力学性能论文范文第1篇

关键词：英语听力教学基本任务听力技能

一、引言

外语教学的目的是培养学生通过外语获取、交流信息的能力。根据第二语言习得理论，语言的习得主要是通过获得大量的可理解输入来实现的。而听是获得可理解语言输入的最重要的渠道。因而，听力作为一种输入型技能在学生的语言习得中占有十分重要的地位。

英语教学的改革以及各种英语能力考试的改革，使听力教学得以推广和普及。英语教学中对听力的要求日益强化。如何有针对性、有实效地提高学生的听力水平，或者听能，便成了英语教学中师生共同关心的问题。作为一名英语专业听力课教师，笔者通过学习相关理论以及总结教学实践经验，发现“讲单词—放录音—对答案”的训练方式很难真正提高缺乏语言环境的中国学生的英语听力水平。然而要知道如何更有效地组织听力课堂教学，首先必须明确听力教学的基本任务。

二、听力教学的任务

听力理解是一个极其复杂的过程。根据解码理论，听力理解的过程是听者对说者所传来的编码讯息进行解码的过程——接受、理解声音信息的过程。它涉及语言、认知、文化、社会知识等各种因素，还对听者的听能有所要求。

提高学生的听能即是英语听力教学的目的。听能即听力技能。概括地讲，听力技能是一个综合技能，包括对单词、句子、语篇等各方面的理解能力、判断能力、逻辑思维能力和概括能力。可以说听力课的实质是一门技能课。而具体地说，在听力教学过程当中，应着重训练培养学生的以下三种技能：有选择地集中注意力的能力、预测和推理能力及笔记能力。

1.有选择地集中注意力的能力

据调查，学生在听音过程中普遍存在的心理状态是：力求听出每个词、每句话；对话语的每个词赋予同等注意力，惟恐漏掉一点儿信息。在大多数情况下，这是办不到，也是不必要的。

英语听力训练其实是以记忆，确切地说是短时记忆为基础的。但是人类的短时记忆容量有限。心理学家认为，一般来说，一个人一次只能记8个不相关的数字，或7个不相关的字母，或6个不相关的单词，留存信息的时间也短，仅有10秒。因此听音时听者必须有所选择，即将注意力重点集中在主要内容、主题思想及关乎上下文内容的关键词上。

因此在对学生进行听力训练之前，教师首先要帮助学生从认识上摆脱“不漏掉任何信息”的想法。帮助学生辨别重要内容与次要内容、主题思想与支撑材料；指导他们筛选关键词的技巧；提醒他们重点留意含有when，where，why，who，how等的句子，它们往往载有重要的信息；至于遇到个别听不懂的词或句子，可暂且放过，坚持听完全文。另外，鼓励学生不必因为遗忘某些内容而有负疚或沮丧心理，以免影响听时情绪从而降低之后对语音的感知、辨别、分析推理能力。

在课堂上，教师应适当地将精听和泛听结合起来，并各有侧重。例如，教师可以让学生先听大意，并要求学生用三言两语概括总结要点或主要信息，然后再让学生精听，以便了解有关细节。听力练习可采取解决问题或完成任务的方式进行。在练习中，学生必须从录音中筛选必要信息去解决某个难题或完成某项任务。

2.预测和推理能力

预测推理能力也是一种极为重要的听力技能。在日常交际中，人们往往可以通过语境对说话者将说出的话及其含义作出预测或推理。

英国著名心理学家Barlett在《记忆》（Remembering）中提出了图式理论。Barlett将图式定义为读者头脑中的知识储存。语言图式指听者所掌握的语音、词汇与语法等基本知识。内容图式是指听者对世界的认知，是与听力材料话题相关的背景知识和文化知识。形式图式则指涉及不同题材与不同主题等语篇结构方面的知识。

预测过程实际上是听者激活头脑中与听力材料内容相关的各种图式并据此对即将听到的材料作初步猜测的过程。

有了预测这一步骤，听者能更快地把感知到的声音符号与已有的语音、词汇与语法等知识相结合，从而更迅速地反应出声音符号所代表的意义。不仅如此，由于人所表达的思想都有一定的逻辑关系，听者还可运用自己的大脑中的图式，以及从前文中得到的信息，对下文进行预测；同样从下文获取的信息又可用来纠正、补充前面获取的不准确或不全面的信息。

除此之外，听者亦可基于脑中已有图示，根据上下文关系、用语含义及语调等的变化，对某些没听懂的信息进行合乎情理地推理。也可以根据文中已知信息对某些未知因素进行推理判断。预测和推理应始于听力开始之前，并贯穿于听音全过程之中。

笔者曾在课堂上做过一项实验：准备题型题量相同、难度相当的两套题，分两次（时间相隔一周）测试同一个班学生的听力水平。第一次不给学生任何准备时间，发卷后立即放音；第二次要求学生拿到试卷后先根据问题和选项预测推理，作出答案，然后放音。结果显示，全班28人，除1人外，其余27人第二次测试的正确率均高过第一次。排除偶然因素，实验结果说明，在听音过程中预测和推理能提高解码的准确姓，对促进学生听力的提高起到不可忽视的作用。

预测能力的培养包括多个方面。既包括扩大学生语言与非语言的知识面，刺激他们将所听材料与已有知识相联系的敏感性，还包括训练他们的逻辑推理能力。

具体到听力课堂中，教师应为学生设计相应的听前准备活动。例如，学生听音前，教师可首先向学生提出相关问题，继而展示与文章内容相关的图片或数据，从而激活学生头脑中与文章内容相关的图式，并让学生对即将听到的内容作初步猜测。学生听音时，教师应鼓励其积极利用高层次的图式，通过文章题目、问题来把握文章的语篇结构，建立或激活相关的形式图式，进行自上而下的预测。听音结束后教师应及时采取措施帮助学生巩固图式，例如要求学生回答多项选择题、进行概括推理、复述提纲或寻找某一特定信息，等等。另外学生亦能通过这些任务回顾思维过程、总结思考方法。这一过程能帮助学生将刚听过的信息转化为背景知识，在大脑中建立更多新的图式，从而能在以后的听力中更有效地预测，形成良性循环，真正提高听力水平。

3.笔记能力

前文提过，英语听力训练以短时记忆为基础。而人类的短时记忆容量有限。要在听音结束后单凭回忆完全再现已听内容，即便只是要点或关键词，几乎也是不可能的。因此做笔记是听力训练中的一项重要环节

。教师应训练学生养成边听边记的习惯。适时适量地做笔记不仅可以避免在听完后答题时顾此失彼的情况，还能在听音结束后对所接收的信息进行分析和归纳，以帮助经短暂记忆处理的信息转化为长期记忆储存，成为学生知识系统的一个部分。

好的笔记最突出的特点是简洁、明白、实用。在听力教学中，教师不仅要培养学生及时记录与问题相关的细节，特别是回答when，where，why，who，how等的关键词的习惯，更应训练学生在作笔记时分清主次信息，使记录的内容逻辑条理清楚，层次分明，主题明确。另外，还应指导学生依照个人的书写、记忆、思考习惯拟定一些速记符号，归纳一些常用重点单词词组的缩写形式，以帮助记忆与回想。

教师可以用中等长度的较口语化的片段，训练学生区分主次观点的能力以及记录典型细节和例证的速度；可以通过新闻体文章或短文，训练学生抓关键词的关键内容；可以通过长篇演讲、专题报告，训练学生分清主次信息。除此之外，还可以训练学生针对不同文体和内容的材料采用不同的形式或格式记录信息。如对话可分别记录不同说话人所说的要点；采访应将问题与答案一一对应；实验或调查报告则可通过听前预测设计表格，预设表头，听到相关信息及时填空；对于长篇演讲、专题报告等，可列出树形提纲，分行书写要点，并以不同的项目符号区分不同的层次；有时甚至可以使用线条、方框、箭头等绘制简单的图表等。

三、结语

英语听力教学是一个复杂的过程，制约和影响听力教学质量的因素是多样的。只有明确了听力教学的基本任务，教师才能减少在课程设计上的盲目性，有效地组织听力课堂教学，达到听力教学的目的。要全面提高听力水平，就不能把每周两学时的宝贵时间用于“讲单词—放录音—对答案”的简单机械操练。听力教学课堂并不是一个传授知识的过程，而是教师为学生提供科学理论和方法的指导并以例示范，培养学生听力技能的过程。因此，教师还应指导学生利用课外时间运用课堂所学的理论和方法不断实践，总结规律，逐步提高听力技能。

参考文献：

［1］ShuBaimei.MondernForeignLanguageTeachingMethodology［M］.ShanghaiForeignLanguageEducationPress，2005.

力学性能论文范文第2篇

一、创设思维情境，诱发学生的创造欲

在数学教学中，学生的创造性思维的产生和发展，动机的形成，知识的获得，智能的提高，都离不开一定的数学情境。所以，精心设计数学情境，是培养学生创造性思维的重要途径。

亚里士多德曾精辟地阐述：“思维从问题、惊讶开始”，数学过程是一个不断发现问题、分析问题、解决问题的动态化过程。好的问题能诱发学生学习动机、启迪思维、激发求知欲和创造欲。学生的创造性思维往往是由遇到要解决的问题而引起的，因此，教师在传授知识的过程中，要精心设计思维过程，创设思维情境，使学生在数学问题情境中，新的需要与原有的数学水平发生认知冲突，从而激发学生数学思维的积极性。

例如，在复数的引入时，可先让学生解这样的一个命题：

已知：a＋=1求a2＋的值

学生很快求出：a2＋=(a＋)2－2=－1但又感到迷惑不解，因为a2>0,>0,为什么两个正数的和小于0呢？这时，教师及时指出，因为方程a＋=1没有实数根，同学们学习了复数的有关知识后就会明白。这样，使学生急于想了解复数到底是怎样的一种数，使学生有了追根求源之感，求知的热情被激发起来。

又如，在讲解“等比数列求和公式”时，先给学生讲了一个故事：从前有一个财主，为人刻薄吝啬，常常扣克在他家打工的人的工钱，因此，附近村民都不愿到他那里打工。有一天，这个财主家来了一位年轻人，要求打工一个月，同时讲了打工的报酬是：第一天的工钱只要一分钱，第二天是二分钱，第三天是四分钱，......以后每天的工钱数是前一天的2倍，直到30天期满。这个财主听了，心想这工钱也真便宜，就马上与这个年轻人签订了合同。可是一个月后，这个财主却破产了，因为他付不了那么多的工钱。那么这工钱到底有多少呢？由于问题富有趣味性，学生们顿时活跃起来，纷纷猜测结论。这时，教师及时点题：这就是我们今天要研究的课题——等比数列的求和公式。同时，告诉学生，通过等比数列求和公式可算出，这个财主应付给打工者的工钱应为230－1(分)即1073741824分≈1073（万元），学生听到这个数学，都不约而同地“啊”了一声，非常惊讶。这样巧设悬念，使学生开始就对问题产生了浓厚的兴趣，启发学生积极思维。

以上两个例子说明，在课堂数学中，创设问题情境，设置悬念能充分调动学生的学习积极性，使学生迫切地想要了解所学内容，也为学生发现新问题，解决新问题创造了理想的环境，这是组织数学的常用方法。

二、启迪直觉思维，培养创造机智

任何创造过程，都要经历由直觉思维得出猜想，假设，再由逻辑思维进行推理、实验，证明猜想、假设是正确的。直觉思维是指不受固定的逻辑规则的约束，对于事物的一种迅速的识别，敏锐而深入的洞察，直接的本质理解和综合的整体判断，也就是直接领悟的思维或认知。

布鲁纳指出：直觉思维的特点是缺少清晰的确定步骤。它倾向于首先就一下子以对整个问题的理解为基础进行思维，获得答案（这个答案可能对或错），而意识不到他赖以求答案的过程。许多科学发现，都是由科学家们一时的直觉得出猜想、假设，然后再由科学家们自己或几代人，经过几年，几十年甚至上百年不懈的努力研究而得以证明。如有名的“哥德巴赫猜想”“黎曼猜想”等等。因此，要培养学生创造思维，就必须培养好学生的直觉思维和逻辑思维的能力，而直觉对培养学生创造性思维能力有着极其重要的意义，在教学中应予以重视。

教师在课堂教学中，对学生的直觉猜想不要随便扼杀，而应正确引导，鼓励学生大胆说出由直觉得出的结论。

例如，有一位老师上了一堂公开课。他刚在黑板上写上下面的题目：平面上有两个点(t＋,t－)(t>0)与(1,0),当这两点距离最短时，t=____。有一位同学小声说道：t=1，老师问他为什么？那位学生只是吞吞吐吐，词不达意，说不出所以然。那位老师让他坐下，并批评了他。实际上，那位学生凭的是直觉，首先直觉到：距离最短t＋有最小值t=1。这时老师应该引导学生去仔细推敲，找出理论依据。其实“追踪还原”出事物本来面目，便可解释为：如图所示，因为t＋≥2,所以动点P(t＋,t－)位于直线x=2的右则，(含直线x=2本身),t=1时，对应点P′的坐标为(2,0),恰好是Q(1,0)在直线x=2上的射影，P′Q的长即为直线x=2的右半面上所有点到点Q的距离的最小值。

同时，还可以从深一层意义“还原”下去：设动点为(t＋,t－),将方程x=t＋,y=t－两边平方后相减，可得方程x2－y2=4(x≥2),故点Q与双曲线的右项点P’(2,0)距离最小，所以│PQ│min=2－1=1,这时，t＋=2,t－=0,即t=1。

如果这样讲，不仅保护和鼓励了学生的直觉思维的积极性，还可以激活课堂气氛。

由此可见，直觉思维以已有的知识和经验为基础的，因此，在教学中要抓好“三基”教学，同时要保护学生在教学过程中反映出来的直觉思维，鼓励学生大胆猜想发现结论，为杜绝可能出现的错误，应“还原”直觉思维的过程，从理论上给予证明，使学生的逻辑思维能力得以训练，从而培养学生的创造机智。

三、培养发散思维，提高创造思维能力

任何一个富有创造性活动的全过程，要经过集中、发散、再集中、再发散多次循环才能完成，在数学教学中忽视任何一种思维能力的培养都是错误的。

力学性能论文范文第3篇

1目的不明时，将其引向思维目标

无论什么方式的思维都应该有明确的目的性，无目的思维是没有价值的。因此又叫无价值思维。只有当思维具有明确的目标并沿着明确的方向运行时，才有价值。所以我们在课堂中不仅要为学生的思维活动提供广阔的空间，更要为其思维的展开提供明确的目标，尤其是当他们的思维在进行无目标“漫游”时，要及时进行调控，而不是一味地喊好鼓励。在强调创造性思维能力培养的今天，注意到前者的老师还是比较多的，而不少老师对后者却注意不够，造成的后果令人十分担心。比如，有一节课的教学内容是联想和想象。任课老师为了完成教学任务并培养学生的创造性思维能力，便进行了一项思维训练，要求同学们用一个比喻来说明青年需要知识的道理。学生的思维确实是活跃的，但不少同学的思维是漫无目的的，一部分同学的答案是：天空需要白云火车需要轨道/机器需要发动机/自行车需要链条/ 电脑需要软件等等。应该说这些同学的思维展开过程中，目的是比较模糊的，他们不清楚这个思维的过程的价值在什么地方，而只是为了思维而思维。这时候，教师就要及时进行引导。教师的引导就是要让学生明确他们思维走向的偏差，并采用强化思维目的等有效手段把学生的思维引向既定的目标。

2过程不当时，将其引入思维正轨

所谓思维过程不当，一是指思维过程不清楚，二是指思维过程不正确，三是指思维过程不合逻辑。思维是一个线性的过程，也许有时候这条“线”似乎是时断时续，但实质上它是连续不断的，总包含一定的前因后果，具有鲜明的层次，并要合乎逻辑规律 .创造性思维的一个重要特点便是用批判的眼光 看问题，敢于对前人的说法提出不同的观点，敢于提出自己的独立见解。 其思维的过程常常突破一般的思维模式，但这不等于说思维可以处于无序的混乱状况；尽管它在思维的角度上可以不同一般，在思维的过程上可以有一些跳跃，但每一个思维环节之间又必须有它的必然性和逻辑性，尤其是结论和过程应该有必然的因果关系。可是有时候我们同学们的思维就会出现思路混乱不清、因果牵强的情况。像解教学题，答案正确，并不代表思维过程正确。语文课中这样的情况也是很多的。比如，学习莫泊桑的小说《项链》，有的同学对小说的主题提出质疑，认为主题是“一件小事可以影响人的一生”。应该说这是富有创造性思维能力的的表现，可是让他陈述理由，他却只是说，这是某位专家的某篇文章中的观点，却不能从自己对教材的理解进行分析；也有的同学也只是说，作者在那样的时代 根本不可能有鲜明的阶级意识，编教材的人是牵强附会。所有这些回答，对问题的分析，对自己观点的论证，思维过程都不够正确，逻辑上都有明显的漏洞，因果关系更不能成立：专家的观点就都对吗？编教材的不就是专家吗？对作品的理解就只是限于作者的创作原意吗？别人的意见和自己的不同就是牵强附会吗？“因为专家这么说，所以就是正确的”的思维模式和创造性思维是风牛马不相及的。这时候，就要及时地指出他们思维过程中的问题，分析有关事物之间的因果关系，把他们的思维引导到正确的思路之中。必要时还要介绍逻辑思维的一些基本常识和一些基本规律。用理论指导他们的思维实践。

3质量不高时，将其引入思维纵深

创造性思维是一种高质量的思维，必须有一定的思维广度和深度，浅尝辄止的思维，即使具有创造性，其价值意义也不大。由于受知识积累、生活阅历、心理 条件等因素的限制，中学生的思维常缺乏一定的广度和深度。教师要相机诱导，使他们的思维向纵深发展和多向发展。教学苏轼的《石钟山记》，常常有同学对苏轼的“事非目见耳闻而臆断其有无，可乎”提出不同看法。但是这些同学的思维大多停留在“事非目见耳闻就不能得出结论了吗”？其实这并不是正确的求异，而是偷换话题，因为作者说的是“臆断其有无”而不是一般意义上的“得出结论”。（这也反映了前面所说的逻辑思路不正确的问题。）因此我们要充分利用学生提出的问题，首先要引导他们认识自己思维过程中的问题，进而再引导他们思考：苏轼的观点有没有值得推敲的地方呢？事情“目见耳闻”就能“断其有无”吗？“目见耳闻”会受到那些限制呢？怎样才能得到正确的认识呢？按照这个思路一步步认真分析和思考，思维的质量就会有所提高；经常进行这样的训练，就能提高思维向纵深发展和多向发展的能力。如果再提供一些关于探索石钟山得名的资料，那么对于培养学生的创造性思维能力和勇于探索的精神则更有价值了。而后者对于前者也的确是非常重要的。

4是非迷失时，将其引入思维准则

力学性能论文范文第4篇

【关键字】高中语文课前演讲；评判能力；可行性

【中国分类号】G633.3

本文为珠海市十二五教育教研规划课题（2011KTG09）《高中语文课前演讲对提升学生评判思维的研究》的研究成果。

高中语文课前演讲是指在高中语文课堂前五至十分钟开展的语文教学活动，它以学生独立演讲或团队演讲为基本形式，以提高学生的语文综合运用能力、评判能力为目标，在横向教学活动中，它既是一个独立的教学活动，同时又和其他语文教学活动紧密系连。在纵向的教学序列中，它既能独立存在，又能和前后的课前活动连为教学体系。

评判性能力(critical thinking)，简称CT，“评判性(critical)”一词，源自字根skeri和希腊文kritikos。skeri意指切割、分离或分析。kritikos意思是洞察力、辨别力、判断力。而“kritikos”又源自“krinein”，意指做出决断。高中生的评判能力包括特指的认知技能与情感倾向。其中认知技能包括分析、评价、逻辑推理、解释说明、归纳演绎、自我调控等；情感倾向包括知识渊博、思想开明、勇于质疑、善于反思，具有创造性等。“评判”包括对自我的评判、对他人的评判和对各种社会信息、社会现象的评判。

高中语文课前演讲能否提高学生的评判能力，这是一个尚未考证的议题。

一、高中语文课前演讲和评判能力的研究现状

目前，对语文课前演讲的研究成果不多，见诸期刊杂志上的论文不过十几篇，主要集中在对语文课前演讲的作用、开展原则、活动形式等方面的研究。如：房玉清在《课前演讲的整体效应》，葛成石《课前演讲――奏响在语文课堂上的一段序曲》、王进《课前演讲――听说训练的有效途径》，周宝玲、沈道成《课前演讲：作文教学与口语训练的双赢模式》等文讨论的都是语文课前演讲的作用；张洪《课前演讲：提升学生语文素养的有效途径》和安光祥在《语文课前演讲的循序渐进原则》中重点阐述了课前演讲要遵循的原则； 彭伟在《课前演讲――提高学生语文素质的重要方式》，桂启升在《雕虫也要好技――课前演讲谈片》，王作云、刘淑萍的《课前演讲的“分级训练”法》讨论了课前演讲活动的形式。

由此可见，在以前的研究中，研究者已经开始意识到语文课前演讲对提高学生语文综合能力的作用，都提及了语文课前演讲对扩大学生视野、提高写作水平、加强思想教育的积极影响，但如何才能使课前演讲发挥作用仍旧是一个模糊的议题。迄今为止，没有研究者明确地把课前演讲作为形成与提升学生评判能力的依托。

评判性思维的研究在国外相对成熟。1987年，美国评判性思维运动的开拓者Robert Ennis提出：“CT就是指在确定相信什么或者做什么时所进行的合理而成熟的思考。”1990年，一个由46位代表组成的跨学科国际性协作组对CT作出如下定义：“在对证据、具体情境、概念或理论、方法和标准等给予充分考虑的基础上进行的有目的的、自我调控的判断过程。”1998年，美国心理学家D.Alan Bensley所著的《Critical Thinking in Psychology: A Unified Skills Approach》中指出，CT是一种成熟的思考过程，它包括对其观点的相关证据进行评估，并最终从这些证据中得出合理的结论。

但是，国内对评判性思维培养的理论和实践研究还比较滞后，尤其在高中全面实施新课程的今天，对如何形成和提升高中生评判性思维的研究与实践更是空白。

二、高中语文课前演讲活动提升学生评判能力的可行性分析

演讲是演讲者在特定的时境中，借助有声语言为主和态势语言为辅的艺术手段，陈述自己的观点和主张，发表自己的意见，抒感，从而达到感召听众并使其行动的一种现实的信息交流活动。而发表意见、陈述主张正是演讲者对某客体的评价和判断的外在表现形式。因此，在长时间、高频度、立体化的课前演讲活动中，一定能提升学生对事、对人、对世界的评判能力。可见，高中语文课前演讲和学生的评判能力有正关联关系。开展高中语文课前演讲活动能提升高中生的评判能力。

影响高中语文课前演讲活动对提升学生评判能力的因素有：年龄、课堂抑制程度、师生关系等。

高中语文课前演讲和评判能力有正关联关系。但这正相关的关系中，还会受到年龄、课堂抑制程度、师生关系等因素的影响。年龄越大，演讲活动对提升学生评判能力的作用越明显；课堂抑制程度越高，越难发挥课前演讲活动对提升评判能力的作用；师生关系越平等、民主，越能发挥演讲活动对提高学生评判能力的作用。

高中生的评判能力体现在识别能力、分析能力、解释能力、推理能力和评判能力，体现在口头表达和书面表达的形式中。评判能力可以从“评价深度”“评价维度”“评价广度”“评价得体性”等指标考察。

医学界对评判能力技能评价指标的研究比较早，并以护理专业为例构建了包括7项一级指标、16项二级指标及28项二级指标内涵的护理实习生评判性思维技能评价指标体系。其中一级指标包括：识别、寻找信息、分析、逻辑推理、预测和应用标准几个指标。

在高中语文课前演讲活动中，高中生评判能力体现在口头表达（“演讲”“评价”“质疑”“解释”）和书面表达（每次演讲或每个主题演讲后的“收获与反思”的文字），在能力体现上就包括了识别能力、分析能力、解释能力、推理能力和评判能力。

高中语文课前演讲能使学生胜任“评价者”“被评价者”“评价反思者”三种身份。并在这三种角色中学习“评价”“发现”“欣赏”“质疑”“反驳”“解释”“推理”“反思”等体现评判能力的指标。

力学性能论文范文第5篇

面对高技术时代对高性能钛合金材料日益紧迫的要求，非连续增强钛基复合材料因其具有的高比强、高比刚度、耐高温和耐蚀性能已成为研究的热点。人们对其制备工艺、微结构、力学性能等进行了一系列的研究，而这些研究的主要目标为外加法制备的钛基复合材料。而本研究则采用原位合成工艺制备非连续增强的钛基复合材料。与外加法比较，原位合成法因其工艺简单、材料性能优异，在技术和经济上更为可行。增强体的原位合成，避免了增强体的污染问题，也避免了熔铸过程中存在的润湿性问题，有利于制备性能更好的复合材料。然而，为了低成本高效制备高性能的钛基复合材料尚有许多问题需要解决。因此，从理论和实验上研究这些问题，对低成本高效制备高性能的钛基复合材料具有非常重要的理论和实际意义。

针对金属基复合材料发展应用中的关键问题??成本和性能，本文开发设计了新型的钛基复合材料的制备工艺，可以低成本高效制备性能优异的钛基复合材料。即可利用钛与碳化硼、硼及石墨之间的自蔓燃高温合成反应，采用普通的钛合金冶炼工艺制备出单纯TiB晶须、单纯TiC颗粒增强或TiB晶须和TiC粒子混杂增强的钛基复合材料。为了拓展钛基复合材料的应用领域，为制备高性能的钛基复合材料打下坚实的基础，本文的研究主要包括以下几个方面工作：

1、研究了利用钛与石墨、硼及碳化硼之间的反应制备TiB和TiC增强钛基复合材料的原位合成机理。利用热力学理论计算了钛与石墨、硼、碳化硼反应的Gi自由能DG和反应生成焓DH，结果表明：各个反应的Gi自由能DG值都为负值，说明在热力学上上述反应是可行的。虽然在热力学上可以利用钛与碳化硼之间的化学反应合成TiB2和TiC增强体，但从化学平衡考虑，TiB2不能稳定存在于过量钛中，因此能够稳定存在于普通钛合金中的增强体为TiB和TiC。上述反应都为高放热的反应，从理论上讲绝热温度都大于自蔓燃高温合成的判据，表明反应能自发维持。

2、利用非自耗电弧炉和自耗电弧炉经普通的钛合金铸造工艺制备出单纯TiB晶须、单纯TiC颗粒增强或TiB晶须和TiC粒子混杂增强的钛基复合材料。X射线衍射分析结果表明：原位合成的增强体为TiB、TiC。这些增强体分布非常均匀，主要呈现为短纤维状、树枝晶状和等轴或近似等轴状。电子探针和带能谱的扫描电镜分析结果表明：短纤维状增强体为TiB，而树枝晶状和等轴或近似等轴状增强体为TiC。实验结果与理论分析一致，这为原位自生钛基复合材料的工业化生产提供了依据。

3、研究了原位合成钛基复合材料增强体的生长机制，结果表明：增强体的生长机制与凝固过程及增强体的晶体结构密切相关。原位合成的增强体以形核与长大的方式从熔体中析出而长大。对于原位合成TiB和TiC混杂增强的钛基复合材料，经历了析出初晶、二元共晶和三元共晶三个阶段。由于不同的晶体结构，增强体TiB与TiC形成不同的生长形态。TiB具有B27晶体结构，易于沿[010]方向生长长成短纤维状，而且TiB横截面的形状呈多边形，其晶面主要由(100)、(10)和(101)组成。同时，在TiB的(100)面上容易形成层错。而TiC具有NaCl型对称结构，容易长成树枝晶状、等轴状和近似等轴状。发现原位合成的增强体TiB容易在（100）面上形成高密度的层错，层错的形成与增强体的晶体结构、生长机制有关，同时也有利于降低增强体与基体合金界面的晶格畸变。而原位合成增强体TiC的晶格比较完整，偶尔在(111)面上形成孪晶，该孪晶结构在增强体形核与长大的过程中形成。

4、研究了合金元素铝的加入对原位合成钛基复合材料微结构及力学性能的影响。合金元素铝的加入，并不改变复合材料的物相组成，也不改变复合材料的凝固过程，但由于合金元素的存在，阻碍了增强体的形核与长大过程，导致形成的TiB和TiC初晶更为细小，尤其是使TiC增强体易于形成等轴状。合金元素铝不仅固溶强化了基体合金，而且细化增强体也有利于提高复合材料的力学性能。

5、利用透射电镜、高分辨透射电镜对原位合成(TiB TiC)/Ti复合材料界面微结构进行研究和分析，发现两种增强体与基体的界面均为清洁界面，为直接的原子结合、界面结合状况良好。TiC增强体与基体合金没有确定的位相关系，而TiB增强体与基体合金存在以下位相关系：、、(0002)Ti//(001)TiB和以及、(0002)Ti//(200)TiB和。该位相关系在凝固过程中形成，与增强体的晶体结构及基体合金的晶体结构密切相关，形成该位相关系有利于降低增强体与基体合金界面的晶格畸变能。

6、研究了铸态钛基复合材料和热锻后高温钛基复合材料的力学性能。由于原位合成增强体的加入，钛基复合材料的力学性能与相应基体合金比较有了明显的提高，在增强体含量为8％时，其弹性模量E、屈服强度s0.2和抗拉强度分别达到131.2GPa，1243.7MPa和1329.8MPa，与基体合金Ti6242比较分别提高了19.3，47.4和45.5。其强化机理主要来源于增强体承载、晶粒细化及高密度位错的形成。石墨的加入，形成更多等轴状、近似等轴状TiC粒子有利于提高复合材料的室温性能，这与短纤维状TiB的存在导致复合材料低应力断裂有关。

7、研究了原位合成钛基复合材料的高温瞬时拉伸性能。在600oC、650oC和700oC的抗拉强度分别超过800MPa，750MPa和650MPa，与高温性能较好的IMI834合金比较，在600oC的抗拉强度提高幅度超过25。随着温度的提高，其屈服强度、抗拉强度降低，塑性提高，但与基体合金比较高温强度有了明显的提高。断口分析表明：低温时，裂纹由增强体断裂引起，而在高温时裂纹最先在短纤维晶须TiB的端面上形核，然后裂纹扩展到基体合金中，最后导致材料失效。说明低温时，增强体承载对提高复合材料的力学性能非常有利，而在高温时，其强化作用主要由增强体与位错的交互作用引起。位错容易在短纤维状晶须TiB的端面处塞积，形成裂纹源导致材料失效。因此与等轴状及近似等轴状增强体TiC比较，短纤维状增强体TiB对复合材料高温力学性能的强化效果要低一些。这也是石墨的加入形成等摩尔的TiB和TiC增强体有利于提高复合材料高温性能的主要原因。

8、研究了原位合成钛基复合材料的高温蠕变性能和持久断裂性能。原位合成钛基复合材料的高温蠕变经历了典型的蠕变变形的三个阶段。蠕变持久强度与基体合金比较有了明显的提高。持久强度与温度及载荷密切相关，温度和载荷的提高都降低复合材料的高温蠕变和高温持久性能。石墨的加入形成更多的TiC粒子，同样有利于提高钛基材料的持久强度。在高温、持久载荷作用下，材料的失效仍然主要由短纤维端面处形成裂纹而导致材料失效引起。

本研究首先从理论上分析了原位合成TiB、TiC及TiB和TiC混杂增强钛基复合材料的原位合成机制，并以此为基础开发出了一种新型钛基复合材料加工工艺。利用该工艺钛合金生产厂家可以在不改变设备和工艺的条件下，低成本高效制备高性能的钛基复合材料。而采用该原位合成工艺制备复合材料的性能是可设计和可控制的，针对不同的应用条件，可以设计不同成分的基体合金及不同含量、不同配比增强体的复合材料以满足不同的需求。从合金相图、增强体晶体结构及凝固理论相结合分析了原位合成增强体的生长机制、生长形态、分布状态以及界面微区特征。研究了钛基复合材料的微观组织对钛基复合材料力学性能的影响规律。这些研究为以后制备高性能的钛基复合材料和拓展 钛基复合材料的应用领域打下了坚实的理论基础和为批量生成提供了实用途径。近两年来，研究成果引起了国家航空航天部门的关注，国家“十五”军工重点课题和航天支撑基金、航天创新基金课题获得了批准。并将用于我国的先进战略导弹XX－2改，战术导弹XX－19及新一代洲际导弹和潜地导弹的构件。鉴于该技术在国防军工方面具有的战略意义以及在民用领域的潜在应用前景，与国内大型钛合金加工企业—宝钢集团五钢有限公司开展产业化研究，完成了该材料的中试过程，实现了新型钛基复合材料的工业化生产。研制开发的材料近期将在国家战略、战术武器、宇宙飞船等方面得到验证和应用。并将逐渐推广应用于民用领域，为国民经济的发展作出贡献。

关键词非连续增强钛基复合材料，原位合成，生长机制，凝固，晶体结构，微观结构，力学性能，位向关系，界面结构

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.