式,同一个人在同一时间内会有多种需要,并且会随着工作、生活条件的变化,不断产生新的需要。

科学家是科学研究活动的执行者,分析某一个科学家的行为动机当然离不开这些“人性假设”。譬如,作为受雇人假设,科学家的研究活动需要外界系统的监督管理;作为经济人假设,高额报酬是吸引科学家的重要手段;作为社会人假设,科学家需要在一个关系融洽的组织工作;作为自我实现人假设,科学家希望能在一个能发挥主观能动性且管制较少的组织和学科领域里工作;作为复杂人假设,科学家在不同时期、不同岗位上有不同的需要。科研作为职业之后,各种各样的人加入到科学家群体之中,其行为动机更是多样化,科研不端行为更易产生。学术不断行为的危害

科研不端行为为科学发展以及社会进步产生了严重的危害。科研不端行为产生的最直接后果影响科学知识的质量，使得科学本身失去真理所应具有的属性，正如舍恩发表的假数据是不可信的，而通过《科学》、《自然》等顶级刊物的宣传，人们信以为真，而结果本身质量低劣，并不可信。

科研不端行为严重破坏科学的社会体制，影响实现科学建制的体制目标，影响科学发展的效率和进程[1]。就具体过程而言，科研不端行为使得科学研究走偏

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了方向，甚至背道而驰。这使得整个科学发展进程缓慢、停滞甚至倒退，而对实现科学建制的体制目标，建立科学的社会体制有着结构性的破坏作用。

科研不端行为产生学术的信任以及信誉危机。由于科学研究团队是建立在信任的基础之上，而科学的健康发展也是伫立在全世界的信任之上，因此科研不端行为将打破这种理想的格局，使得科学发展不能够持续进行。此外科研不端行为还有助于反科学力量的壮大。

科研不端行为造成科研资源的浪费。科学研究的过程本身就是一个资源消耗的过程，包括人力、财力以及精神上的消耗。而科研不端行为产生的造假过程更是一种无谓的科研资源浪费。改善学术不端行为的办法

加强学术道德建设。从大学生进校门开始进行学术诚信教育，对于科研人员上岗要签订学术诚信责任书，立军令状。做好事前预防工作，防患于未然。让学者自觉抵制学术不端行为，逐步形成良好的学术氛围。

加强制度建设，加大监督力度，建立有效监督平台。设立专门的网站用于揭露学术不端行为，对于已经发现的进行处理后在网站上曝光，列入黑名单，让作弊者付出沉重的代价。

依法严惩各种学术腐败现象。对发现的各种腐败现象，要像外科大夫做手术一样，把腐败的毒瘤连同其根一起切除干净。譬如，发现严重的剽窃行为，不管他地位有多高，都要严肃处理，还要把相应的处理结果在相关诚信网站上予以公布，让这样的行为众所周知，以警示后来者。

建立论文交流平台。如建立类似于我国的科技论文在线这样的平台，可以让论文先上网后评审，评审方式还可以进行相应地改进，可采用三审制。尽可能地克服评审人主观因素的影响，保证评审的公平公正。国内应该统一确认某种共识，如果论文达到几星级可以视为核心期刊。让所有论文先在网上交流，全部暴露在阳光之下，接受来自各个方面的监督，论文在其它地方发表后，网上能及时做出相应反映。当然，要制订相应的章程，做到有法可依。

实行教授治校，行政与学术分开。行政人员不参与有关项目评审和鉴定，把评审和鉴定权真正交给学术委员会（由教授、专家组成）。否则，还会出现全国百名教学名师评选变味现象。教学名师本应该评选长期从事教学的优秀教师，却被各大学的行政人员所占据，好像我国大学里承担教学任务的就是校长似的，真是一个莫大的讽刺！要提倡学术自由(academic freedom)，真正实行教授（专家）治校，树立行政就是服务的思想，彻底改变现有的行政人员主导学术资源的状况。

发挥学术期刊在治理学术不端行为方面的作用。对国内学术期刊进行必要改革，由国家适当增加投入，杂志社不收版面费，或只收取少量的版面费，与国际上大多数科技论文不收版面费一样。另外，改革论文评审方式，采用三审制并引用高科技手段防假，尽可能把好入门关口，减少抄袭剽窃论文出现。

充分发挥高科技手段在治理学术不端行为方面有作用。研制高科技防伪系统，运用现代检测方法防止作弊行为。现在已经开发出学术不端行为检测系统，要充分发挥其在检测论文作弊方面的作用，争取用较小的投入收到较大的效果，同时减少人为因素的干扰。进一步加大投入改进检测系统，使其更好地发挥作用，也更具说服力。关于科学诚信

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科学道德与学术诚信

5.1科学诚信的概念

科学诚信，是指科研工作者要实事求是，恪守科学价值准则、科学精神以及科学活动的行为规范。美国学术诚信研究中心将科学诚信定位即使在逆境中仍然能坚持诚实、信任、公正、尊重和责任这五项根本的价值观。5.2科学诚信的意义

科学诚信是科研创新的前提条件。

科学研究工作是一个创新的过程，在前人所发掘的成果基础上，进行分析创造，获得新的价值，包括理论，应用方面双重价值。而创新，是在前人的基础之上进行的一个漫长而又痛苦的创造过程，其艰苦程度可想而知[4]。科学诚信是创新的基本前提，因为创新是基于科学诚信之上。没有科学诚信，科研创新也就不可存在。

科学诚信是科研人员之间联系的基础。在复杂的科学技术面前，科学研究往往是通过科研团队的合作来实现的。从同一个时间段来说，科学诚信让科研人员之间的沟通变得更加清澈，从而加快科研的效率乃至科学发展的进程。从科学历史发展的角度来说，科学诚信将两代甚至是几代人有机联系在一起。

科学诚信是科学可持续发展的依据。不论是在任何历史阶段，科学以一种良性的、可持续的状态发展就需要科学诚信的推动。如果没有科学诚信，就没有准确的实验数据，科学发展的进程也就停滞。同时科学诚信也是每一代科研人员的基本道德思想，激发着不同时代的人去追求探索。

5.3科学诚信的现实作用

有力监督科研人员的行为。

科学诚信从科学家自身行为方面，直接防止科研不端行为的产生，包括伪造、篡改和剽窃，同时重视和治理科研中的不当行为。

科学建立科研活动的管理构架。在构建科研管理构架的角度上，科学诚信为制定和落实一般科研活动的行为准则以及与生命伦理学研究相关的规章制度和行为指南提供了的基本的依据。

有效协调科学研究与其他领域的关系。在经济高速发展的今天，科学诚信作为一道有效的过滤屏障，规避和控制科研中由于商业化引起的冲突，同时也注意来自政治、经济发展等方面压力对科研的影响。

深刻巩固科研人员的道德素质。更值得关注的是，科学诚信从精神意识层面上，强调科研人员的道德品质和伦理责任，建立科研过程中自律的意识。培养优良的科研道德素质，传承至科学研究的每一个细节。当今研究生如何在科研中做到科学诚信

6.1数据处理

研究结果应该建立在确凿的实验、试验、观察或调查数据的基础上，因此论文中的数据必须是真实可靠的，不能有丝毫的虚假。研究人员应该忠实地记录和保存原始数据，不能捏造和窜改。虽然在论文中由于篇幅限制、写作格式等原因，2013/5/30

科学道德与学术诚信

而无法全面展示原始数据，但是一旦有其他研究人员对论文中的数据提出疑问，或希望做进一步了解，论文作者应该能够向质疑者、询问者提供原始数据。因此，在论文发表之后，有关的实验记录、原始数据仍然必须继续保留一段时间，一般至少要保存5年，而如果论文结果受到了质疑，就应该无限期地保存原始数据以便接受审核。

6.2 论文撰写

在撰写论文时，首先要避免剽窃(或抄袭，在本文中，我们对剽窃和抄袭二词的使用不做区分)。剽窃是指在使用他人的观点或语句时没有做恰当的说明。

许多人对剽窃的认识存在两个误区。第一个误区是，认为只有剽窃他人的观点(包括实验数据、结果)才算剽窃，而照抄别人的语句则不算剽窃。例如，有些人认为，只要实验数据是自己做的，那么套用别人论文中的句子来描述实验结果就不算剽窃。也有人认为，只有照抄他人论文的结果、讨论部分才算剽窃，而照抄他人论文的引言部分则不算剽窃。这些认识都是错误的。即使是自己的实验数据，在描述实验结果时也必须用自己的语言描述，而不能套用他人的语句。引言部分在介绍前人的成果时，也不能直接照抄他人的语句。

第二个误区是，只要注明了文献出处，就可以直接照抄他人的语句。在论文的引言或综述文章中介绍他人的成果时，不能照抄他人论文或综述中的表述，而必须用自己的语言进行复述。如果是照抄他人的表述，则必须用引号把照抄的部分引起来，以表示是直接引用。否则的话，即使注明了出处，也会被认为构成文字上的剽窃。虽然对科研论文来说，剽窃文字的严重性比不上剽窃实验数据和结果，但是同样是一种剽窃行为。

结束语

科学诚信是科学研究过程中永恒的道德准则，是科研主体从事科研活动应该遵守的基本价值。通过论文数据造假案可以看出一旦失去科学诚信，科学研究也就不再有其意义。在短期之内，杜绝不端行为的产生是一个不可能完成的任务，只有通过发扬科学诚信的积极作用才能控制不端行为的产生，使得科学以一种良性的，可持续的态势发展。爱因斯坦曾经说：“大多数人说，是才智早就了伟大的科学家。他们错了，是人格。”科学诚信正是人格中闪耀的亮点，是经得住历史考验的。

参考文献

[1] 高兆明, 伦理学理论与方法[J], 人民出版社,2008,22(2),1—13 [2] 教育部门户网站:教育部发出通知严肃处理高校学术不端行为[OL]http://www.xiexiebang.com/p-16900131 2004.1 [5] 孙海华 叶铁桥 雷宇：专家解析学术造假七宗罪 [J]《今日科苑》2009年17期

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科学道德与学术诚信

[6] 新华网：中国证监会原副主席王益春节前夕被正式批捕 [OL] http://www.xiexiebang.com/ 2009.2.13 [7] 李铁：博士非官不能读也 [N]东方早报 2009.11.15 [8] 谢湘、周欣宇：SARS面前中国科学家打了败仗[N]《中国青年报》2003.5.26 [9] 程样国 韩迎春, 科研不端行为的归因分析[J], 教育评论,2008,1004(6),6—8 2013/5/30

第四篇：科学方法论结课论文3000

题目：科学事实的获取对我的启示

科学方法论

学

院:

电气与信息工程学院

专业名称：

电子科学与技术

班

级：

romantic_fog@163.com 学

号：

日期：2013.6.17

科学事实的获取对我的启示

摘要：

科学方法论是关于科学的一般研究方法的理论，而随着科学的不断发展，科学方法论逐渐显示出它在科学认识中的作用，尤其对自然科学的一般研究方法起着指导作用，而其自身也随着科学实践的发展而不断发展，从科学事实的获取中明白了机遇虽然重要，但如果没有良好的知识储备我们只能是错过机会。

关键词：事实的获取

科学观察

科学实验

观察

机遇

“工欲善其事，必先利其器”，科学方法论就像研究科学的一把利器，它帮助我们在科学研究中有所发现，而科学发现是一个曲折复杂的认识过程，不能指望轻而易举便可达到目标，需要有良好的信息反馈机制并充分地利用这一反馈，才能不断修正和调节自己的认识去实现科学发现的目标。

而科学事实是通过观察和实验所获得的经验事实，是经过科学整理和鉴定的确定事实,是可以重复的，不是某种偶然现象，所以我们在日常生活中不能因为偶然所见以为是真理，或许只是某一系列巧合下的一个假象。像“铀具有放射性”、“水分子由二个氢原子和一个氧原子构成”等等均是科学事实，“所有微观客体都具有波粒二象性”、“整个宇宙都在膨胀着”等等之类的普遍陈述，则不看成科学事实，而看成对科学事实加工提炼之后的理论论断。

那么，我们该如何来获取科学事实呢？科学研究的目的是建立各种科学事实之间的联系，通过这种联系使我们能够根据那些已经认识的科学事实其预见以后发生的事实，这样才能发挥科学的解释力与预见力的功能。

科学实验和观察就是我们获取科学事实的重要手段。

那科学实验方法具体是什么呢？科学实验方法是需要我们根据研究目的，使用一些科学仪器和其它的一些，人为地控制、模拟研究对象，来获取科学事实的一种研究方法。

科学实验方法可以人为地控制实验对象的变化，可以制造一些特殊状态，把对象放在这种状态下来认识，所以实验方法有其自身巨大的优越性，在生活中我们也可以经常使用实验方法解决一些问题，比如当我们不确定某事的正确性时试一试，这其中就使用了实验方法，只不过简化了实验方法的一些步骤，实验方法一般需要实验的构思和设计，实验的实施，实验结果的分析整理，实验结果的理论解释，首先要明确目的，如观察某种现象，验证某种假设，制造某种客体，等等。接着，要将特定的目的转化为某种原理或设想，进而依据已知的科学原理，利用适合的仪器、设备、试剂等物质条件，设计和构思具体的实验方案。实验的实施，是进行实际实验。这时，最重要的就是要精心操作，细致的观察，准确及时的记录，最后进行实验结果的处理。

尽管简化了它的步骤，但是实验方法在我们日常生活中发挥着巨大作用，或许我们不知道，但在有意无意中我们早已经开始使用它来解决问题了。

科学实验与科学观察一样，都是科学认识的基本活动，观察是实验的前提，实验是观察的发展，而实验方法比单纯的观察方法有显著的优点，它可以克服单纯观察的局限性。而到了对自然的研究开始广泛地运用科学的观察和实验手段的时候，自然科学就会得有力。实验是搜集科学事实的基本途径之一，是形成、发展和检验自然科学理论的实践基础。因此，实验方法是自然科学研究中十分重要的认识方法。实验和观察是不同的。观察是在自然发生的条件下有计划、有选择地对自然现象进行考察的一种方法。实验是依据研究目的，在人工控制或模拟自然过程的条件下认识自然的一种方法。

观察与实验的要想保持它的客观性，当然离不开重演，这也是科学研究中必须遵循的基本原则。如果一个事实根本无法复核并重现，那就无法成为科学事实。科学观察和实验结果可以可以用一个标准去执行，科学观察和实验需要以正确反映客观事物本质的理论为指导，提供正确的概念系统、推理规则和消除假象与误差的方法，从而把日常观察中模糊不清的现象变得清晰起来。科学观察和实验要求我们要有一个严谨的实事求是的学风。要尊重客观实际，不急于求成，坚持不懈地长期进行，努力防止片面性，避免以主观愿望影响数据整理。这既是保证观察和实验客观

性的前提，也是获得科学成果的重要条件，也使我们变得严谨，一丝不苟。

而对于科学实验，让我首先想到的是青霉素的发现，那是1928年的一天，度假归来的弗莱明正在清洗一批离开时留在实验室角落里的细菌培养皿。就在清洗的过程中，他偶然注意到其中一只器皿有些异样，上面长着不寻常的霉斑，而其周围一英寸范围内所有细菌都是无色透明的。在细菌学家训练有素的眼里，一定是有什么东西杀死了霉斑周围的葡萄球菌。弗莱明知道他发现了某种东西。于是，他拍下照片，擦去一些霉斑使它再繁殖，并且保存了这个盘子，他还把培育的霉斑样品送到其他实验室，供同事们再做研究。这就是青霉素的发现过程。接下来，弗莱明还发现，霉斑就是青霉菌，由它产生的一种物质是针对试管和培养皿的一种有效消毒剂，进一步的研究还表明，青霉素对抑制猩红热、肺炎、淋病、脑膜炎以及白喉的致病细菌都有效。但是由于提炼纯度的不够，因而无法检验它作为药剂的有效性，于是，除了在实验室应用之外，弗莱明的青霉素在架子上搁了十年之久。

弗莱明具有敏锐的观察力，高度的判断力，丰富的知识和经验使得他发现了青霉素，不仅如此，他已有完整的微生物学知识，知道有细菌这样一种生物及其与某些疾病之间的关系，还知道如何通过培养皿来培养特定的菌株等等巴斯德所说，如巴斯德所说“在观察的领域里，机遇只偏爱那种有准备的头脑。”。而在科学实践过程中由于意外的事件导致科学上的新发现，称为机遇。

青霉素的发现就具有一定的机遇性：如果1928年的夏天不是凉快潮湿的天气，如果某个青霉孢子没有幸运地落在弗莱明的实验培养皿上，如果弗莱明对这个意外事件漠然置之，缺了哪一个都可能会导致最终的失败，所以我们必须要有充足的知识储备而不仅仅是等待机遇，让我们从现在开始储备自己知识吧！

第五篇：桂电信息技术前沿讲座结课论文

信息技术前沿讲座

学院：

专业： 学号： 姓名：

结 课 论 文

年月日

无线通信技术的初步认识

摘要

目的：作为大一新生，了解自己所学的专业是必须的。借由学校开展的信息技术前沿讲座，我们可以更好的了解自己所学的专业，为四年的学习生活打些基础。

研究方法：网上资料，图书馆阅览，听讲座等形式。

成果和结论：初步了解了通信工程的一个分支——无线通信技术的基础知识。更好的帮助理解本专业的就业前景和研究方向。激发了对专业学科的兴趣，开阔了眼界。

关键字：无线通信、远距离无线通信技术。

前言

无线通信(Wireless communication)是利用电磁波信号在自由空间中传播 的特性进行信息交换的一种通信方式，近些年，在信息通信领域中，发展 最快、应用最广的就是无线通信技术。无线通信技术自身有很多优点，成 本较低，无线通信技术不必建立物理线路，更不用大量的人力去铺设电缆，而且无线通信技术不受工业环境的限制，对抗环境的变化能力较强，故障 诊断也较为易，相对于传统的有线通信的设置与维修，无线网络的维修可 以通过远程诊断完成，更加便捷；扩展性强，当网络需要扩展时，无线通 信不需要扩展布线；灵活性强，无线网络不受环境、地形等限制，而且在 使用环境发生变化时，无线网络只需要做很少的调整，就能适应新环境的 要求。

正文

第一章常用的远距离无线通信技术

目前偏远地区广泛应用的无线通讯技术主要有GPRS/CDMA、数传电台、扩 频微波、无线网桥及卫星通信、短波通信技术等。它主要使用在较为偏远 或不宜铺设线路的地区，如：煤矿、海上、有污染或环境较为恶劣地区等。

§1.1、GPRS/CDMA 码分多址(CDMA)是在数字技术的分支—扩频通信技术上发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术。CDMA技术的原理是基于扩频技术，即将需传送的具有一定信号带宽信息数据，用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去。接收端使用完全相同的伪随机码，与接收的带宽信号作相关处理，把宽带信号换成原信息数据的

窄带信号即解扩，以实现信息通信。CDMA是指一种扩频多址数字式通信技术，通过独特的代码序列建立信道，可用于二代和三代无线通信中的任何一种协议。CDMA是一种多路方式，多路信号只占用一条信道，极大提高带宽使用率，应用于800MHz和1.9GHz的超高频(UHF)移动电话系统。CDMA使用带扩频技术的模-数转换(ADC)，输入音频首先数字化为二进制元。传输信号频率按指定类型编码，因此只有频率响应编码一致的接收机才能拦截信号。由于有无数种频率顺序编码，因此很难出现重复，增强了保密性。CDMA通道宽度名义上1.23MHz，网络中使用软切换方案，尽量减少手机通话中信号中断。数字和扩频技术的结合应用使得单位带宽信号数量比模拟方式下成倍增加，CDMA与其他蜂窝技术兼容，实现全国漫游。最初仅用于美国蜂窝电话中CMDAOne标准只提供单通道14.4Kbps和八通道115Kbps的传输速度。CDMA2000和宽带CDMA速度已经成倍提高。

§1.2、数传电台

数传电台（radio modem），又可称为“无线数传电台”、“无线数传模块”。是指借助DSP 技术和软件无线电技术实现的高性能专业数据传输电台。

§1.3、无线扩频微波

在无线接入系统中，扩频微波与常规微波相比有着3个显著的优点：抗干扰性强；频点问题容易处理；价格比较便宜。而且，扩频微波接入技术相比有线接入技术来说，以其低成本、建设灵活、快捷的优势在接入网中起着不可替代的作用。

扩频微波在以下几个方面

（1）数据接入：采用扩频Modem和复用器，可以实现点对点的数据通信，再逐级汇集，也可组成很大的专用数据网，例如银行的同城结算,可应用于ISDN和DDN、FR网

（2）视频接入：采用N×64kb/s或2Mb/s的扩频Modem加上会议电视终端可传会议电视信息。若将多个点对点扩频信道和MCU相连，可以组成良好的多点扩频会议电视系统。采用每秒可输出22～25帧的图像编解码器（Codec），利用扩频E1，就可传送实时动态电视图像。

（3）多媒体接入：采用复用器，可在扩频信道上同时传送语音、数据和视频图像等多媒体信息。现在已有的扩频Modem与当前的多媒体通信发展水平相适应，设备轻巧，易安装，是较好的无线多媒体接入手段。

（4）因特网接入：采用小型扩频发射器和全向天线，用户终端只需配备一个很小的Modem即可实现无线上网，甚至是在一定范围内的可移动上网（如 WIFI）。

（5）语音接入：现有的扩频微波，速率为64kb/s～8Mb/s，可传1～120路（PCM）语音。特别是E1、2×E1和4×E1可取代常规的30路、60路和120路中小容量微波，抗干扰性极强，误码率可低到10-10（10的负10次方）量级，准光纤水平。时分双工（TDD）E1，距离近些；频分双工（FDD）E1，距离还可远些，在视距通信范围扩频微波可取代超短波（VHF/UHF）、常规小微波，以及电缆和光纤。它可以单独或与各种复用设备结合，用于卫星通信最后“一公里”、局间中继、GMS系统基站到交换机间通信等很多场合。

§1.4、无线网桥

无线网桥顾名思义就是无线网络的桥接，它利用无线传输方式实现在两个或多个网络之间搭起通信的桥梁；无线网桥从通信机制上分为电路型网桥和数据型网桥。具体方式如下

(1)点对点方式；(2)中继方式；

(3)点对多点传输等； 无线网桥的典型应用：

§1.5、卫星通信

卫星通信简单地说就是地球上（包括地面和低层大气中）的无线电通信站间利用卫星作为中继而进行的通信。卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成。卫星通信的特点是：通信范围大；只要在卫星发射的电波所覆盖的范围内，从任何两点之间都可进行通信；不易受陆地灾害的影响（可靠性高）；只要设置地球站电路即可开通（开通电路迅速）；同时可在多处接收，能经济地实现广播、多址通信（多址特点）；电路设置非常灵活，可随时分散过于集中的话务量；同一信道可用于不同方向或不同区间（多址联接）。

§1.6、短波通信技术

短波通信发射电波要经电离层的反射才能到达接收设备，通信距离较远，是远程通信的主要手段。由于电离层的高度和密度容易受昼夜、季节、气候等因素的影响，所以短波通信的稳定性较差，噪声较大。但是，随着技术进步，特别是自适应技术、猝发传输技术、数字信号处理技术、差错控制技术、扩频技术，超大规模集成电路技术和微处理器的出现和应用，使短波通信进入了一个崭新的发展阶段，在1988年短波通信设备的销售额达到了其历史最高水平。同时短波通信设备使用方便，组网灵活，价格低廉，抗毁性强等固有优点，仍然是支撑短波

通信战略地位的重要因素。

第二章无线通信模块

无线通信有编码模块和高频发射模块组成。编码模块：调制解调

调制解调，即我们常说的Modem，其实是Modulator（调制器）与Demodulator（解调器）的简称，中文称为调制解调器。也有人跟据Modem的谐音，亲昵地称之为“猫”。

调制的目的是把要传输的模拟信号或数字信号变换成适合信道传输的信号，这就意味着把基带信号（信源）转变为一个相对基带频率而言频率非常高的带通信号。该信号称为已调信号，而基带信号称为调制信号。调制可以通过使高频载波随信号幅度的变化而改变载波的幅度、相位或者频率来实现。调制过程用于通信系统的发端。在接收端需将已调信号还原成要传输的原始信号，也就是将基带信号从载波中提取出来以便预定的接受者（信宿）处理和理解的过程。该过程称为调制解调。

一般来说，根据Modem的形态和安装方式，可以大致可以分为以下四类： 外置式

外置式Modem放置于机箱外，通过串行通讯口与主机连接。这种Modem方便灵巧、易于安装，闪烁的指示灯便于监视Modem的工作状况。但外置式Modem需要使用额外的电源与电缆。

内置式

内置式Modem在安装时需要拆开机箱，并且要对中断和COM口进行设置，安装较为繁琐。这种Modem要占用主板上的扩展槽，但无需额外的电源与电缆，且价格比外置式Modem要便宜一些。

PCMCIA插卡式

插卡式Modem主要用于笔记本电脑，体积纤巧。配合移动电话，可方便地

实现移动办公。

机架式

机架式Modem相当于把一组Modem集中于一个箱体或外壳里，并由统一的电源进行供电。机架式Modem主要用于Internet/Intranet、电信局、校园网、金融机构等网络的中心机房。

除以上四种常见的Modem外，现在还有ISDN调制解调器和一种称为Cable Mod

EM的调制解调器，另外还有一种ADSL调制解调器。Cable Modem利用有线电视的电缆进行信号传送，不但具有调制解调功能，还集路由器、集线器、桥接器于一身，理论传输速度更可达10Mbps以上。通过Cable Modem上网，每个用户都有独立的IP地址，相当于拥有了一条个人专线。目前，深圳有线电视台天威网络公司已推出这种基于有线电视网的Internet接入服务，接入速率为2Mbps-10Mbps！

无线收发模块：用于传感器节点间的数据通信,解决无线通信中载波频段选择、信号调制方式、数据传输速率,编码方式等,并通过天线进行节点间、节点与基站间数据的收发。与一般的网络通信类似,传感器网络的数据通信协议也包括了物理层、链路层、网络层和应用层,与节点硬件平台有关的主要是物理层和链路层。

编码调制一体化模块体积小功耗低，完全符合DVB-T标准，支持标准的COFDM调制和标准MPEG2编码，支持标准的视频信号输入模式，平衡的立体声输入，各种电气性能完全符合ETSIEN300744的标准要求。

SK-182ACOFDM编码调制一体化调制板的优良设计可以帮助您更方便快捷的完成COFDM调制标准的无线图像传输设备，提供给数字广播,安防系统，公安、武警、消防等领域应用。

高频收发：模块广泛地运用在车辆监控、遥控、遥测、小型无线网络、无线抄表、门禁系统、小区传呼、工业数据采集系统、无线标签、身份识别、非接触

RF智能卡、小型无线数据终端、安全防火系统、无线遥控系统、生物信号采集、水文气象监控、机器人控制、无线232数据通信、无线485/422数据通信、数字音频、数字图像传输等领域中

第三章通信技术展望

未来通信技术会更多地向更快，更稳定发展。现有的4G技术已不能满足人们对于数据的索取需求。5G已经在萌芽。相信不久的将来会有更快的无线通信技术应运而生。

通信行业更是个需要不断学习，不断汲取新鲜知识的行业。本科生更需要学好书本知识，增强动手能力，紧跟时代步伐，不断创新。

参考资料：维基百科、百度百科

《基于无线通信技术的移动支付业务的研究》

——郑雪苓

电子与信息学报《140GHz 高速无线通信技术研究》

——王成，林长星，邓贤进，肖仕伟