材料科学与工程虚拟仿真实验中心
Virtual simulation experiment system for material science and Engineering

金属材料工程专业虚拟仿真实验

齿轮钢表面渗碳全流程工艺仿真与实训系统(开发时间:2020年)

渗碳是将钢件置于足够碳势的介质中加热到奥氏体状态并保温,使其表层形成一个富碳层的热处理工艺。渗碳过程(以气体渗碳为例)可分为三个阶段:

(一)渗碳介质的分解:渗碳介质分解产生活性碳原子;
(二)碳原子的吸收: 活性碳原子被钢件表面吸收后即溶到表层奥氏体中﹐使奥氏体中含碳量增加;
(三)碳原子的扩散:表面含碳量增加便与心部含碳量出现浓度差﹐表面的碳遂向内部扩散。碳在 钢中的扩散速度主要取决于温度﹐同时与工件中被渗元素内外浓度差和钢中合 金元素含量有关。渗碳后必须进行淬火才能充分发挥渗碳的有利作用。工件渗碳 淬火后的表层显微组织主要为高硬度的马氏体加上残余奥氏体和少量碳化物,心 部组织为韧性好的低碳马氏体或含有非马氏体的组织。一般渗碳层深度范围为 0.8~1.2 毫米,深度渗碳时可达 2 毫米或更深。表面硬度可达 HRC58~63,心部 硬度为 HRC30~42。渗碳淬火后,工件表面产生压应力,对提高工件的疲劳强 度有利。

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开放式综合热处理虚拟实验(开发时间:2019年)

开放式综合热处理虚拟仿真实验系统通过任务驱动、问题探究、智能引导的方法,使学生在三维虚拟实验场景中完成材料选择、热处理工艺确定、工艺参数的选择与计算、显微组织观察及硬度测试等任务,目的是让学生掌握热处理原理、热处理工艺制定、显微组织评价及硬度测试等关键知识。培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,提高学生的综合专业素养。

本实验的主要内容包括:材料选择和热处理工艺方法确定、预处理、热处理工艺参数确定、组织评价及硬度测定等四个主要过程,以及为之提供数据和知识管理的Web网络系统。

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材料成型及控制工程专业虚拟仿真实验

航空铝合金回填式搅拌摩擦点焊工艺虚拟仿真实验(开发时间:2019年)

使学生直观认知铝合金回填式搅拌摩擦点焊焊点成型工艺过程和设备工作过程,并通过交互操作、自主分析典型缺陷成因,优化工艺方案,达到提高学生工程实践和创新能力的目的。 通过本虚拟仿真实验,学生可以获得以下: (1)能够理解掌握回填式搅拌摩擦焊搅拌工具的组成和结构; (2)能够回填式搅拌摩擦点焊焊工艺设计,深入理解回填式搅拌摩擦点焊原理; (3)能够分析回填式搅拌摩擦点焊缺陷产生原因; (4)能够设计焊接工艺参数,分析其对回填式搅拌摩擦点焊焊点质量的影响规律; (5)通过自主设计、实验操作及其验证,结合生产实际,深入理解和领会课堂所学的理论知识。

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注塑工艺过程与典型缺陷分析(开发时间:2018年)

实验采用虚拟仿真技术,结合生产实际案例,全面呈现了典型塑件的注塑成型工艺过程和主要工艺参数对塑件质量的影响规律。采用情景化教学方法,为学生提供一个虚拟的设计、加工与交互环境。实验涵盖注塑工艺设计、塑件注射成型和塑件缺陷成因分析与工艺改进等内容。在专业理论知识的基础上,将真实演示实验与虚拟仿真实验结合,引导学生独立思考,培养学生归纳、总结、分析问题的能力,达到提高学生工程实践和创新能力的目的。

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材料成型及控制工程专业虚拟仿真实验教学系统(开发时间:2017年)

材料成型及控制工程专业虚拟仿真教学系统包括“材料成型及控制工程” 专业的液态成型、连接成型和模具工程方向的专业基础课程和专业课程。 该系统主要开展材料微观组织分析、材料力学性能测试、大型模具拆装与加工、注塑工艺、离心铸造、铸造合金测定、焊接设备安装、焊接过程测试等实验, 这些实验涵盖了基础知识、专业基础知识和专业知识等多个层次和领域,保证了学生学习的系统性和综合性,从整体上形成了一个完整的“材料成型及控制工程”课程虚拟实验教学体系。

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高分子材料与工程专业虚拟仿真实验

高分子聚合反应虚拟仿真实验(开发时间:2020年)

液态丙烯经过活性氧化铝塔,镍催化剂脱氧塔,3S分子筛塔脱水脱氧后送入精丙烯计量槽,精丙烯经计量加入到聚合釜内,并将活化剂(液相)、催化剂(固体粉末)和分子量调节剂(氢气)按照一定的比例一次性加入聚合釜升温聚合,反应到丙烯转化率达到70%-80%时停止反应,排放出未反应的丙烯,将固体丙烯粉料喷入粉蒸罐。用闪蒸的方法(即抽真空充氮)使其分离,得到不含丙烯的聚丙烯粉料,再通入空气使聚合物失活,然后由下料口送至造粒工序或直接包装以粉料出厂。未反应的高压丙烯气体用冷却水或冷却盐水做冷剂冷凝回收后直接循环使用。。

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新能源材料与器件专业虚拟仿真实验

生物质基碳材料的制备及超电容测试(开发时间:2020年)

生物质基碳材料的制备和超电容电压测试两大模块,其中生物质基碳材料的制备包括人员着装、梧桐果实选择、高压反应过程、材料过滤及干燥、导电材料配置与混料以及材料烧结与性能分析等内容,突出展示了高压反应下梧桐果实的微观变化过程和烧结过程中材料分子结构的变化;超电容测试模块电极材料配置、泡沫镍切片、电极材料涂抹及称量以及三电极系统安装与软件测试等内容。通过本实验可以了解到生物质基碳材料的循环稳定性和电容性能,同时可以观察在不同反应温度、反应压力、转速等因素的作用下,超电容性能的变化规律。


三元电极材料制备及电化学性能测试(2019年)

三元电极材料制备及电化学性能测试实验过程繁琐,周期较长(完整实验超过两周);并且对实验设备和场地的要求较高。正常情况下无法满足学生的教学与企业人员的相关培训工作。该虚拟仿真实验项目,旨在让学生在虚拟环境下掌握三元电极材料的制备流程、物料平衡计算理论、工艺参数优化方法、电池组装流程及电化学性能测试等,以期使学生能无缝进行真实实验研究,还能对实验过程中可能存在的问题进行预判。此外,该项目面向企业不仅可以将其作为员工岗前培训的安全考核、理论指导、设备操作等方面的基本训练,还可以对实际生产过程中的工艺参数进行模拟,对制备的产品成分、性能进行理论分析,对可能存在的产品质量、缺陷等问题进行规避,将极大的提高员工的技术能力和产品质量。

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