第一篇：前沿材料科學結課論文

對前沿材料世界的認識及思考

摘要：上一個世紀，人類的認識向外延伸到了外層宇宙，向內深入到了物質結構的更微觀層次，引發了物理學一場大革命。這場革命推動了包括化學、生命科學在內的整個自然科學和應用技術的偉大變革，為材料科學和技術進步提供了新的知識基礎和活力。材料科學的根本任務是揭示材料組分、結構與性質的內在關系，設計、合成并制備出具有優良使用性能的材料。進入21世紀，回顧一下材料學的主要進展，估計未來的可能發展趨勢，是非常必要和很有意義的。

關鍵詞：材料科學

現狀

發展趨勢

傳統材料

新材料

挑戰

一、傳統材料的發展現狀和地位

傳統材料是生產工藝已經成熟而又大規模工業化生產的一類材料，如鋼鐵、銅、鋁、橡膠、塑料、玻璃和水泥等金屬、高分子和非金屬無機化合物，這類材料量大面廣，占材料生產總量的90％以上。在世界范圍內，上個世紀末20～30年間傳統材料的產量、生產技術水平和質量，超過以前數百年，成為人類經濟生活的支柱。但能耗大，資源浪費嚴重，環境污染等問題已成為制約傳統材料發展的瓶頸，因此改進傳統材料的合成、加工技術，控制微觀組織結構，提高使用性能，降低成本和環境污染的任務十分迫切、繁重。

二、新材料及其發展趨勢

新材料又稱先進材料。它不以生產規模，而以優異性能、高質量、高穩定性取勝的高知識、高技術密集形為特點。新材料有結構材料和功能材料之分，前者主要利用它的力學性能，而后者以其各種物理、化學效應為主。當前新材料的發展方向有高性能化、高功能化、高智能化和復合化、極限化、仿生化、環境友好化幾方面。

1．金屬材料：金屬材料，特別是鋼、銅、鋁等，仍是21世紀的主要結構材料和電能傳輸材料。金屬材料已有成熟的生產工藝，相當多的配套設施和工業規模生產，價格低廉、性能可靠，已成為涉及面廣、市場需求大的基礎材料。金屬材料雖然今后會部分被高分子材料、陶瓷材料及復合材料所代替，由于它有比高分子材料高得多的彈性模量，比陶瓷高得多的韌性和良好的導電性能，在相當長的時期內改變不了它在材料中的主導地位，即使在高技術產業中也不例外。隨著航天航空和其它尖端技術的飛躍的發展，在改善和提升傳統材料品質的同時，金屬功能材料、非平衡態金屬，特別是高比強、高模量、耐高溫、抗氧化，抗腐蝕、耐磨損合金和金屬基復合材料會有快速的發展，如金屬超導材料、鈦及其合金、鋁基增強復合材料，金屬間化合物、形狀記憶合金和納米晶塊體材料等。

２．先進陶瓷材料：陶瓷是人類最早使用的人造材料，質地堅硬、耐磨損、抗腐蝕、膨脹系數低，可經受1400—1600℃的高溫，比金屬間化合物有更高的比強度和比剛度，是很好的高溫結構材料；部分陶瓷還具有壓電、鐵電，半導體、濕敏和氣敏等特殊功能，廣泛用于電子、計算機、激光、核反應、宇航等現代尖端科學技術領域。近20年來，通過多種增韌手段和原始粉末超細化、納米化技術，在消除陶瓷本征脆性的研究方面取得了重大突破；傳統的落后制備成型工藝已逐漸被先進的注射成型技術、高溫熱等靜壓和微波燒結等技術所替代；在反應動力學、表面特征、相平衡、燒結機理等基礎研究方面也取得了相當的進展。主要趨勢是根據使用性能要求對陶瓷結構作一定程度的剪裁和設計，實現陶瓷結構納米化和組分的復相結構，包括纖維或晶須增韌和有機、無機復合等。

３．高分子材料：高分子材料是指分子量從幾百到幾萬，由可加聚或縮聚鏈條狀官能團構成的有機化合物。上世紀90年代，世界的高分子材料年產量超過1億噸，其中塑料8000一9000萬噸，合成橡膠700—800萬噸，合成纖維1000萬噸；僅塑料的產量以體積計算就相當于5.6億噸鋼的體積，是發展最為迅速的材料之一。這些材料品種繁多，并且正以每年10％的速率遞增。高分子材料80％以上作為包裝、建筑、交通運輸和紡織行業的結構材料和原料。功能高分子材料所占比例相對較低，主要有離子交換樹脂、催化劑、固化酶，用于印刷、電子工業、集成電路、微細加工的感光樹脂，用于薄膜電磁、靜電復印及全息記錄的電功能離子材料和生物功能材料等。高分子合成理論與技術對于高分子材料的制取、改性、設計越來越重要，對發展高分子新材料有著不可忽視的開拓作用。接枝共聚、共混、縮合聚合、開環聚合和縮合，是合成高分子材料的主要手段。發展先進的樹脂基、有機、無機和異質材料連接技術，研究高分子材料的老化、降鰓機制和控制技術，制備綜合性能更好的新材料，是高分子材料發展的主要趨勢。

４．光電信息功能材料：信息材料是指與信息獲取、傳輸、存儲、顯示及處理有關的材料。目前光和電是信息的主要傳遞媒介，又稱光電信息材料。這類材料有半導體材料，各種記錄材料，信息傳輸、顯示、激光、非線性光學、傳感和壓電、鐵電材料，幾乎包括了現代所有的先進功能材料。其中集成電路是信息技術的基礎，從材料角度看，集成電路的主要材料仍然是單晶硅。上一世紀80年代出現的光導通訊系統的相對信息容量比同軸電纜、微波系統和衛星通訊都有數量級的提高，不但節省材料，而且保密性強、抗干擾、損耗小，主要材料是高純石英；目前正在研究損耗僅為0.001～0.01分貝／公里的多組分玻璃信息功能材料，高品質傳感器與敏感材料，激光材料、顯示材料，它們均系一批金屬氧化物陶瓷。信息技術是20世紀發展最為迅速的高技術領域，它打破了地域和種族的界限，使人類能夠快速地分享共同的知識財富，極大地促進了社會迸步。

５．能源材料：能源是人類賴以生存和發展的重要條件。20世紀以來科學與工業的發展使能源消耗量大幅度上升，全球年耗量超過1012 瓦。能源種類繁多，屬于一次能源有核能、太陽能、地熱能、風能及海洋能等。就大規模應用而言，一次能源利用還需要克服許多科學和技術難關，其中材料就是一個帶共性的關鍵問題。太陽能是一種取之不盡最為潔凈的天然能源，每年到達地球的太陽能達60億億度，比全球年耗能的總量還大一萬倍。原理上所有的光電轉換材料均可作為太陽能材料，但考慮到效率、價格比和使用壽命，GaAs之類的材料近期內發展前途不大，多晶硅效率雖低，但廉價、性能穩定，仍有發展前途。除了光、電轉換之外，目前人們還在尋找其它太陽能轉換機制。氫燃料電池的核心是儲氫材料。這類材料包括鈦、鎳為基的含鐵、銅、錳材料。這些過渡族金屬、合金、金屬間化合物，由于特殊的晶體結構，氫原子比較容易透入金屬晶格的四面體或八面體間隙位中形成金屬氫化物，儲氫體積可比其體積大1000～1300倍。此外，正在開發中的核聚變能和磁流體發電機，可望在2l世紀投入實際應用。它們需要能在更高的溫度、磁場和耐蝕條件下長期工作。

６．生物醫學材料：生物醫學材料是一類合成物質，或天然物質與合成物的組合體。它能作為一個系統的整體或部分，在一定時限內，治療、增進或替代機體的組織、器官或功能的材料。生物醫學材料的發展趨勢是利用生物學原理，設計、制造真正仿生物的材料，并且注重可降解吸收、最終形成與生物體完全相容的材料；在加工技術方面發展在微米或納米級尺寸上進行三維組織結構控制、設計與制造仿生材料。７．納米材料：納米材料是由數百或幾千個原子組成的超細微粒或由這些微粒組成的納米晶塊體材料的總稱。納米微粒是保留材料特性的最小單元，它既不同于常規材料，也不同于單個的原子和分子，具有許多與相同組分一般材料完全不同的奇異特性，研究表明，上述奇異特性與納米材料特殊的內部電子結構和原子排序密切相關。這些特殊的物理效應和功能，為新材料的發展開辟了一條嶄新的研究領域。很有可能使21世紀的信息產業發生革命性的在飛躍，極大地改變人類的生存質量。

８．超導材料：超導材料是20世紀人類最偉大的發現之一。超導體具有零電阻和完全抗磁性的特點，對電流傳輸無能量損耗，是一種理想的導體材料。超導材料有低溫超導和高溫超導材料之分。低溫超導材料要在液氦溫度(4．2K)才能顯示超導性，目前已發現有近70種單質元素和5千多種合金、化合物具有超導性，其中NbTi合金和Nb3Sn化合物的超導性能最好，已經用于大型工程項目。高溫超導材料是1986年才發現的一種新型超導體，在液氮溫度(77K)就顯現超導特性。液氮比液氦資源豐富，容易制取，因此高溫超導材料比低溫超導材料更易被工程使用接受，倍受各國企業界和政府部門的高度重視。高溫超導材料多數是含銅的氧化物陶瓷。在已發現的數十種高溫超導材料中，YBa2cu3西和Bi2％ca2cu308具有最好的綜合超導性能，已經在工程項目中開始試用。我國超導材料研究在加工合成和組織控制方面處于國際先進行列。在Bi系長帶研究和Y系塊材制備技術上占有一定優勢。繼續尋找更高轉變溫度的超導材料，加強對氧化物高溫超導體的組織結構控制和成型方法研究，提高現有材料在磁場中的工程臨界電流密度，擴大和開拓應用領域，加強功能元器件制備工藝研究，是當前超導材料研究的主要任務。

三、材料設計、合成與加工成形技術

材料設計的設想始于20世紀50年代，其目的是淘汰傳統的“炒菜”法，按指定性能“定做”新材料，按生產要求“設計”最佳的制備和加工方法。物理學和化學的發展，特別是凝聚態理論、量子化學和化學成鍵理論的發展，使人們對材料的結構與性能，制備與加工之間的變化規律有了較深的認識，為材料設計奠定了理論基礎：計算機信息處理技術，尤其是人工智能、模式識別、知識庫和數據庫技術的發展，使物理、化學理論和大批雜亂的實驗資料溝通起來，使人們可以用歸納、演繹相結合的方式對新材料研究做出決策并提供行之有效的技術和方法，很多過去不能制備的人造材料，如超晶格、納米晶固體、亞穩相準晶、復合材料和一大批人工裁剪、縮合或聚合而成的高分子材料都是預先設計并制造出來的。現代意義上的材料的合成與加工，指的是按設計要求建立原子、分子和分子團的新排列，在所有尺度上，包括從原子尺度到宏觀尺度對結構進行控制，高效、經濟地制造材料和零件的過程。材料設計、合成和加工是制造和生產高質量、低成本產品的關鍵，是融合人類物質結構知識、技術進步與工程基礎科學的一個很大交叉領域。長期以來，不僅在中國，甚至包括美國等許多先進國家都把材料合成與加工看成是服務性的，缺乏應有的支持與關注，削弱了它與材料工程其它要素之間的聯系，在基礎研究機構和教育部門尤其如此，致使這一領域缺乏合格的科學家和工程師，出現了合成加工落后于基礎研究的局面，這種狀況應該得到盡快的改變和糾正。

四、結束語

在上一世紀里，世界的變化比過去任何時候都要大，其原因在于技術直接緊隨基礎科學的進步而發展，這為材料科學和技術的發展注入了強大的動力。在結構材料方面，除了繼續對傳統材料進行改造升級之外，應該特別重視發展耐高溫、抗腐蝕、高比強、高韌、高剛度新材料及復合材料：對于功能材料，應特別重視多功能，高集成度、高效率的信息功能材料；大力加強能源材料、超導材料和生物醫用材料的基礎研究和應用研究，擴大它們的應用領域；加強材料的設計、合成與加工的基礎研究和技術、裝備研究，把21世紀的材料科學與工程推進到一個新的水平。參考文獻：

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第二篇：冶金科學前沿結課論文

冶金工程科學前沿

講座作業

姓名：楊毛毛 學號：G20158235 班級：冶碩4班 學院：冶金與生態工程

目錄

第一部分概述.........................................................................................3 第二部分課程內容小結..........................................................................3

2.1 轉型發展情況下轉爐煉鋼生產技術進步（王新華）......................................3 2.2 中國鋼鐵冶金現狀與非金屬夾雜物研究（張立峰）.....................................4 2.3 煉鐵新技術及前沿（吳勝利）.........................................................................6 2.4 高品質特殊鋼大斷面連鑄關鍵技術和裝備開發與應用（張家泉）.............7 2.5 生物冶金（李宏煦）........................................................................................7 2.6 冶金流程工程理論及其應用（徐安軍）.........................................................9 2.7 鋁冶金技術現狀（薛濟來）...........................................................................10 2.8 金屬材料的強化以及高強鋼的開發（王福明）...........................................10 2.9 冶金固廢及二次能源利用新技術（郭占成）...............................................11 2.10 鋼鐵生命周期的集約化控制技術（李素琴）.............................................12 2.11 高爐煉鐵的若干前沿技術（張建良）.........................................................14 2.12 吹氬精煉鋼包內非金屬夾雜物去除機理探究（李京社）.........................16 2.13 電弧爐煉鋼復合吹煉技術的研究于應用（朱榮）.....................................17 第三部分課后感想...............................................................................19

第一部分概述

一個半月以來，通過對冶金工程科學前沿講座這門課程的學習，使我明白了本專業的重要價值和基礎地位。冶金技術就是從礦石中提取金屬和金屬化合物，然后用各種方法制成具有一定性能的金屬材料。從遠古時代以來，在銅金屬被提煉出來之后，人類的生產生活與金屬及其制品的關系就變得日益密切。在現代社會，人們的衣食住行更是離不開金屬材料，生產活動的工具與設施也都要使用金屬材料。可以說，沒有金屬材料便沒有人類今天的物質文明。

冶金工程為經濟提供強有力的生產資料保障，涉及的是商業性的應用，因此是一門實踐性很強的學科，她會不斷吸取自然科學，特別是物理學、化學、力學等方面的新成就，指導冶金生產技術向廣度和深度發展；在另一方面，冶金工程又以豐富的實踐經驗，反過來充實了上述學科的內容。雖然我國鋼鐵工業已取得了長足的發展，但還有許多類型的鋼鐵和金屬材料有待突破，因此加強對冶金前沿技術的研究對于國家戰略發展尤為重要。

下面對冶金工程科學前沿講座這門課程老師的部分講課內容和本人的觀后感想進行小結。

第二部分課程內容小結

2.1 轉型發展情況下轉爐煉鋼生產技術進步（王新華）

轉爐煉鋼作為目前最主要的煉鋼方法，其技術上的進步對我國煉鋼生產的發展有著巨大的推動作用。王新華老師主要從轉爐內部脫磷反應原理、新形勢下各國轉爐采取的不同生產工藝、優質汽車板的生產要求、保護渣卷入形成的缺陷以及底吹攪拌和雙渣法冶煉的優缺點等方面為我們介紹了我國轉爐煉鋼的現狀，在分析國內轉爐煉鋼技術現狀的基礎上又詳細闡述了轉爐煉鋼技術上的創新，分析討論了目前國內煉鋼生產中所存在的主要技術問題，并對今后我國轉爐煉鋼技術的進一步發展提出了一些建議。

目前國內轉爐濺渣護爐的基本經驗可概括為以下幾點：(1)根據冶煉鋼種和生產工藝的不同，選擇恰當的濺渣工藝；(2)提高氮氣壓力，優化濺渣工藝；(3)合理 選擇開始濺渣時機，實現爐襯的“零侵蝕”；(4)濺渣與補爐相結合，嚴格控制濺渣后轉爐爐型；(5)加強煙罩水冷爐口等設備的維護及檢修，延長其使用壽命。長壽復吹轉爐技術的開發成功，對煉鋼技術的發展有著深遠的影響，不僅降低了轉爐煉鋼成本，提高了作業率，還改變了轉爐操作制度，使我國煉鋼廠均不再采用“三吹二”或“二吹一”的生產模式，實現了“三吹三”，提高了轉爐生產效率。傳統觀點認為，提高轉爐供氧強度受爐容比限制，但采用以下技術有利于進一步提高供氧強度，從而使轉爐生產效率提高：(1)大幅減少渣量，對于少渣冶煉轉爐由于渣量減少可大幅提高供氧強度；(2)優化改進氧槍結構，提高噴槍化渣速度，減少熔池噴濺和避免產生大量FeO粉塵是大幅提高供氧強度的關鍵；(3)采用底吹強攪拌工藝，促進初渣熔化，實現渣鋼反應平衡，是提高熔池供氧強度的重要基礎；(4)采用計算機終點動態控制技術，實現不倒爐出鋼及提高出鋼口壽命，縮短出鋼時間，進而縮短轉爐輔助作業時間，也是提高轉爐生產效率的重要技術措施。

煉鋼作為鋼鐵生產的重要工序，對降低企業生產成本，提高產品質量等具有決定性影響。目前，轉爐煉鋼仍是世界上最主要的煉鋼方法，而中國相對便宜的勞動力，緊缺的廢鋼資源以及昂貴的電價等又進一步促進了我國轉爐煉鋼技術的發展。20世紀中期，氧氣轉爐煉鋼法的誕生不僅推動了煉鋼技術的進步，而且在其后的發展過程中也帶動了高爐大型化、連鑄及爐外精煉技術的發展，奠定了 現代鋼鐵生產工藝的基礎。進入21世紀以來，鋼鐵工業的發展面臨著嚴峻挑戰，鋼鐵產能過剩，導致鋼材價格下降，殘酷的市場競爭將使一些落后的鋼鐵廠倒閉，同時鋼鐵工業的發展也受到資源、環境等因素的限制，原、燃料漲價也不斷壓縮鋼鐵廠的利潤空間。面對挑戰，鋼鐵企業必須努力發展高效生產工藝，降低生產經營成本，提高產品質量并大力推廣清潔生產工藝和節能新技術，只有這樣才 可能在激烈的市場競爭中立于不敗之地。

2.2 中國鋼鐵冶金現狀與非金屬夾雜物研究（張立峰）

潔凈鋼已廣泛用于汽車、家電、食品工業及至海洋結構、耐酸管線以及在嚴格條件下的其它某種用途。關于潔凈鋼的概念，E.K.Holappa認為有兩點：顧名思義一是鋼中雜質要超低量，即鋼中S、P、O、N、H甚至包括C應超低量，二是嚴格控制鋼中非金屬夾雜物的數量和形態。潔凈鋼的概念應隨工藝的發展，鋼的級別和用途而異。2.2.1 鋼中氧的控制

控制鋼中氧的方法甚多，其重點之一是防止鋼水二次氧化。首先是防止出鋼過程中高FeO、MnO的爐渣帶入鋼包。有人提出兩種解決辦法：一是提高渣中(MgO)含量到10%；二是提高CaO/SiO2到5以上，這樣可使轉爐渣中(TFeO)含量降到 13%～14%，此外，并使用機械擋渣法，如擋渣球，擋渣帽等。2.2.2 鋼中氮的控制

當壓力為1mbar時，N2在鋼中的溶解度為14×10-4%，鋼中[N]是難于去除的，一是因為氮在鋼液中擴散系數小，反應速度慢；二是在煉鋼出鋼到連鑄過程中吸氮常常發生。因此精煉之前鋼中氮盡量低；此外應盡量減少吸氮來源。入爐鐵水比與吹煉終點[N]含量有一定關系，全鐵水煉鋼是十分重要的。鋼中氮主要通過煉鋼初期 CO的沸騰排出，轉爐吹煉后期，CO氣體減少，表面氣體壓力大大降低，鋼液將從大氣中吸氮，為解決這個問題有人指出，此時添加白云石以產生大量的CO2氣體，形成一個正壓層來阻止鋼液從大氣中吸氮。2.2.3 鋼中硫的控制

鋼中的線性硫化物是裂紋源而使產品易于斷裂，對于中厚板易于產發SSC裂紋和HIC裂紋。當鋼中[S]>0.025%時，連鑄坯產生裂紋的傾向性大為增加，[S]低則有很好的抗層狀斷裂的能力，所以對鋼中[S]的要求一向十分嚴格。脫硫主要是鐵水預脫硫。預脫硫鐵水應強調：高爐鐵水[S]盡量低，處理后強強調扒渣，防止回硫。鐵水預脫硫最好水平是把[S]脫至10×10-4%；此外是爐外精煉脫硫。爐外精煉脫硫應注意三點：鋼液及渣中氧含量要低；使用高堿性渣；鋼包混合要均勻。爐外精煉脫硫的方式有出鋼過程脫硫、鋼包吹Ar攪拌脫硫、RH處理脫硫。脫硫劑則主要以CaO+CaF2為主，E.T.R.Jones還提出了Mg基熔劑脫硫的概念。

2.2.4 鋼中磷的控制

鋼中[P]過高，在凝固時會嚴重偏析而導致產品脆裂。高爐是不能脫磷的，高爐出來的鐵水一般在700～1000×10-4%之間。脫[P]需要高氧位、高堿度渣、低溫、攪拌條件好。鋼中[P]的除去一般有三種方式：一是鐵水預處理脫[P]，這在日本已經開始使用，脫磷后[P]可達100～180×10-4%；二是轉爐或電爐精煉脫[P]，脫磷是在煉鋼初期氧化脫碳過程的同時進行吹煉終點；三是爐外精煉脫磷：鋼包中脫磷可以達到[P]<30×10-4%的水平。一些廠家，在出鋼過程中以“CaO+ CaF2+鐵礦石”為脫磷劑脫[P]，達到了鋼中[P]20～30×10-4%的水平。2.2.5 鋼中氫的控制

鋼中[H]含量過多，易于產生氫發裂和白點，導致鋼的嚴重缺陷。有關研究得出結論，若鋼中[S]<10×10-4%，則[H]<1×10-4%。當壓力為1毫巴時，氫氣在鋼中溶解度為0.91×10-4%。實際上，通常要求鋼中[H]<2×10-4%。為了達到此目標，保持鋼液處于非常低的壓力是非常重要的。脫[H]主要靠轉爐煉鋼初期通過CO的激烈沸騰脫氫和RH處理過程中脫氫。其余各階段均是增氫的，所以脫[H]的重點在于防止脫氣處理后連鑄過程各階段的增氫，應該嚴格控制渣成分和狀態。由于造渣劑，合金料的潮濕以及新砌中間包未干，大氣吸入所引起的增氫等等。

2.3煉鐵新技術及前沿（吳勝利）

吳勝利老師主要圍繞鋼鐵工業的地位及其存在問題、煉鐵生產現狀及面臨的新挑戰、煉鐵工藝節能減排的技術方向、鐵礦資源高效使用原理及技術以及資源環保型煉鐵工藝研發動向等角度并采用了大量的最新宏觀數據向我們介紹了煉鐵工藝的主要問題：

1、節能減排問題：煉鐵工序能搞占鋼鐵企業能耗的70%左右，SOX，NOX等總量大、濃度低（捕捉困難）；

2、鐵礦資源問題：鐵礦資源對外依存度高達70%，資源劣質化趨勢明顯；

3、鋼鐵企業處于絕對低價位而虧損壓力大，煉鐵成本占鋼鐵生產成本的2/3。鐵礦石原礦含鐵品位低，平均含鐵量僅為31.30%，比世界鐵礦石平均品位低12個百分點，且貧礦約占儲藏總量的97.7%，按金屬鐵量計算，我國鐵礦石資源僅占世界的6%。雖然經過選礦工序，可以將精礦的含鐵品位提高至60%以上，但“剝采比”和“選礦比”高，前者接近3，后者約為2.6，生產1噸成品精礦需要完成約8噸的采剝總量，鐵礦生產成本高。鐵礦石類型復雜，多組分共生或伴生的復合礦多給選礦和冶煉工藝帶來一定的困難。國外鐵礦石儲量為1542億t，基礎儲量為729億t，鐵金屬儲量基礎為1592億t。按原礦儲量多少排序有：烏克蘭、俄羅斯、澳大利亞、巴西、哈薩克斯坦、美國、印度、委內瑞拉、瑞典、伊朗、加拿大、南非、毛里塔尼亞、墨西哥。鐵的儲量多少排序有：俄羅斯、澳大利亞、巴西、印度、哈薩克斯坦、委內瑞拉、瑞典、美國、加拿大、伊朗、南非、毛里塔尼亞、墨西哥。煉鐵生產是鋼鐵工業重要環節，對于“鋼鐵比”高的我國而言，煉鐵工序必不可少。煉鐵不僅為煉鋼提供原料，而且是整個鋼鐵企業能源（煤氣）平衡的最重大貢獻者。

2.4 高品質特殊鋼大斷面連鑄關鍵技術和裝備開發與應用（張家泉）

2005年項目立項之初，高品質特殊鋼大斷面產品全球短缺、生產工藝多為傳統模鑄工藝，高端產品質量和產量無法滿足使用要求。目前生產大斷面鑄坯的首選工藝為全弧形連鑄，該工藝具有產量高，成本低，質量穩定的特點。當時的高品質特殊鋼大斷面連鑄存在著一系列的技術難點：初期傳熱和凝固控制難度大；中心易產生疏松和偏析，裂紋傾向大；鑄坯下滑力大，矯直與過程控制難；鋼種差異性大，工藝復雜。

通過十余年的持續攻關創新，建立了大斷面特殊鋼連鑄內部疏松和成分偏析控制理論與方法創新提出來了鋼水注流動量與凝固過熱度強化好散理論，開發出旋流澆鑄工藝技術，建立了連鑄電磁流體-熱-溶質傳輸耦合模型，解釋了連鑄過程宏觀偏析形成與分布規律，奠定了大斷面連鑄工藝與產品內部均質性控制的理論基礎；解決了特殊鋼大斷面連鑄生產與熱裝過程裂紋控制難題，開發出大斷面小曲率、超弱冷和高溫低應變連鑄矯直技術，以及下線控溫熱裝等成套先進工藝，為消除特殊鋼大斷面連鑄與熱裝過程裂紋提供了可靠技術保障，首創世界最大規格全弧形特殊鋼連鑄裝備，并建立了基于CAE的鑄機設計規范；開發了大斷面高品質特殊鋼連鑄化生產成套工藝與專有技術。本項成果打破了國外技術壟斷，引領了大斷面特殊鋼連鑄化生產方向。

隨著大斷面連鑄產品的推廣應用，不僅給各個單位和企業帶來了可觀的經濟效益，縮短了下游制造業的加工流程，形成了高效低成本的新產業鏈，促進了我國鋼鐵行業結構調整和產品優化升級，還有力地推動了國家清潔能源行業的發展。

2.5生物冶金（李宏煦）

生物冶金技術，又稱生物浸出技術，通常指礦石的細菌氧化或生物氧化，由自然界存在的微生物進行。這些微生物被稱作適溫細菌，靠無機物生存，對生命無害。這些細菌靠黃鐵礦、砷黃鐵礦和其他金屬硫化物如黃銅礦和銅鈾云母為生。適溫 細菌和其他細菌通常生活在因硫氧化而產生的酸性環境中，如溫泉、火山附近地區和富含硫的地區。

由澳大利亞一家公司培養的適溫細菌最早是在西澳的一礦山中發現的，在含硫的酸性環境中，在高溫條件下對可溶性金屬有很好的聚積作用。適溫細菌和其他“靠吃礦石為生”的細菌如何氧化酸性金屬的機理不得而知。化學和生物作用將酸性金屬氧化變成可溶性的硫酸鹽，不可溶解的貴金屬留在殘留物中，鐵、砷和其他金屬，如銅、鎳和鋅進入溶液。溶液可與殘留物分離，在溶液中和之前，采取傳統的加工方式，如溶劑萃取，來回收賤金屬，如銅。殘留物中可能存在的貴金屬，經細菌氧化后，通過氰化物提取。

常規冶金技術在品位低的礦物加工過程中，成本比較高，污染非常大，使用生物冶金技術，通俗的講就是用含細菌的菌液進行浸泡，這些微生物大多是一些化能自養菌，它們以礦石為食，通過氧化獲取能量，這些礦石由于被氧化，從不溶于水變成可溶，人們就能夠從溶液中提取出礦物。

微生物浸礦是指用含微生物的溶劑從礦石中溶解有價金屬的方法。用微生物處理的礦石多為用傳統方法無法利用的低品位礦、廢石、多金屬共生礦等。微生物浸礦過程機理的研究已有很長的歷史，在細菌的生長、硫化礦分解等方面已有較深刻的認識。細菌浸礦過程是細菌生長及包括化學反應，電化學、動力學現象的硫化礦氧化分解的復雜過程。2.5.1 微生物浸礦工藝

包括堆浸法、地浸法、槽浸法以及攪拌浸出法等。2.5.2 生物濕法冶金

生物濕法冶金是一種很有前途的新工藝，它不產生二氧化硫，投資少，能耗低，試劑消耗少，能經濟地處理低品位、難處理的礦石。目前，這種方法仍處于發展之中，它還必須克服自身的一些局限性，如反應速度慢、細菌對環境的適應性差，超出了一定的溫度范圍細菌難以成活，經不起攪拌，等等。2.5.3 生物浸出

生物浸出是指利用細菌對含有目的元素的礦物進行氧化，被氧化后的目的元素以離子狀態進入溶液中，然后對浸出的溶液進一步進行處理，從中提取有用元素，浸渣被丟棄的過程。如細菌對銅、鋅、鈾、鎳、鈷等硫化礦物的氧化，即屬于生物浸出。2.5.4 尾礦現狀 當前，我國鐵尾礦的排放量增長迅速，堆存量日益增大。據統計，1949-2009年，全國鐵尾礦排放量大約為62億t。據不完全統計，目前我國累計堆存的鐵尾礦量高達50億t左右，而且隨著鐵尾礦排放量的提高，其堆存量日益增大。2010年我國大宗工業固體廢棄物綜合利用率在40%左右，其中粉煤灰的綜合利用率為68 %煤研石的綜合利用率為61%，冶煉渣的綜合利用率為60 %，相比之下尾礦的綜合利用率大大滯后，僅為14%，尤其鐵尾礦的利用率更低為10%以下，與發達國家綜合利用率為60%相比還存在很大的差距。

2.6 冶金流程工程理論及其應用（徐安軍）

通過鋼鐵流程的優化和物質流、能量流、信息網絡集成構建，對鋼鐵工業長流程和短流程關鍵界面匹配、二次能源高效轉化、低品質余熱回收利用、低碳綠色制造、鋼鐵鑄造流程三個功能價值提升等模式優化與關鍵技術深度開發。實現鋼鐵材料與其流程的高效化、綠色化制造。高品質特殊鋼生產應用與關鍵技術

特殊鋼新型強韌化機制與高可靠長壽命機理；耐高溫、應力、腐蝕等服役環境適應性材料設計技術；高潔凈度冶煉、夾雜物精確控制、均質化與組織精細化控制、精確成型與加工等產品質量穩定控制技術；低成本制造及簡化流程技術等關鍵技術。

高性能耐蝕鋼制造關鍵技術

基于產品全生命周期概念的材料設計方法，研發不同腐蝕機理的耐蝕鋼合金成分設計、冶煉、連鑄、控軋控冷、焊接、機械加工等技術，形成具有我國自有知識產權的耐蝕鋼材料體系。低品位難選礦綜合選別和利用技術

低品位難選鐵礦石磨礦-重磁-反浮選技術；釩鈦磁鐵礦綜合利用技術；尾礦細磨-選別綜合再利用技術；復雜難選鐵礦石流態化（閃速、流化床、懸浮焙燒）-磁選關鍵技術；弱還原氣氛形成及控制技術；易氧化粉料冷卻和余熱利用技術及裝備。鋼鐵制造流程余熱減量化與深度化利用技術 2.7 鋁冶金技術現狀（薛濟來）

本部分薛老師主要對鋁冶金的生產工藝流程、其技術發展以及目前世界上各國家的前沿技術進行了簡要介紹，并仔細的分析了我國與美日等國家在輕金屬冶金前沿技術領域的差距以及存在的一些問題。

金屬鋁是性能優異、用途廣泛、關聯度大的基礎輕金屬材料，在國民經濟發展中具有不可替代的重要作用。它具有密度小、塑性高、優良的導電導熱性和抗蝕性等優點，而大量應用于農業、輕工業、軍事工業、交通運輸業和航空航天等領域。目前世界上鋁的冶煉主要采用冰晶石氧化鋁熔鹽電解法煉鋁工藝，然而該法所存在的問題長期以來未能從根本上得到解決，其他煉鋁新工藝的探索研究從未停止過。近些年來，人們對常壓碳熱還原法煉鋁研究較多，然而該法需在2000攝氏度以上才能將金屬鋁還原，且產物金屬鋁與渣相難以分離，最終得到鋁的合金。而氧化鋁真空碳熱還原氯化法煉鋁作為一種新的煉鋁法，理論上真空條件可降低生成金屬鋁的熱力學溫度，工藝流程短，設備簡單，且產物金屬鋁與渣相容易分離。

氧化鋁真空碳熱還原氯化法煉鋁過程分三步進行:

1、氧化鋁碳熱還原過程(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、低價氯化鋁AlCl(g)低溫歧化分解過程(50-200 Pa，低于933 K)，3AlCl(g)= 2Al+ AlCl3(g，s)2.8金屬材料的強化以及高強鋼的開發（王福明）

王福明老師首先向我們介紹了鋼鐵材料將向著高強化、純凈化以及均勻化（成分，組織等），實現長壽化，達到節能減排的發展方向，并通過合金化和熱處理工藝等來實現強韌化（固溶強化、第二相強化、相變強化以及細晶強化，從而實現將金屬學、冶金學與鋼鐵材料研發、品質提高、生產工藝優化等聯系起來。2.8.1 金屬材料的強化機理

金屬材料塑性變形的微觀原理是存在位錯運動

1、位錯是實際晶體中存在的真實缺陷

2、位錯在作用力τ的作用下享有的滑移，最終移除表面而消失。工程結構材料主要在彈性范圍內使用，因此，流變應力的重要性更為突出； 流變應力組成

（1）抑制位錯源開動的應力，稱之為源硬化。

（2）阻力是錯位開始運動之后才起作用的，對位錯的運動起妨礙的作用，稱之為摩擦阻力。

強化金屬材料的思路

點陣阻力：移動位錯使它從一個平衡位置滑移到下一個平衡位置之間的位壘所需要的力，也就是在完整晶體中運動時所受的摩擦阻力；點陣阻力對組織部敏感，它的大小主要決定于鍵合強度和點陣類型；共價鍵的點陣阻力最高，成為位錯運動主要障礙；對于金屬鍵結合的晶體，點陣阻力小，不是主要妨礙，可忽略；除點陣阻力外，金屬材料中位錯運動阻力是隨組織變化而大幅度變化的。提高金屬材料強度的方法是阻止金屬晶體中位錯的運動，設法在金屬中引入大量的晶體缺陷，大大增加位錯之間，位錯和其他晶體缺陷之間的交互作用，從而阻礙位錯的運動，導致金屬抗變形能力大大提高。這就是通常強化的思路和方法。2.8.2金屬材料強化的方法

1、形變強化

2、固溶強化

3、分散強化

4、晶界強化

5、相變強化 2.8.3超低碳貝氏體鋼 為達到超細化要考慮：

1、充分擴大的非再結晶區溫度范圍；

2、變形后有很快的應變誘導析出；

3、冷卻時在貝氏體相變開始前形成較多針狀鐵素體；

4、鋼種高強化后仍有很好的韌性和可焊性；

2.9冶金固廢及二次能源利用新技術（郭占成）

超重力技術是強化多相流傳遞及反應過程的新技術，上個 世紀問世以來，在國內外受到廣泛的重視，由于它的廣泛適用性以及具有傳統設備所不具有的體積小、重量輕、能耗低、易運轉、易維修、安全、可靠、靈活以及更能適應環境 等優點，使得超重力技術在環保和材料生物化工等工業領域中有廣闊的商業化應用前景。

溶劑 焦煤 超重力除塵 鋼水精煉 共生礦冶煉渣 二次超重力鑄造 連鑄 軋機 產品 燒結機 高爐 焦爐 轉爐 冶煉 產品深加工--電鍍，電泳 焦化廢水處理 鋼渣處理： 分離金屬鐵 富集鎂酸鈣 富集磷酸鈣 酸化與熱回酸洗液-電化學處理 傳統流程技術進步—超重力冶金

超重力工程技術的基本原理是利用超重力條件下多相流體系的獨特流動行為，強化相與相之間的相對速度和相互接觸，從而實現高效的傳質傳熱過程和化學反應過程。超重力工程技術是一項突破性地強化“三傳一反”過程的新技術，是適用于能源、材料、石油、化工、環境、生物等多個部門并可帶來巨大經濟效益和社會效益的新技術。獲取超重力的方式主要是通過轉動設備整體或部件形成離心力場，涉及的多相流體系主要包括氣-固體系和氣-液體系。

CaseWesternReserve大學的N.C.Gardner教授從1984年開始，先后在Norton公司，Dow公司支持下對煙氣脫硫和聚和物脫單體進行研究。將超重力技術與冶金工業運用在一起將會是打開一種新的局面。

2.10鋼鐵生命周期的集約化控制技術（李素琴）

2.10.1 研究背景

綠色冶金方興未艾以及環境生態問題已經越來越嚴重，是我們今天研究問題的重要方向。

李素琴老師首先從身邊的問題說起，給我們介紹了霧霾的產生原因：霧霾，顧名思義是霧和霾，但是霧和霾的區別很大。空氣中的灰塵、硫酸、硝酸等顆粒物組成的氣溶膠系統造成視覺障礙的叫霾。霾就是灰霾（煙霞），空氣中的灰塵、硫酸、硝酸、有機碳氫化合物等粒子也能使大氣混濁。將目標物的水平能見度在 1000－10000米的這種現象稱為輕霧或靄（Mist）。形成霧時大氣濕度應該是飽和的（如有大量凝結核存在時，相對濕度不一定達到100%就可能出現飽和）。由于液態水或冰晶組成的霧散射的光與波長關系不大，因而霧看起來呈乳白色或青白色和灰色。

鋼鐵工業的生產過程是化學、物理的變化過程，對環境污染嚴重，被列為污染危害最大的三大部門（冶金、化工和輕工）、六大企業（鋼鐵、煉油、火電、化工、有色金屬冶煉和造紙）的首位。環境污染主要反映在氣、水、渣三個方面。廢氣主要是從燃燒系統排出的。污染過程很復雜，污染也是多方面的，有毒成分主要有二氧化硫、一氧化碳、硫化氫、烴、粉塵等。附近居民受二氧化硫的影響易引起慢性呼吸道系統的病癥。廢水主要有焦化廠的廢水，它含有酚、氰化物、氯化物和硫化物等有害物質。廢水就地浸透污染地下水；排入江河、湖泊則污染地面水，使生活飲用水和水生生物含有害物質，對人體引起不良后果。2.10.2 轉型升級新思路

面對鋼鐵污染的嚴重形式我們必須轉型升級新思路，遵循循環經濟理念，依據工業生態學的原理，進行鋼鐵工業的生命周期管理集約化技術控制，延伸產業鏈，帶動生態服務也發展，實現資源利用的最大化，污染排放的最小化。

采用生態重組的手段，從微觀、中觀和宏觀角度入手進行物質的集成，能量的集成，水系統的集成，技術的集成以及設施的集成與共享，降低資源，能源的消耗，減少萬元GDP的排放量，開發環境友好型產品，帶來經濟效益的同時，提高環境效益和生態效益。

1、源頭——微觀層次

通過改變化學產品或者過程的內在本質來減少或消除有害物質的使用與產生；設計或重新設計化學物質的分子結構，使其具備所需的特性有避免或減少有毒基團的使用與產生；高選擇化學反應，減少副產品，甚至達到原子的經濟性，實現零排放。

2、生命周期管理

一種產品從原料開采開始，經過原料加工，產品制造，產品包裝，運輸和銷售，然后由消費者使用，回用和維修，在最終循環或作為廢棄處理，這一整個過程稱為產品的生命周期，期間進行全過程管理叫做生命周期管理。

3、集約化控制 鋼鐵工業的集約化控制是指在以資源優化配置為原則，以社會福利最大化為目的，組織結構高度集中，大，中，小企業共同互利共生，使鋼鐵工業實現可持續發展的過程。

將具有某種共同特性的企業構成集合或系統，進行結構優化和產品優化，實現優勢互補，增強活力及市場競爭力；采用循環連接技術進行資源優化配置，提高資源利用效率和勞動效率，增加產出；在集約型發展方式下，依靠技術進步和技術創新以及職工素質培養和生產力合理組織和配置，實現和持續發展。2.10.3結語

可以考慮海洋以及軍工產業對鋼鐵的需求方向，新型城鎮化和工業的消費要求，京津冀一體化，北京第二機場用鋼以及建材需求以及出口產品結構與區域布局，生產高附加值鋼種。上下游產業鏈的延伸，包括鋼鐵，渣，塵，尾礦與焦化等，實現高附加值產品開發，帶來更大經濟效益。

脫硫，脫氮以及除塵的高效新技術開發，能源診斷技術與節能技術的開發以及綠色水處理技術研發等集成與優化，會大大降低污染物的排放，帶來經濟利益的同時，帶來生態效益和社會效益。

鋼鐵工業生態化的轉型是必然趨勢。

2.11高爐煉鐵的若干前沿技術（張建良）

張建良老師主要為我們簡要介紹了高爐煉鐵前沿問題，高爐作為鋼鐵企業流程的基礎步驟，對于鋼鐵冶金來說至關重要。張老師主要從中國煉鐵情況與發展形勢；高爐噴吹固體燃料；高爐系統中的有害元素；鋼鐵廠的粉塵處理幾個方面開啟了他的講座課程。

2.11.1 中國煉鐵情況與發展形勢

中國煉鐵的發展情況及形勢大體沒有變化，2014年中國生鐵產量7.11億噸，而世界的生鐵產量11.79億噸。我國鋼鐵生產最多的四個省份，分別是河北，山東，江蘇以及遼寧。鋼鐵對環境的影響已然很嚴峻。總結起來大致分為三個問題，資源問題，環境問題和市場問題。目前中國的鋼鐵需要不斷創新，注重資源環保，追尋綠色低成本之路。2.11.2 高爐噴吹固體燃料

國內外固體燃料發展急劇加速，主要的固態燃料依然是煤粉，焦粉，碳質粉 塵；液態燃料主要是重油，柴油以及煤焦油；氣態燃料主要是天然氣，焦爐煤氣，高爐循環煤氣。其中：煤粉分為煙煤、無煙煤、貧瘦煤、褐煤；碳質粉塵分為高爐除塵灰、焦化除塵灰、轉爐除塵灰；煤化工半焦分為蘭炭、提質煤；城市廢棄物主要包括廢塑料、廢輪胎等。

國內噴吹固體燃料的熱點技術主要有：高爐經濟噴煤比的探索、高爐煤粉有效發熱值、煤化工半焦用于高爐噴吹、高比例低階煤高爐噴吹、生物質用于高爐噴吹。

中國高爐噴吹固體燃料的發展方向：

1、合理采購噴吹煤，優化噴煤結構。

2、結合冶金條件探索經濟噴煤量。

3、繼續拓展高爐噴吹資源。

4、研發生物質、城市廢棄物噴吹工藝。

5、努力提高煤粉燃燒速率。2.11.3 高爐系統中的有害元素

1、堿金屬：增堿后焦炭的強度降低，堿金屬能提高焦炭的CRI，強化焦炭的氣化反應，是焦炭反應后強度急劇降低而粉化，弱化焦炭骨架作用。

2、鋅：侵蝕爐襯，高爐結瘤，破壞鐵礦石和焦炭冶金性能，燒損風口等冷卻設備等。

3、鉛：在高爐中幾乎被全部還原，由于密度高達11.34t/m3，故沉積于死鐵層之下，易破壞爐底磚縫，有可能會造成爐底燒穿。2.11.4鋼鐵廠粉塵處理

含鐵塵泥主要來源于冶煉、軋制等各工序的除塵和廢水處理工藝，一般TFe含量為30%~70%。粉塵主要分一下幾類：鋼鐵工藝中的粉塵主要有：原料準備基塵，燒結、球團塵泥，高爐塵泥，煉鋼塵泥，軋鋼塵泥。按照鐵含量可以分為:低含鐵塵泥（TFe < 30%），中含鐵塵泥（TFe = 30~50%），高含鐵塵泥（TFe >50%）。按照固定碳含量可分為：低碳含鐵塵泥（FC<2%），中碳含鐵塵泥（FC=2~50%）以及高碳含鐵塵泥（FC>50%）。按照Zn元素含量可分為：低鋅含鐵塵泥（Zn<1%），中鋅含鐵塵泥（1%≤Zn≤8%），高鋅含鐵塵泥（Zn >8%）。按照堿金屬含量可分為：低堿含鐵塵泥（K2O+Na2O <0.5%），中堿含鐵塵泥（K2O+Na2O =0.5~1%）以及高堿含鐵塵泥（K2O+Na2O >1%）。

鋼鐵廠處理灰塵的方法主要分為：干式除塵法，以及濕式除塵法。冶金含鐵塵泥的利用方法一般分為四類：燒結球團法作煉鐵原料、煉鋼粉塵作煉鋼化渣劑、直接還原處理、濕法處理工藝。2.12吹氬精煉鋼包內非金屬夾雜物去除機理探究（李京社）

2.12.1 研究背景

高品質鋼的生產過程中，非金屬夾雜物的含量對其影響非常大，大大減少非金屬夾雜物的含量可以加強鋼的質量。李老師向我們介紹了鋼包底吹氬技術，通過這項技術來提高鋼水純凈度，以往研究將其過程的限制環節為氣泡作為促進夾雜物上浮的主要因素。吹氬鋼內在汽泡的驅動下鋼液的平均上升速度的數量級可達0.1m/s，同時，尺寸小于100um的夾雜隨鋼液的跟隨性好，若以此速度上浮，將會在短時間內達到鋼渣界面去除，而實際上電磁攪拌鋼包內夾雜物的去除效果并不亞于吹氬操作。因此，氣泡作為吹氬鋼包內去除夾雜物的主要影響因素還有待商榷。而若夾雜物上浮是去除的限制環節，則隨吹氬量增加，底吹氬鋼包內的鋼液上升速度越大，越有利于夾雜物的上浮去除。但實際情況并非如此，夾雜物的去除效果與吹氬量的選擇之間存在十分重要的關聯，導致實際操作中準確選擇最優氣體用量存在困惑。在此研究背景下，提出了用物理模擬方法對鋼包底吹氬去除夾雜物過程進行了探討，以揭示吹氬量對夾雜物去除過程作用機理的影響規律，為底吹氬鋼包中提高鋼液潔凈度的操作優化提供依據和指導。2.12.2 實驗思想

夾雜物的去除過程主要包括上浮和穿過鋼渣界面兩階段，吹氬量不僅決定鋼液上浮速度，同時也極大影響鋼渣界面行為。為了深入研究理解吹氬量對這兩個階段的影響規律，選擇5個跨度大的氣量，即0.05Nm3/h、0.25 Nm3/h、0.35 Nm3/h、0.45 Nm3/h、0.55 Nm3/h來依次實驗測定。2.12.3 實驗結果與分析

隨著吹氬量增大，鋼包內鋼液循環流速增大，氣泡直徑增加，同時鋼渣界面的形狀也發生顯著變化。循環流速和氣泡尺寸對夾雜物的上浮過程產生重要影響，而鋼渣界面行為對夾雜物被頂渣吸收去除過程有重要影響。上浮與被頂渣吸收均是夾雜物去除過程的重要環節。

若夾雜物上浮是其限制環節，則氣泡尺寸和鋼液上升速度將是關鍵因素；若頂渣吸收是其限制環節，則鋼渣界面行為是其考慮的重要因素。

吹氬量的選擇要兼顧夾雜物的上浮和被頂渣吸附的過程。吹氬量過小時，夾雜物與頂渣接觸時間長，有利于夾雜物穿越鋼渣界面，但夾雜物上浮達到界面時間長，影響其去除效果，此時夾雜物上浮是其去除過程的限制環節。吹氬量過大 時，夾雜物與頂渣接觸幾率增大，與頂渣接觸時間變短，降低了夾雜物去除效果，鋼渣界面的穿越成為了夾雜物去除過程的限制環節。實際生產過程中，可通過控制頂渣和夾雜物的物理性質來促進夾雜物穿越鋼渣界面，從而改善其去除效果。

2.13 電弧爐煉鋼復合吹煉技術的研究于應用（朱榮）

2.13.1 研究背景

電弧爐煉鋼是主要煉鋼方法之一，具有流程短，節能環保等優點。近年國內電弧爐受廢鋼資源緊缺及電價高等影響，生產成本偏高，市場競爭力弱。通過配加鐵水，形成廢鋼和鐵水為主的多元爐料結構。但傳統電弧爐冶煉熔池攪拌弱，動力學條件差，造成爐內物質和能量傳輸慢，抑制了煉鋼反應的快速進行。對廢鋼加鐵水為主要原料的電弧爐冶煉研究國外文獻鮮有報道；從國外引進相關裝備在國內使用時大多水土不服。國內外研究者嘗試采用電弧爐底吹攪拌技術改善上述問題，但均因底吹安全及壽命等技術原因難以實現工程化。2.13.2 研究目標

1、技術難點

（1）爐料結構復雜，原料成分波動大；（2）供氧方式單一，供氧強度難提高，氧氣利用率低；（3）底吹元件壽命低，不能與爐役同步；（4）供電與供氧如何匹配，能量利用不合理。2007年，為解決以上技術難題，提出并著手開發 “電弧爐煉鋼復合吹煉技術”。

2、研究目標

通過對傳統冶煉工藝進行創新，降低電弧爐煉鋼時原料、能量消耗，提高鋼水質量、氧氣利用率和生產效率，實現高效、優質、環保、低成本生產目標，使我國電弧爐煉鋼技術經濟指標達到國際先進水平。2.13.3 研究內容

1、電弧爐煉鋼熔池攪拌強度研究

探明了氧氣射流、電弧磁場和底吹流股對熔池攪拌強度的耦合規律，確定了爐內各區域的攪拌速度，并獲得影響熔池攪拌速度關系式。滿足了不同爐型、爐料結構及冶煉過程對熔池攪拌強度的要求。

2、集束射流技術的拓展應用（1）爐壁模塊化噴吹技術 研發了爐壁噴吹模塊技術，包括集數供氧、噴吹燃料及粉劑等多個單元，具備助熔、脫碳等模式，滿足多種工藝要求。實現了粉劑噴吹的動態切換，滿足泡沫渣、脫磷及控制鋼水過氧化等要求。（2）爐頂集束供氧噴吹技術和埋入式供氧技術

針對高鐵水比的多元爐料，首次開發應用了電氧切換的爐頂集束供氧噴吹技術，提高了供氧效率，改蓋了熔池攪拌強度。首次開發了雙流道埋入式吹氧噴粉工藝，有效地控制了鋼水過氧化，進一步提高了脫磷效果，供氧噴吹裝置與爐齡同步。

3、電弧爐煉鋼安全長壽底吹技術

采用等靜壓成型技術，生產出具有高透氣性、耐高溫、抗熱震及剝落的電弧爐底吹透氣元件。開發了滿足不同爐型及爐料結構的底吹參數控制模塊，保證了底吹攪拌效果。開發了電弧爐底吹攪拌安全控制系統，實現了電弧爐底吹壽命與爐齡同步；底吹爐齡壽命超780爐，達到世界領先水平。

4、復合吹煉技術的工程化應用

研發出電弧爐煉鋼復合吹煉工藝的控制模型及成本控制軟件，保證的冶煉的穩定、降低了生產成本；建立了電弧爐煉鋼脫碳和溫度預報模型，實現了終點碳和溫度預報，碳命中率83.7%（±0.030%），溫度命中率84.0%（±10℃）；建立了“供電-供氧-脫碳-余熱”能量平衡系統，解決了復合吹煉條件下電弧爐生產和余熱回收的協調運行。

2014年該技術被中國金屬學會列為“冶金與新材料產學研協調創新平臺”重點推廣項目，本項目豐富了電弧爐煉鋼技術，推動了冶金科學及相關技術的進步。

第三部分課后感想

冶金行業作為國民經濟重要生產部門，使得冶金工程專業具有良好的發展前景。舉一個比較有代表性的例子。我國是一個產鋼大國，每年的鋼鐵總產量位于世界前列。鋼產量的指標，當然可以作為衡量一個國家經濟發展水平的重要參數，但產量高并不意味著我們就是鋼鐵冶煉的強國。因為，每年我們還要進口不少特種鋼材。在特種鋼材冶煉技術上同先進國家的差距，表明我們冶金工程的發展水平并不高。要改變這種狀況，促進國家從產鋼大國變為鋼鐵強國，就要加大冶金技術人才的培養。所以，冶金工程具備很大的發展潛力。作為北京科技大學的研究生，國家未來冶金的棟梁之才，我們一定要把握住這個機會，為國家的冶金技術貢獻力量，實現自己的人生價值。

第三篇：科學誠信結課論文

科學道德與學術誠信

科學誠信的思考

摘要：科學誠信是科學研究過程中永恒的道德準則，是科研主體從事科研活動應該遵守的基本價值。科研不斷行為破壞科研活動秩序，削弱科研創新能力。造成國家競爭力下降。本文通過對一些科研工作造假等案例的分析，闡述科研不端行為在科學研究中的危害乃至對整個社會的不良影響，強調科學誠信在科學發展中的重要性，以及對世界與社會進步的意義，并從社會的角度進行思考。

關鍵詞：科學誠信 學術不端行為 學術道德 制度建設

學術研究是由人來做的，像人類的其他行為一樣，學術研究會出現種種錯誤。這些錯誤大體上可以分為三類：一類是限于客觀條件而發生的錯誤。這類錯誤難以避免，也難以覺察，隨著科學的進步才被揭示出來的，犯錯誤的科研人員沒有責任，不該受到譴責。一類是由于馬虎、疏忽而發生的失誤。這類錯誤本來可以避免，是不應該發生的，但是犯錯者并無惡意，是無心造成的，屬于“誠實的失誤”。犯錯者應該為其失誤受到批評、承擔責任，但是是屬于工作態度問題，并沒有違背學術道德。還有一類是學術不端行為。這類錯誤本來也可以避免，但是肇事者有意讓它發生了，存在主觀惡意，違背了學術道德，應該受到輿論譴責和行政處罰，乃至被追究法律責任。

學術不端行為是指違反學術規范、學術道德的行為，國際上一般用來指捏造數據(fabrication)、竄改數據(falsification)和剽竊(plagiarism)三種行為。但是一稿多投、侵占學術成果、偽造學術履歷等行為也可包括進去。學術不端行為在世界各國、各個歷史時期都曾經發生過，但是像中國當前這樣如此泛濫，嚴重到被稱為學術腐敗的地步，卻是罕見的。這不僅表現在違反者眾多、發生頻繁，各個科研機構都時有發現，而且表現在涉及了從院士、教授、副教授、講師到研究生、本科生的各個層面。由于中國高校缺乏學術規范、學術道德方面的教育，學生在學習、研究過程中發生不端行為，經常是由于對學術規范、學術道德缺乏了解，認識不足造成的。因此，對學生——特別是研究生——進行學術規范、學術道德教育，防患于未然，是遏制學術腐敗、保證中國學術研究能夠健康發展的一個重要措施。學術倫理道德

在東西方倫理思想史上，“道德”與“倫理”表達了非常相近的含義，但在詞源學上又有細微的區別。“道德”關注的是做人的美德、品行、修養或德性；而“倫理”關注的是人與人之間應有的行為規范或準則，是對人類道德現象的系統思考。當涉及到應該做什么樣的人或做什么事，而這種做人做事會影響到他人的利益時，就進入了倫理領域，引發的問題就是倫理問題，包括“該不該做”，“應該怎樣做”等等[1]。

科學研究活動本身涉及到倫理道德，與科研成果直接相關的科研人員的道德建設至關重要，科研活動也成為道德研究之對象。科研人員應遵循科學共同體公認的的行為準則或規范，及時調整自身與合作者（包括其他科研人員、資助者、受試者、社會公眾/消費者）、科研人員與物（包括試驗動物、生態環境等）之間

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2013/5/30

科學道德與學術誠信 的關系，合乎倫理地開展研究工作。這就引出了 “科研倫理”和“科研道德”兩個新的概念。鑒于“倫理”與“道德”的細微區別，“科學倫理”和“科學道德”的含義也各有側重。

科學研究是一種涉及到科研人員、科技輔助人員、課題資助者、受試者/病人、社會公眾/消費者、政策制定者等諸多活動主體的社會活動。身處于一個開放的、動態的復雜社會人際網絡中的科研人員，在科研活動中要獲取受試者的知情同意，尊重隱私、公正地分配負擔和收益，研究方案要有可接受的“風險—受益比”，規避潛在的經濟利益沖突，合乎倫理地開展科學研究活動。

科研倫理是指科研人員與合作者、受試者和生態環境之間的倫理規范和行為準則，而科研道德考察的是科研人員自身的道德修養、品行和誠實及杜撰、抄襲、剽竊及學術不當行為產生的根源、表現、危害及對策。學術不端行為

2.1 學術不端行為的概念

科研不端行為包括虛構偽造結果或數據；篡改有選擇的遺漏或更改結果或數據；剽竊在研究方案、研究結果和研究過程中不正當地運用他人成果；不提供適當的引文注釋、不讓同行得到珍貴的資料，用不適當的統計或測量方式抬高研究發現的意義等；弄虛作假：篡改和捏造、故意遺漏數據；偽造證據、制造騙局。

2.2 學術不端行為案例

現如今教育部下發了關于嚴肅處理高等學校學術不端行為的通知中列舉了七種學術不端行為：一是抄襲、剽竊、侵吞他人學術成果；二是篡改他人學術成果；三是偽造或者篡改數據、文獻，捏造事實；四是偽造注釋；五是未參加創作，在他人學術成果上署名；六是未經他人許可，不當使用他人署名；七是其他學術不端行為[2]。教育部定義的學術不端行為顯然是留有余地的，還有很多不端行為在這里并沒有也難以完全列出，如報獎搞包裝、搞運作；為應付評估檢查集體作假；搞應試科研；部分科技管理部門把管理權力利益化等[3]。實際上，有的大學向高官明贈暗送高等學位，學術界頭面人物公開地、明目張膽地欺騙政府、輿論和社會，虛報冒領。

如前中國證監會副主席王益(1993年任國務院證券辦副主任,1995年任中國證監會副主席[副部級],1999年任國家開發銀行副行長,2009年1月被批準逮捕)在職僅用兩年時間就從西南財大拿到經濟學博士學位(1996年9月),明眼人一看就知道這頂博士帽是西南財大送給他的。1998年他還居然被聘為北京大學光華管理學院兼職教授、應用經濟系博士導師。他到北大光華學院講課，學員對他的看法，沒有官氣，講課比較認真，就是對經濟學中的數學模型好像一點不懂。事實上，他原本北大歷史系畢業，對數學模型一竅不通，這樣的人也可以當經濟學博導，看來北大光華學院也有“掛羊頭賣狗肉”的時候！相應的學術機構對學術腐敗現象熟視無睹，任其泛濫，甚至包庇縱容。其程度之惡劣，令人發指，有人刻薄地形容說:中國的學術界幾乎什么都搞，就是不搞學術[4]－[7]。下面的例子是可以發人深思的。2003年“非典”期間，中國軍事醫學科學院的科學家在世界上首次將“非典”的真正元兇—冠狀病毒與“非典”聯系在一起，他們的發現比香港科學家早了幾周。可是，由于一位工程院院士（洪濤）領導的科研小組“草率”鑒定結論為“非典的病原菌是衣原體”，從而把自己的科研與國家的防治政

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策引入了歧途，使我國政府喪失了寶貴的時機，使“非典”成為建國以來危害最大的瘟疫。科學家的工作失誤是“非典”在中國大流行的主要原因，中科院北京基因組研究所所長楊煥明說：“在SARS面前，我們中國科學家整體打了敗仗[8]。”

學術不端行為不竟出現在我國，世界其他國家也屢出不窮。舍恩1970 年生于德國, 曾一度被認為是物理學界快速升騰的希望之星, 是最有望問鼎諾貝爾獎的科學家之一。這樣的美稱以及同行的仰慕并非舍恩天生固有, 是因為舍恩1998 年從德國康斯坦茨大學(University of Konstanz)獲得博土學位后, 同年到美國貝爾實驗室從事博士后研究工作, 2001 年任職于貝爾實驗室。舍恩的工作主要集中在研究由有機分子材料制成的場效應管(FET)以及超小尺寸的FET即分子場效應管(MFET)的物理性質, 用FET 的方式來調制有機分子材料中的電子濃度, 從而改變其電學性質。舍恩的研究領域涉及到超導、納米技術、分子電路和分子場效應管(FET)等物理學的前沿領域, 其中一些被認為是突破性的研究。自獲得博士學位以來，舍恩已經發表了100 多篇研究論文[2]。舍恩的所謂科研成果在世界百余科學家重復實驗失敗后被嚴重質疑。最大的漏洞在于其實驗數據在不同的論文驚人相似，而論文報道的這些結果是否是實驗的真實結果難以令人信服, 因為科學實驗總要受到各種客觀條件的影響而出現波動, 豈能如此完美無暇, 驚人相似。在經過4個多月的仔細調查后，審查委員會于2002年9月向貝爾實驗室提交了一份長達127頁的結論性報告，確認舍恩自1998-2001年發表的24篇論文中至少有16篇在數據上做了手腳或根本就是錯誤的。至此舍恩實驗數據造假徹底浮出水面。在對這以“物理學界50年來最大的造假事件”的處理中，舍恩的論文不但被多家國際頂級學術期刊撤掉，舍恩本人與2002年被貝爾實驗室開除，甚至被母校德國康斯坦斯大學撤除了博士學位。

2.3 學術不端行為的主要原因 2.3.1 外因

目前,我國的科研管理體制仍處于計劃經濟與市場經濟雙軌制的共同作用下。市場化的項目管理機制、非科學化的學術氛圍和非市場化的項目評審制度相互間的矛盾造成了科研人員的行為導向偏差。出版與編輯環節存在漏洞,更有某些新聞媒體的推波助瀾,無形中也為科研不端行為搖旗吶喊。由于出版是一種經濟行為,一些出版社無視科學研究的規律,拼湊叢書體例和寫作班子,搞突擊交卷,使一些人為了及時交稿,面對他們本不熟悉的課題,不顧一切地走上了抄襲的“捷徑”。有的新聞媒介為了片面追求轟動效應和時效,對一些靠弄虛作假出名的“學者”進行報道和吹噓,其中不乏有償新聞。一些科研管理人員素質低下,工作中違背職業道德,或是對科研不端行為視而不見,或是根據自己的好惡對某些科研人員予以特別關照或打擊報復,從而產生了一起起不公正事件。

缺乏健全的科研評價體制,是產生科研不端行為的又一誘因。在追求數量的管理模式下,評價指標的單一性成為我國科學評價中的一個突出問題。容易導向急功近利的政策環境,科技管理部門為獲得短期效應對同行評議的有效性的疑慮,及由此引起的對同行評議活動的行政干預,對同行評議的公正性造成負面影響。在信息量不斷增長的今天,查禁抄襲的成本太高,抄襲從理性人的角度考慮不失為一種合理的選擇。由于缺乏科學、公正的科研評價機制,科學獎勵系統在運行中失范。回避制度、保密制度、監督制度本是同行評議制度的重要環節,可縱觀我國多如牛毛的評審會、鑒定會、評獎會,一些規定有回避制度的也因難以控制等種種原因而形同虛設。學術道德建設不到位，部分學者缺乏學術誠信和道德約束，2013/5/30

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沒有形成一個良好的學術氛圍。過去只要發現有人出現抄襲、剽竊，當事人就會感到很不光彩，抬不起頭來。現在倒好，“天下文章一大抄，就看會抄不會抄”。現代化的條件，為抄襲剽竊提供了便利的條件。過去用剪子、小刀，現在只需從網上復制粘貼就可以了。

2.3.2 內心

美國心理學家卡特爾認為,人的個性是由許多特性所構成的,由于各種特性在一個人身上的不同組合,構成了一個人不同于他人的獨特個性。他把人的個性分為“表面特性”和“根源特質”。所謂表面特性,是指一個人經常發生的、可以從外部觀察到的行為;而根源特質則是制約著表面特性的潛在基礎。一個科學家會在很多方面顯示出高特征,譬如智慧、獨立、自律、有恒;而在另外一些方面顯示低特征,譬如憂慮、世故、緊張等。如果一個科學家在科研過程和科研生涯中一帆風順,那么發生科研不端行為的可能性就會降低。事實上,許多科研活動都會遇到各種各樣的問題和困難,許多科學家的科研生涯也是一波三折、坎坷崎嶇。有些科學家會顯示出其個性因素中的智慧、獨立、自律、有恒,勇敢地面對困難,解決困難,勇攀科學的最高峰。也有一些科學家會顯示出其個性因素中的憂慮、世故、緊張等,敏感又偏執,不敢直面現實與理想之間的差距,從而選擇通過種種不端行為達到自己的目的[9]。

“人性假設”理論很好詮釋了人類行為的動機,是人類行為研究的一個特別重要的基礎概念。一是受雇人假設,即每一個人都是被某一組織雇用的機器或者工具,他的職能只是接受組織的管理,完成組織交給的任務,工作是他迫不得已的生活手段。二是經濟人假設,即人是主動追求金錢的典型動物,人的一切行為是最大限度地滿足自己的經濟利益,工作的動機是獲得經濟報酬。三是社會人假設,即人具有社會性的需求,人與人之間的關系和組織的歸屬感比經濟報酬更能激勵人的行為。四是自我實現人假設,即每個人都有實現自我價值的需要,個人成就感是自我發展的動力。五是復雜人假設,即人的需要多種多樣,是一個錯綜復雜的動機模式,同一個人在同一時間內會有多種需要,并且會隨著工作、生活條件的變化,不斷產生新的需要。

科學家是科學研究活動的執行者,分析某一個科學家的行為動機當然離不開這些“人性假設”。譬如,作為受雇人假設,科學家的研究活動需要外界系統的監督管理;作為經濟人假設,高額報酬是吸引科學家的重要手段;作為社會人假設,科學家需要在一個關系融洽的組織工作;作為自我實現人假設,科學家希望能在一個能發揮主觀能動性且管制較少的組織和學科領域里工作;作為復雜人假設,科學家在不同時期、不同崗位上有不同的需要。科研作為職業之后,各種各樣的人加入到科學家群體之中,其行為動機更是多樣化,科研不端行為更易產生。學術不斷行為的危害

科研不端行為為科學發展以及社會進步產生了嚴重的危害。科研不端行為產生的最直接后果影響科學知識的質量，使得科學本身失去真理所應具有的屬性，正如舍恩發表的假數據是不可信的，而通過《科學》、《自然》等頂級刊物的宣傳，人們信以為真，而結果本身質量低劣，并不可信。

科研不端行為嚴重破壞科學的社會體制，影響實現科學建制的體制目標，影響科學發展的效率和進程[1]。就具體過程而言，科研不端行為使得科學研究走偏

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了方向，甚至背道而馳。這使得整個科學發展進程緩慢、停滯甚至倒退，而對實現科學建制的體制目標，建立科學的社會體制有著結構性的破壞作用。

科研不端行為產生學術的信任以及信譽危機。由于科學研究團隊是建立在信任的基礎之上，而科學的健康發展也是佇立在全世界的信任之上，因此科研不端行為將打破這種理想的格局，使得科學發展不能夠持續進行。此外科研不端行為還有助于反科學力量的壯大。

科研不端行為造成科研資源的浪費。科學研究的過程本身就是一個資源消耗的過程，包括人力、財力以及精神上的消耗。而科研不端行為產生的造假過程更是一種無謂的科研資源浪費。改善學術不端行為的辦法

加強學術道德建設。從大學生進校門開始進行學術誠信教育，對于科研人員上崗要簽訂學術誠信責任書，立軍令狀。做好事前預防工作，防患于未然。讓學者自覺抵制學術不端行為，逐步形成良好的學術氛圍。

加強制度建設，加大監督力度，建立有效監督平臺。設立專門的網站用于揭露學術不端行為，對于已經發現的進行處理后在網站上曝光，列入黑名單，讓作弊者付出沉重的代價。

依法嚴懲各種學術腐敗現象。對發現的各種腐敗現象，要像外科大夫做手術一樣，把腐敗的毒瘤連同其根一起切除干凈。譬如，發現嚴重的剽竊行為，不管他地位有多高，都要嚴肅處理，還要把相應的處理結果在相關誠信網站上予以公布，讓這樣的行為眾所周知，以警示后來者。

建立論文交流平臺。如建立類似于我國的科技論文在線這樣的平臺，可以讓論文先上網后評審，評審方式還可以進行相應地改進，可采用三審制。盡可能地克服評審人主觀因素的影響，保證評審的公平公正。國內應該統一確認某種共識，如果論文達到幾星級可以視為核心期刊。讓所有論文先在網上交流，全部暴露在陽光之下，接受來自各個方面的監督，論文在其它地方發表后，網上能及時做出相應反映。當然，要制訂相應的章程，做到有法可依。

實行教授治校，行政與學術分開。行政人員不參與有關項目評審和鑒定，把評審和鑒定權真正交給學術委員會（由教授、專家組成）。否則，還會出現全國百名教學名師評選變味現象。教學名師本應該評選長期從事教學的優秀教師，卻被各大學的行政人員所占據，好像我國大學里承擔教學任務的就是校長似的，真是一個莫大的諷刺！要提倡學術自由(academic freedom)，真正實行教授（專家）治校，樹立行政就是服務的思想，徹底改變現有的行政人員主導學術資源的狀況。

發揮學術期刊在治理學術不端行為方面的作用。對國內學術期刊進行必要改革，由國家適當增加投入，雜志社不收版面費，或只收取少量的版面費，與國際上大多數科技論文不收版面費一樣。另外，改革論文評審方式，采用三審制并引用高科技手段防假，盡可能把好入門關口，減少抄襲剽竊論文出現。

充分發揮高科技手段在治理學術不端行為方面有作用。研制高科技防偽系統，運用現代檢測方法防止作弊行為。現在已經開發出學術不端行為檢測系統，要充分發揮其在檢測論文作弊方面的作用，爭取用較小的投入收到較大的效果，同時減少人為因素的干擾。進一步加大投入改進檢測系統，使其更好地發揮作用，也更具說服力。關于科學誠信

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5.1科學誠信的概念

科學誠信，是指科研工作者要實事求是，恪守科學價值準則、科學精神以及科學活動的行為規范。美國學術誠信研究中心將科學誠信定位即使在逆境中仍然能堅持誠實、信任、公正、尊重和責任這五項根本的價值觀。5.2科學誠信的意義

科學誠信是科研創新的前提條件。

科學研究工作是一個創新的過程，在前人所發掘的成果基礎上，進行分析創造，獲得新的價值，包括理論，應用方面雙重價值。而創新，是在前人的基礎之上進行的一個漫長而又痛苦的創造過程，其艱苦程度可想而知[4]。科學誠信是創新的基本前提，因為創新是基于科學誠信之上。沒有科學誠信，科研創新也就不可存在。

科學誠信是科研人員之間聯系的基礎。在復雜的科學技術面前，科學研究往往是通過科研團隊的合作來實現的。從同一個時間段來說，科學誠信讓科研人員之間的溝通變得更加清澈，從而加快科研的效率乃至科學發展的進程。從科學歷史發展的角度來說，科學誠信將兩代甚至是幾代人有機聯系在一起。

科學誠信是科學可持續發展的依據。不論是在任何歷史階段，科學以一種良性的、可持續的狀態發展就需要科學誠信的推動。如果沒有科學誠信，就沒有準確的實驗數據，科學發展的進程也就停滯。同時科學誠信也是每一代科研人員的基本道德思想，激發著不同時代的人去追求探索。

5.3科學誠信的現實作用

有力監督科研人員的行為。

科學誠信從科學家自身行為方面，直接防止科研不端行為的產生，包括偽造、篡改和剽竊，同時重視和治理科研中的不當行為。

科學建立科研活動的管理構架。在構建科研管理構架的角度上，科學誠信為制定和落實一般科研活動的行為準則以及與生命倫理學研究相關的規章制度和行為指南提供了的基本的依據。

有效協調科學研究與其他領域的關系。在經濟高速發展的今天，科學誠信作為一道有效的過濾屏障，規避和控制科研中由于商業化引起的沖突，同時也注意來自政治、經濟發展等方面壓力對科研的影響。

深刻鞏固科研人員的道德素質。更值得關注的是，科學誠信從精神意識層面上，強調科研人員的道德品質和倫理責任，建立科研過程中自律的意識。培養優良的科研道德素質，傳承至科學研究的每一個細節。當今研究生如何在科研中做到科學誠信

6.1數據處理

研究結果應該建立在確鑿的實驗、試驗、觀察或調查數據的基礎上，因此論文中的數據必須是真實可靠的，不能有絲毫的虛假。研究人員應該忠實地記錄和保存原始數據，不能捏造和竄改。雖然在論文中由于篇幅限制、寫作格式等原因，2013/5/30

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而無法全面展示原始數據，但是一旦有其他研究人員對論文中的數據提出疑問，或希望做進一步了解，論文作者應該能夠向質疑者、詢問者提供原始數據。因此，在論文發表之后，有關的實驗記錄、原始數據仍然必須繼續保留一段時間，一般至少要保存5年，而如果論文結果受到了質疑，就應該無限期地保存原始數據以便接受審核。

6.2 論文撰寫

在撰寫論文時，首先要避免剽竊(或抄襲，在本文中，我們對剽竊和抄襲二詞的使用不做區分)。剽竊是指在使用他人的觀點或語句時沒有做恰當的說明。

許多人對剽竊的認識存在兩個誤區。第一個誤區是，認為只有剽竊他人的觀點(包括實驗數據、結果)才算剽竊，而照抄別人的語句則不算剽竊。例如，有些人認為，只要實驗數據是自己做的，那么套用別人論文中的句子來描述實驗結果就不算剽竊。也有人認為，只有照抄他人論文的結果、討論部分才算剽竊，而照抄他人論文的引言部分則不算剽竊。這些認識都是錯誤的。即使是自己的實驗數據，在描述實驗結果時也必須用自己的語言描述，而不能套用他人的語句。引言部分在介紹前人的成果時，也不能直接照抄他人的語句。

第二個誤區是，只要注明了文獻出處，就可以直接照抄他人的語句。在論文的引言或綜述文章中介紹他人的成果時，不能照抄他人論文或綜述中的表述，而必須用自己的語言進行復述。如果是照抄他人的表述，則必須用引號把照抄的部分引起來，以表示是直接引用。否則的話，即使注明了出處，也會被認為構成文字上的剽竊。雖然對科研論文來說，剽竊文字的嚴重性比不上剽竊實驗數據和結果，但是同樣是一種剽竊行為。

結束語

科學誠信是科學研究過程中永恒的道德準則，是科研主體從事科研活動應該遵守的基本價值。通過論文數據造假案可以看出一旦失去科學誠信，科學研究也就不再有其意義。在短期之內，杜絕不端行為的產生是一個不可能完成的任務，只有通過發揚科學誠信的積極作用才能控制不端行為的產生，使得科學以一種良性的，可持續的態勢發展。愛因斯坦曾經說：“大多數人說，是才智早就了偉大的科學家。他們錯了，是人格。”科學誠信正是人格中閃耀的亮點，是經得住歷史考驗的。

參考文獻

[1] 高兆明, 倫理學理論與方法[J], 人民出版社,2008,22(2),1—13 [2] 教育部門戶網站:教育部發出通知嚴肅處理高校學術不端行為[OL]http://www.tmdps.cn/p-16900131 2004.1 [5] 孫海華 葉鐵橋 雷宇：專家解析學術造假七宗罪 [J]《今日科苑》2009年17期

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科學道德與學術誠信

[6] 新華網：中國證監會原副主席王益春節前夕被正式批捕 [OL] http://www.tmdps.cn/ 2009.2.13 [7] 李鐵：博士非官不能讀也 [N]東方早報 2009.11.15 [8] 謝湘、周欣宇：SARS面前中國科學家打了敗仗[N]《中國青年報》2003.5.26 [9] 程樣國 韓迎春, 科研不端行為的歸因分析[J], 教育評論,2008,1004(6),6—8 2013/5/30

第四篇：科學方法論結課論文3000

題目：科學事實的獲取對我的啟示

科學方法論

學

院:

電氣與信息工程學院

專業名稱：

電子科學與技術

班

級：

romantic_fog@163.com 學

號：

日期：2013.6.17

科學事實的獲取對我的啟示

摘要：

科學方法論是關于科學的一般研究方法的理論，而隨著科學的不斷發展，科學方法論逐漸顯示出它在科學認識中的作用，尤其對自然科學的一般研究方法起著指導作用，而其自身也隨著科學實踐的發展而不斷發展，從科學事實的獲取中明白了機遇雖然重要，但如果沒有良好的知識儲備我們只能是錯過機會。

關鍵詞：事實的獲取

科學觀察

科學實驗

觀察

機遇

“工欲善其事，必先利其器”，科學方法論就像研究科學的一把利器，它幫助我們在科學研究中有所發現，而科學發現是一個曲折復雜的認識過程，不能指望輕而易舉便可達到目標，需要有良好的信息反饋機制并充分地利用這一反饋，才能不斷修正和調節自己的認識去實現科學發現的目標。

而科學事實是通過觀察和實驗所獲得的經驗事實，是經過科學整理和鑒定的確定事實,是可以重復的，不是某種偶然現象，所以我們在日常生活中不能因為偶然所見以為是真理，或許只是某一系列巧合下的一個假象。像“鈾具有放射性”、“水分子由二個氫原子和一個氧原子構成”等等均是科學事實，“所有微觀客體都具有波粒二象性”、“整個宇宙都在膨脹著”等等之類的普遍陳述，則不看成科學事實，而看成對科學事實加工提煉之后的理論論斷。

那么，我們該如何來獲取科學事實呢？科學研究的目的是建立各種科學事實之間的聯系，通過這種聯系使我們能夠根據那些已經認識的科學事實其預見以后發生的事實，這樣才能發揮科學的解釋力與預見力的功能。

科學實驗和觀察就是我們獲取科學事實的重要手段。

那科學實驗方法具體是什么呢？科學實驗方法是需要我們根據研究目的，使用一些科學儀器和其它的一些，人為地控制、模擬研究對象，來獲取科學事實的一種研究方法。

科學實驗方法可以人為地控制實驗對象的變化，可以制造一些特殊狀態，把對象放在這種狀態下來認識，所以實驗方法有其自身巨大的優越性，在生活中我們也可以經常使用實驗方法解決一些問題，比如當我們不確定某事的正確性時試一試，這其中就使用了實驗方法，只不過簡化了實驗方法的一些步驟，實驗方法一般需要實驗的構思和設計，實驗的實施，實驗結果的分析整理，實驗結果的理論解釋，首先要明確目的，如觀察某種現象，驗證某種假設，制造某種客體，等等。接著，要將特定的目的轉化為某種原理或設想，進而依據已知的科學原理，利用適合的儀器、設備、試劑等物質條件，設計和構思具體的實驗方案。實驗的實施，是進行實際實驗。這時，最重要的就是要精心操作，細致的觀察，準確及時的記錄，最后進行實驗結果的處理。

盡管簡化了它的步驟，但是實驗方法在我們日常生活中發揮著巨大作用，或許我們不知道，但在有意無意中我們早已經開始使用它來解決問題了。

科學實驗與科學觀察一樣，都是科學認識的基本活動，觀察是實驗的前提，實驗是觀察的發展，而實驗方法比單純的觀察方法有顯著的優點，它可以克服單純觀察的局限性。而到了對自然的研究開始廣泛地運用科學的觀察和實驗手段的時候，自然科學就會得有力。實驗是搜集科學事實的基本途徑之一，是形成、發展和檢驗自然科學理論的實踐基礎。因此，實驗方法是自然科學研究中十分重要的認識方法。實驗和觀察是不同的。觀察是在自然發生的條件下有計劃、有選擇地對自然現象進行考察的一種方法。實驗是依據研究目的，在人工控制或模擬自然過程的條件下認識自然的一種方法。

觀察與實驗的要想保持它的客觀性，當然離不開重演，這也是科學研究中必須遵循的基本原則。如果一個事實根本無法復核并重現，那就無法成為科學事實。科學觀察和實驗結果可以可以用一個標準去執行，科學觀察和實驗需要以正確反映客觀事物本質的理論為指導，提供正確的概念系統、推理規則和消除假象與誤差的方法，從而把日常觀察中模糊不清的現象變得清晰起來。科學觀察和實驗要求我們要有一個嚴謹的實事求是的學風。要尊重客觀實際，不急于求成，堅持不懈地長期進行，努力防止片面性，避免以主觀愿望影響數據整理。這既是保證觀察和實驗客觀

性的前提，也是獲得科學成果的重要條件，也使我們變得嚴謹，一絲不茍。

而對于科學實驗，讓我首先想到的是青霉素的發現，那是1928年的一天，度假歸來的弗萊明正在清洗一批離開時留在實驗室角落里的細菌培養皿。就在清洗的過程中，他偶然注意到其中一只器皿有些異樣，上面長著不尋常的霉斑，而其周圍一英寸范圍內所有細菌都是無色透明的。在細菌學家訓練有素的眼里，一定是有什么東西殺死了霉斑周圍的葡萄球菌。弗萊明知道他發現了某種東西。于是，他拍下照片，擦去一些霉斑使它再繁殖，并且保存了這個盤子，他還把培育的霉斑樣品送到其他實驗室，供同事們再做研究。這就是青霉素的發現過程。接下來，弗萊明還發現，霉斑就是青霉菌，由它產生的一種物質是針對試管和培養皿的一種有效消毒劑，進一步的研究還表明，青霉素對抑制猩紅熱、肺炎、淋病、腦膜炎以及白喉的致病細菌都有效。但是由于提煉純度的不夠，因而無法檢驗它作為藥劑的有效性，于是，除了在實驗室應用之外，弗萊明的青霉素在架子上擱了十年之久。

弗萊明具有敏銳的觀察力，高度的判斷力，豐富的知識和經驗使得他發現了青霉素，不僅如此，他已有完整的微生物學知識，知道有細菌這樣一種生物及其與某些疾病之間的關系，還知道如何通過培養皿來培養特定的菌株等等巴斯德所說，如巴斯德所說“在觀察的領域里，機遇只偏愛那種有準備的頭腦。”。而在科學實踐過程中由于意外的事件導致科學上的新發現，稱為機遇。

青霉素的發現就具有一定的機遇性：如果1928年的夏天不是涼快潮濕的天氣，如果某個青霉孢子沒有幸運地落在弗萊明的實驗培養皿上，如果弗萊明對這個意外事件漠然置之，缺了哪一個都可能會導致最終的失敗，所以我們必須要有充足的知識儲備而不僅僅是等待機遇，讓我們從現在開始儲備自己知識吧！

第五篇：桂電信息技術前沿講座結課論文

信息技術前沿講座

學院：

專業： 學號： 姓名：

結 課 論 文

年月日

無線通信技術的初步認識

摘要

目的：作為大一新生，了解自己所學的專業是必須的。借由學校開展的信息技術前沿講座，我們可以更好的了解自己所學的專業，為四年的學習生活打些基礎。

研究方法：網上資料，圖書館閱覽，聽講座等形式。

成果和結論：初步了解了通信工程的一個分支——無線通信技術的基礎知識。更好的幫助理解本專業的就業前景和研究方向。激發了對專業學科的興趣，開闊了眼界。

關鍵字：無線通信、遠距離無線通信技術。

前言

無線通信(Wireless communication)是利用電磁波信號在自由空間中傳播 的特性進行信息交換的一種通信方式，近些年，在信息通信領域中，發展 最快、應用最廣的就是無線通信技術。無線通信技術自身有很多優點，成 本較低，無線通信技術不必建立物理線路，更不用大量的人力去鋪設電纜，而且無線通信技術不受工業環境的限制，對抗環境的變化能力較強，故障 診斷也較為易，相對于傳統的有線通信的設置與維修，無線網絡的維修可 以通過遠程診斷完成，更加便捷；擴展性強，當網絡需要擴展時，無線通 信不需要擴展布線；靈活性強，無線網絡不受環境、地形等限制，而且在 使用環境發生變化時，無線網絡只需要做很少的調整，就能適應新環境的 要求。

正文

第一章常用的遠距離無線通信技術

目前偏遠地區廣泛應用的無線通訊技術主要有GPRS/CDMA、數傳電臺、擴 頻微波、無線網橋及衛星通信、短波通信技術等。它主要使用在較為偏遠 或不宜鋪設線路的地區，如：煤礦、海上、有污染或環境較為惡劣地區等。

§1.1、GPRS/CDMA 碼分多址(CDMA)是在數字技術的分支—擴頻通信技術上發展起來的一種嶄新而成熟的無線通信技術。CDMA技術的原理是基于擴頻技術，即將需傳送的具有一定信號帶寬信息數據，用一個帶寬遠大于信號帶寬的高速偽隨機碼進行調制，使原數據信號的帶寬被擴展，再經載波調制并發送出去。接收端使用完全相同的偽隨機碼，與接收的帶寬信號作相關處理，把寬帶信號換成原信息數據的

窄帶信號即解擴，以實現信息通信。CDMA是指一種擴頻多址數字式通信技術，通過獨特的代碼序列建立信道，可用于二代和三代無線通信中的任何一種協議。CDMA是一種多路方式，多路信號只占用一條信道，極大提高帶寬使用率，應用于800MHz和1.9GHz的超高頻(UHF)移動電話系統。CDMA使用帶擴頻技術的模-數轉換(ADC)，輸入音頻首先數字化為二進制元。傳輸信號頻率按指定類型編碼，因此只有頻率響應編碼一致的接收機才能攔截信號。由于有無數種頻率順序編碼，因此很難出現重復，增強了保密性。CDMA通道寬度名義上1.23MHz，網絡中使用軟切換方案，盡量減少手機通話中信號中斷。數字和擴頻技術的結合應用使得單位帶寬信號數量比模擬方式下成倍增加，CDMA與其他蜂窩技術兼容，實現全國漫游。最初僅用于美國蜂窩電話中CMDAOne標準只提供單通道14.4Kbps和八通道115Kbps的傳輸速度。CDMA2000和寬帶CDMA速度已經成倍提高。

§1.2、數傳電臺

數傳電臺（radio modem），又可稱為“無線數傳電臺”、“無線數傳模塊”。是指借助DSP 技術和軟件無線電技術實現的高性能專業數據傳輸電臺。

§1.3、無線擴頻微波

在無線接入系統中，擴頻微波與常規微波相比有著3個顯著的優點：抗干擾性強；頻點問題容易處理；價格比較便宜。而且，擴頻微波接入技術相比有線接入技術來說，以其低成本、建設靈活、快捷的優勢在接入網中起著不可替代的作用。

擴頻微波在以下幾個方面

（1）數據接入：采用擴頻Modem和復用器，可以實現點對點的數據通信，再逐級匯集，也可組成很大的專用數據網，例如銀行的同城結算,可應用于ISDN和DDN、FR網

（2）視頻接入：采用N×64kb/s或2Mb/s的擴頻Modem加上會議電視終端可傳會議電視信息。若將多個點對點擴頻信道和MCU相連，可以組成良好的多點擴頻會議電視系統。采用每秒可輸出22～25幀的圖像編解碼器（Codec），利用擴頻E1，就可傳送實時動態電視圖像。

（3）多媒體接入：采用復用器，可在擴頻信道上同時傳送語音、數據和視頻圖像等多媒體信息。現在已有的擴頻Modem與當前的多媒體通信發展水平相適應，設備輕巧，易安裝，是較好的無線多媒體接入手段。

（4）因特網接入：采用小型擴頻發射器和全向天線，用戶終端只需配備一個很小的Modem即可實現無線上網，甚至是在一定范圍內的可移動上網（如 WIFI）。

（5）語音接入：現有的擴頻微波，速率為64kb/s～8Mb/s，可傳1～120路（PCM）語音。特別是E1、2×E1和4×E1可取代常規的30路、60路和120路中小容量微波，抗干擾性極強，誤碼率可低到10-10（10的負10次方）量級，準光纖水平。時分雙工（TDD）E1，距離近些；頻分雙工（FDD）E1，距離還可遠些，在視距通信范圍擴頻微波可取代超短波（VHF/UHF）、常規小微波，以及電纜和光纖。它可以單獨或與各種復用設備結合，用于衛星通信最后“一公里”、局間中繼、GMS系統基站到交換機間通信等很多場合。

§1.4、無線網橋

無線網橋顧名思義就是無線網絡的橋接，它利用無線傳輸方式實現在兩個或多個網絡之間搭起通信的橋梁；無線網橋從通信機制上分為電路型網橋和數據型網橋。具體方式如下

(1)點對點方式；(2)中繼方式；

(3)點對多點傳輸等； 無線網橋的典型應用：

§1.5、衛星通信

衛星通信簡單地說就是地球上（包括地面和低層大氣中）的無線電通信站間利用衛星作為中繼而進行的通信。衛星通信系統由衛星和地球站兩部分組成。衛星通信的特點是：通信范圍大；只要在衛星發射的電波所覆蓋的范圍內，從任何兩點之間都可進行通信；不易受陸地災害的影響（可靠性高）；只要設置地球站電路即可開通（開通電路迅速）；同時可在多處接收，能經濟地實現廣播、多址通信（多址特點）；電路設置非常靈活，可隨時分散過于集中的話務量；同一信道可用于不同方向或不同區間（多址聯接）。

§1.6、短波通信技術

短波通信發射電波要經電離層的反射才能到達接收設備，通信距離較遠，是遠程通信的主要手段。由于電離層的高度和密度容易受晝夜、季節、氣候等因素的影響，所以短波通信的穩定性較差，噪聲較大。但是，隨著技術進步，特別是自適應技術、猝發傳輸技術、數字信號處理技術、差錯控制技術、擴頻技術，超大規模集成電路技術和微處理器的出現和應用，使短波通信進入了一個嶄新的發展階段，在1988年短波通信設備的銷售額達到了其歷史最高水平。同時短波通信設備使用方便，組網靈活，價格低廉，抗毀性強等固有優點，仍然是支撐短波

通信戰略地位的重要因素。

第二章無線通信模塊

無線通信有編碼模塊和高頻發射模塊組成。編碼模塊：調制解調

調制解調，即我們常說的Modem，其實是Modulator（調制器）與Demodulator（解調器）的簡稱，中文稱為調制解調器。也有人跟據Modem的諧音，親昵地稱之為“貓”。

調制的目的是把要傳輸的模擬信號或數字信號變換成適合信道傳輸的信號，這就意味著把基帶信號（信源）轉變為一個相對基帶頻率而言頻率非常高的帶通信號。該信號稱為已調信號，而基帶信號稱為調制信號。調制可以通過使高頻載波隨信號幅度的變化而改變載波的幅度、相位或者頻率來實現。調制過程用于通信系統的發端。在接收端需將已調信號還原成要傳輸的原始信號，也就是將基帶信號從載波中提取出來以便預定的接受者（信宿）處理和理解的過程。該過程稱為調制解調。

一般來說，根據Modem的形態和安裝方式，可以大致可以分為以下四類： 外置式

外置式Modem放置于機箱外，通過串行通訊口與主機連接。這種Modem方便靈巧、易于安裝，閃爍的指示燈便于監視Modem的工作狀況。但外置式Modem需要使用額外的電源與電纜。

內置式

內置式Modem在安裝時需要拆開機箱，并且要對中斷和COM口進行設置，安裝較為繁瑣。這種Modem要占用主板上的擴展槽，但無需額外的電源與電纜，且價格比外置式Modem要便宜一些。

PCMCIA插卡式

插卡式Modem主要用于筆記本電腦，體積纖巧。配合移動電話，可方便地

實現移動辦公。

機架式

機架式Modem相當于把一組Modem集中于一個箱體或外殼里，并由統一的電源進行供電。機架式Modem主要用于Internet/Intranet、電信局、校園網、金融機構等網絡的中心機房。

除以上四種常見的Modem外，現在還有ISDN調制解調器和一種稱為Cable Mod

EM的調制解調器，另外還有一種ADSL調制解調器。Cable Modem利用有線電視的電纜進行信號傳送，不但具有調制解調功能，還集路由器、集線器、橋接器于一身，理論傳輸速度更可達10Mbps以上。通過Cable Modem上網，每個用戶都有獨立的IP地址，相當于擁有了一條個人專線。目前，深圳有線電視臺天威網絡公司已推出這種基于有線電視網的Internet接入服務，接入速率為2Mbps-10Mbps！

無線收發模塊：用于傳感器節點間的數據通信,解決無線通信中載波頻段選擇、信號調制方式、數據傳輸速率,編碼方式等,并通過天線進行節點間、節點與基站間數據的收發。與一般的網絡通信類似,傳感器網絡的數據通信協議也包括了物理層、鏈路層、網絡層和應用層,與節點硬件平臺有關的主要是物理層和鏈路層。

編碼調制一體化模塊體積小功耗低，完全符合DVB-T標準，支持標準的COFDM調制和標準MPEG2編碼，支持標準的視頻信號輸入模式，平衡的立體聲輸入，各種電氣性能完全符合ETSIEN300744的標準要求。

SK-182ACOFDM編碼調制一體化調制板的優良設計可以幫助您更方便快捷的完成COFDM調制標準的無線圖像傳輸設備，提供給數字廣播,安防系統，公安、武警、消防等領域應用。

高頻收發：模塊廣泛地運用在車輛監控、遙控、遙測、小型無線網絡、無線抄表、門禁系統、小區傳呼、工業數據采集系統、無線標簽、身份識別、非接觸

RF智能卡、小型無線數據終端、安全防火系統、無線遙控系統、生物信號采集、水文氣象監控、機器人控制、無線232數據通信、無線485/422數據通信、數字音頻、數字圖像傳輸等領域中

第三章通信技術展望

未來通信技術會更多地向更快，更穩定發展。現有的4G技術已不能滿足人們對于數據的索取需求。5G已經在萌芽。相信不久的將來會有更快的無線通信技術應運而生。

通信行業更是個需要不斷學習，不斷汲取新鮮知識的行業。本科生更需要學好書本知識，增強動手能力，緊跟時代步伐，不斷創新。

參考資料：維基百科、百度百科

《基于無線通信技術的移動支付業務的研究》

——鄭雪苓

電子與信息學報《140GHz 高速無線通信技術研究》

——王成，林長星，鄧賢進，肖仕偉