第一篇：前沿材料科學結(jié)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(nèi)深入到了物質(zhì)結(jié)構(gòu)的更微觀層次，引發(fā)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(nèi)的整個自然科學和應用技術(shù)的偉大變革，為材料科學和技術(shù)進步提供了新的知識基礎(chǔ)和活力。材料科學的根本任務(wù)是揭示材料組分、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的內(nèi)在關(guān)系，設(shè)計、合成并制備出具有優(yōu)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(fā)展趨勢，是非常必要和很有意義的。

關(guān)鍵詞：材料科學

現(xiàn)狀

發(fā)展趨勢

傳統(tǒng)材料

新材料

挑戰(zhàn)

一、傳統(tǒng)材料的發(fā)展現(xiàn)狀和地位

傳統(tǒng)材料是生產(chǎn)工藝已經(jīng)成熟而又大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)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(chǎn)總量的90％以上。在世界范圍內(nèi)，上個世紀末20～30年間傳統(tǒng)材料的產(chǎn)量、生產(chǎn)技術(shù)水平和質(zhì)量，超過以前數(shù)百年，成為人類經(jīng)濟生活的支柱。但能耗大，資源浪費嚴重，環(huán)境污染等問題已成為制約傳統(tǒng)材料發(fā)展的瓶頸，因此改進傳統(tǒng)材料的合成、加工技術(shù)，控制微觀組織結(jié)構(gòu)，提高使用性能，降低成本和環(huán)境污染的任務(wù)十分迫切、繁重。

二、新材料及其發(fā)展趨勢

新材料又稱先進材料。它不以生產(chǎn)規(guī)模，而以優(yōu)異性能、高質(zhì)量、高穩(wěn)定性取勝的高知識、高技術(shù)密集形為特點。新材料有結(jié)構(gòu)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(fā)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(huán)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(jié)構(gòu)材料和電能傳輸材料。金屬材料已有成熟的生產(chǎn)工藝，相當多的配套設(shè)施和工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)，價格低廉、性能可靠，已成為涉及面廣、市場需求大的基礎(chǔ)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(nèi)改變不了它在材料中的主導地位，即使在高技術(shù)產(chǎn)業(yè)中也不例外。隨著航天航空和其它尖端技術(shù)的飛躍的發(fā)展，在改善和提升傳統(tǒng)材料品質(zhì)的同時，金屬功能材料、非平衡態(tài)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(fā)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(zhì)地堅硬、耐磨損、抗腐蝕、膨脹系數(shù)低，可經(jīng)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(jié)構(gòu)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(xiàn)代尖端科學技術(shù)領(lǐng)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(shù)，在消除陶瓷本征脆性的研究方面取得了重大突破；傳統(tǒng)的落后制備成型工藝已逐漸被先進的注射成型技術(shù)、高溫熱等靜壓和微波燒結(jié)等技術(shù)所替代；在反應動力學、表面特征、相平衡、燒結(jié)機理等基礎(chǔ)研究方面也取得了相當?shù)倪M展。主要趨勢是根據(jù)使用性能要求對陶瓷結(jié)構(gòu)作一定程度的剪裁和設(shè)計，實現(xiàn)陶瓷結(jié)構(gòu)納米化和組分的復相結(jié)構(gòu)，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(gòu)成的有機化合物。上世紀90年代，世界的高分子材料年產(chǎn)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(chǎn)量以體積計算就相當于5.6億噸鋼的體積，是發(fā)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(yè)的結(jié)構(gòu)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(yè)、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(shù)對于高分子材料的制取、改性、設(shè)計越來越重要，對發(fā)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(huán)聚合和縮合，是合成高分子材料的主要手段。發(fā)展先進的樹脂基、有機、無機和異質(zhì)材料連接技術(shù)，研究高分子材料的老化、降鰓機制和控制技術(shù)，制備綜合性能更好的新材料，是高分子材料發(fā)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(guān)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(xiàn)代所有的先進功能材料。其中集成電路是信息技術(shù)的基礎(chǔ)，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(xiàn)的光導通訊系統(tǒng)的相對信息容量比同軸電纜、微波系統(tǒng)和衛(wèi)星通訊都有數(shù)量級的提高，不但節(jié)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(zhì)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(shù)是20世紀發(fā)展最為迅速的高技術(shù)領(lǐng)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(fā)展的重要條件。20世紀以來科學與工業(yè)的發(fā)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(guī)模應用而言，一次能源利用還需要克服許多科學和技術(shù)難關(guān)，其中材料就是一個帶共性的關(guān)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(zhuǎn)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(nèi)發(fā)展前途不大，多晶硅效率雖低，但廉價、性能穩(wěn)定，仍有發(fā)展前途。除了光、電轉(zhuǎn)換之外，目前人們還在尋找其它太陽能轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)，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(fā)中的核聚變能和磁流體發(fā)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(yī)學材料：生物醫(yī)學材料是一類合成物質(zhì)，或天然物質(zhì)與合成物的組合體。它能作為一個系統(tǒng)的整體或部分，在一定時限內(nèi)，治療、增進或替代機體的組織、器官或功能的材料。生物醫(yī)學材料的發(fā)展趨勢是利用生物學原理，設(shè)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(shù)方面發(fā)展在微米或納米級尺寸上進行三維組織結(jié)構(gòu)控制、設(shè)計與制造仿生材料。７．納米材料：納米材料是由數(shù)百或幾千個原子組成的超細微?；蛴蛇@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(guī)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(nèi)部電子結(jié)構(gòu)和原子排序密切相關(guān)。這些特殊的物理效應和功能，為新材料的發(fā)展開辟了一條嶄新的研究領(lǐng)域。很有可能使21世紀的信息產(chǎn)業(yè)發(fā)生革命性的在飛躍，極大地改變?nèi)祟惖纳尜|(zhì)量。

８．超導材料：超導材料是20世紀人類最偉大的發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)有近70種單質(zhì)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(jīng)用于大型工程項目。高溫超導材料是1986年才發(fā)現(xiàn)的一種新型超導體，在液氮溫度(77K)就顯現(xiàn)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(yè)界和政府部門的高度重視。高溫超導材料多數(shù)是含銅的氧化物陶瓷。在已發(fā)現(xiàn)的數(shù)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(jīng)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(shù)上占有一定優(yōu)勢。繼續(xù)尋找更高轉(zhuǎn)變溫度的超導材料，加強對氧化物高溫超導體的組織結(jié)構(gòu)控制和成型方法研究，提高現(xiàn)有材料在磁場中的工程臨界電流密度，擴大和開拓應用領(lǐng)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(wù)。

三、材料設(shè)計、合成與加工成形技術(shù)

材料設(shè)計的設(shè)想始于20世紀50年代，其目的是淘汰傳統(tǒng)的“炒菜”法，按指定性能“定做”新材料，按生產(chǎn)要求“設(shè)計”最佳的制備和加工方法。物理學和化學的發(fā)展，特別是凝聚態(tài)理論、量子化學和化學成鍵理論的發(fā)展，使人們對材料的結(jié)構(gòu)與性能，制備與加工之間的變化規(guī)律有了較深的認識，為材料設(shè)計奠定了理論基礎(chǔ)：計算機信息處理技術(shù)，尤其是人工智能、模式識別、知識庫和數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)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(jié)合的方式對新材料研究做出決策并提供行之有效的技術(shù)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(wěn)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(shè)計并制造出來的?，F(xiàn)代意義上的材料的合成與加工，指的是按設(shè)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(jié)構(gòu)進行控制，高效、經(jīng)濟地制造材料和零件的過程。材料設(shè)計、合成和加工是制造和生產(chǎn)高質(zhì)量、低成本產(chǎn)品的關(guān)鍵，是融合人類物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識、技術(shù)進步與工程基礎(chǔ)科學的一個很大交叉領(lǐng)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(wù)性的，缺乏應有的支持與關(guān)注，削弱了它與材料工程其它要素之間的聯(lián)系，在基礎(chǔ)研究機構(gòu)和教育部門尤其如此，致使這一領(lǐng)域缺乏合格的科學家和工程師，出現(xiàn)了合成加工落后于基礎(chǔ)研究的局面，這種狀況應該得到盡快的改變和糾正。

四、結(jié)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(shù)直接緊隨基礎(chǔ)科學的進步而發(fā)展，這為材料科學和技術(shù)的發(fā)展注入了強大的動力。在結(jié)構(gòu)材料方面，除了繼續(xù)對傳統(tǒng)材料進行改造升級之外，應該特別重視發(fā)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(yī)用材料的基礎(chǔ)研究和應用研究，擴大它們的應用領(lǐng)域；加強材料的設(shè)計、合成與加工的基礎(chǔ)研究和技術(shù)、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：

[1]周廉.材料科學與工程發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J].科技信息,2000(5):10—13.[2]國家新材科產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略咨詢委員會.中國新材科發(fā)展報告.納米科技2005.4． [3]張鈞林,材料科學與工程的學科發(fā)展、現(xiàn)狀及人才培養(yǎng)[J].甘肅科技,2008,24(15).[4]楊耀武.未來世界科技發(fā)展趨勢及特點[J].世界科學,2004(12).[5]趙玉嶺.納米材料性質(zhì)及應用[J].煤炭技術(shù),2009(8).[6]師昌緒.21世紀初的材料科學技術(shù)(一)、(二)、(三)、(四)[J].金屬世界,2002(3)． [7]孫亞麗,胡維新.材料科學技術(shù)發(fā)展與社會相互作用的思考[J].中國建材科技,2005,14(2).李世普,Li Shipu.材料科學發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)及其發(fā)展方向[J].黃石理工學院學報,2006,22(3).[9]才磊,CAI Lei.材料是21世紀發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)[J].中國科技術(shù)語,2010,12(4).

第二篇：冶金科學前沿結(jié)課論文

冶金工程科學前沿

講座作業(yè)

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

目錄

第一部分概述.........................................................................................3 第二部分課程內(nèi)容小結(jié)..........................................................................3

2.1 轉(zhuǎn)型發(fā)展情況下轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)技術(shù)進步（王新華）......................................3 2.2 中國鋼鐵冶金現(xiàn)狀與非金屬夾雜物研究（張立峰）.....................................4 2.3 煉鐵新技術(shù)及前沿（吳勝利）.........................................................................6 2.4 高品質(zhì)特殊鋼大斷面連鑄關(guān)鍵技術(shù)和裝備開發(fā)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(shù)現(xiàn)狀（薛濟來）...........................................................................10 2.8 金屬材料的強化以及高強鋼的開發(fā)（王福明）...........................................10 2.9 冶金固廢及二次能源利用新技術(shù)（郭占成）...............................................11 2.10 鋼鐵生命周期的集約化控制技術(shù)（李素琴）.............................................12 2.11 高爐煉鐵的若干前沿技術(shù)（張建良）.........................................................14 2.12 吹氬精煉鋼包內(nèi)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(shù)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(yè)的重要價值和基礎(chǔ)地位。冶金技術(shù)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(chǎn)生活與金屬及其制品的關(guān)系就變得日益密切。在現(xiàn)代社會，人們的衣食住行更是離不開金屬材料，生產(chǎn)活動的工具與設(shè)施也都要使用金屬材料?？梢哉f，沒有金屬材料便沒有人類今天的物質(zhì)文明。

冶金工程為經(jīng)濟提供強有力的生產(chǎn)資料保障，涉及的是商業(yè)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(chǎn)技術(shù)向廣度和深度發(fā)展；在另一方面，冶金工程又以豐富的實踐經(jīng)驗，反過來充實了上述學科的內(nèi)容。雖然我國鋼鐵工業(yè)已取得了長足的發(fā)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(shù)的研究對于國家戰(zhàn)略發(fā)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(nèi)容和本人的觀后感想進行小結(jié)。

第二部分課程內(nèi)容小結(jié)

2.1 轉(zhuǎn)型發(fā)展情況下轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)技術(shù)進步（王新華）

轉(zhuǎn)爐煉鋼作為目前最主要的煉鋼方法，其技術(shù)上的進步對我國煉鋼生產(chǎn)的發(fā)展有著巨大的推動作用。王新華老師主要從轉(zhuǎn)爐內(nèi)部脫磷反應原理、新形勢下各國轉(zhuǎn)爐采取的不同生產(chǎn)工藝、優(yōu)質(zhì)汽車板的生產(chǎn)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(yōu)缺點等方面為我們介紹了我國轉(zhuǎn)爐煉鋼的現(xiàn)狀，在分析國內(nèi)轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上又詳細闡述了轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)上的創(chuàng)新，分析討論了目前國內(nèi)煉鋼生產(chǎn)中所存在的主要技術(shù)問題，并對今后我國轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的進一步發(fā)展提出了一些建議。

目前國內(nèi)轉(zhuǎn)爐濺渣護爐的基本經(jīng)驗可概括為以下幾點：(1)根據(jù)冶煉鋼種和生產(chǎn)工藝的不同，選擇恰當?shù)臑R渣工藝；(2)提高氮氣壓力，優(yōu)化濺渣工藝；(3)合理 選擇開始濺渣時機，實現(xiàn)爐襯的“零侵蝕”；(4)濺渣與補爐相結(jié)合，嚴格控制濺渣后轉(zhuǎn)爐爐型；(5)加強煙罩水冷爐口等設(shè)備的維護及檢修，延長其使用壽命。長壽復吹轉(zhuǎn)爐技術(shù)的開發(fā)成功，對煉鋼技術(shù)的發(fā)展有著深遠的影響，不僅降低了轉(zhuǎn)爐煉鋼成本，提高了作業(yè)率，還改變了轉(zhuǎn)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(chǎn)模式，實現(xiàn)了“三吹三”，提高了轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率。傳統(tǒng)觀點認為，提高轉(zhuǎn)爐供氧強度受爐容比限制，但采用以下技術(shù)有利于進一步提高供氧強度，從而使轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率提高：(1)大幅減少渣量，對于少渣冶煉轉(zhuǎn)爐由于渣量減少可大幅提高供氧強度；(2)優(yōu)化改進氧槍結(jié)構(gòu)，提高噴槍化渣速度，減少熔池噴濺和避免產(chǎn)生大量FeO粉塵是大幅提高供氧強度的關(guān)鍵；(3)采用底吹強攪拌工藝，促進初渣熔化，實現(xiàn)渣鋼反應平衡，是提高熔池供氧強度的重要基礎(chǔ)；(4)采用計算機終點動態(tài)控制技術(shù)，實現(xiàn)不倒爐出鋼及提高出鋼口壽命，縮短出鋼時間，進而縮短轉(zhuǎn)爐輔助作業(yè)時間，也是提高轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率的重要技術(shù)措施。

煉鋼作為鋼鐵生產(chǎn)的重要工序，對降低企業(yè)生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量等具有決定性影響。目前，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的發(fā)展。20世紀中期，氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法的誕生不僅推動了煉鋼技術(shù)的進步，而且在其后的發(fā)展過程中也帶動了高爐大型化、連鑄及爐外精煉技術(shù)的發(fā)展，奠定了 現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)。進入21世紀以來，鋼鐵工業(yè)的發(fā)展面臨著嚴峻挑戰(zhàn)，鋼鐵產(chǎn)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(yè)的發(fā)展也受到資源、環(huán)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(zhàn)，鋼鐵企業(yè)必須努力發(fā)展高效生產(chǎn)工藝，降低生產(chǎn)經(jīng)營成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量并大力推廣清潔生產(chǎn)工藝和節(jié)能新技術(shù)，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(xiàn)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(yè)及至海洋結(jié)構(gòu)、耐酸管線以及在嚴格條件下的其它某種用途。關(guān)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(zhì)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(shù)量和形態(tài)。潔凈鋼的概念應隨工藝的發(fā)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(zhuǎn)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(shù)小，反應速度慢；二是在煉鋼出鋼到連鑄過程中吸氮常常發(fā)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(guān)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(zhuǎn)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(chǎn)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(chǎn)品易于斷裂，對于中厚板易于產(chǎn)發(fā)SSC裂紋和HIC裂紋。當鋼中[S]>0.025%時，連鑄坯產(chǎn)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(diào)：高爐鐵水[S]盡量低，處理后強強調(diào)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A(chǔ)r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(chǎn)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(jīng)開始使用，脫磷后[P]可達100～180×10-4%；二是轉(zhuǎn)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(chǎn)生氫發(fā)裂和白點，導致鋼的嚴重缺陷。有關(guān)研究得出結(jié)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(zhuǎn)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(tài)。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(shù)及前沿（吳勝利）

吳勝利老師主要圍繞鋼鐵工業(yè)的地位及其存在問題、煉鐵生產(chǎn)現(xiàn)狀及面臨的新挑戰(zhàn)、煉鐵工藝節(jié)能減排的技術(shù)方向、鐵礦資源高效使用原理及技術(shù)以及資源環(huán)保型煉鐵工藝研發(fā)動向等角度并采用了大量的最新宏觀數(shù)據(jù)向我們介紹了煉鐵工藝的主要問題：

1、節(jié)能減排問題：煉鐵工序能搞占鋼鐵企業(yè)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(zhì)化趨勢明顯；

3、鋼鐵企業(yè)處于絕對低價位而虧損壓力大，煉鐵成本占鋼鐵生產(chǎn)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(jīng)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(chǎn)1噸成品精礦需要完成約8噸的采剝總量，鐵礦生產(chǎn)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(chǔ)儲量為729億t，鐵金屬儲量基礎(chǔ)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(nèi)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(nèi)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(chǎn)是鋼鐵工業(yè)重要環(huán)節(jié)，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(yè)能源（煤氣）平衡的最重大貢獻者。

2.4 高品質(zhì)特殊鋼大斷面連鑄關(guān)鍵技術(shù)和裝備開發(fā)與應用（張家泉）

2005年項目立項之初，高品質(zhì)特殊鋼大斷面產(chǎn)品全球短缺、生產(chǎn)工藝多為傳統(tǒng)模鑄工藝，高端產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量無法滿足使用要求。目前生產(chǎn)大斷面鑄坯的首選工藝為全弧形連鑄，該工藝具有產(chǎn)量高，成本低，質(zhì)量穩(wěn)定的特點。當時的高品質(zhì)特殊鋼大斷面連鑄存在著一系列的技術(shù)難點：初期傳熱和凝固控制難度大；中心易產(chǎn)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(xù)攻關(guān)創(chuàng)新，建立了大斷面特殊鋼連鑄內(nèi)部疏松和成分偏析控制理論與方法創(chuàng)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(fā)出旋流澆鑄工藝技術(shù)，建立了連鑄電磁流體-熱-溶質(zhì)傳輸耦合模型，解釋了連鑄過程宏觀偏析形成與分布規(guī)律，奠定了大斷面連鑄工藝與產(chǎn)品內(nèi)部均質(zhì)性控制的理論基礎(chǔ)；解決了特殊鋼大斷面連鑄生產(chǎn)與熱裝過程裂紋控制難題，開發(fā)出大斷面小曲率、超弱冷和高溫低應變連鑄矯直技術(shù)，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(shù)保障，首創(chuàng)世界最大規(guī)格全弧形特殊鋼連鑄裝備，并建立了基于CAE的鑄機設(shè)計規(guī)范；開發(fā)了大斷面高品質(zhì)特殊鋼連鑄化生產(chǎn)成套工藝與專有技術(shù)。本項成果打破了國外技術(shù)壟斷，引領(lǐng)了大斷面特殊鋼連鑄化生產(chǎn)方向。

隨著大斷面連鑄產(chǎn)品的推廣應用，不僅給各個單位和企業(yè)帶來了可觀的經(jīng)濟效益，縮短了下游制造業(yè)的加工流程，形成了高效低成本的新產(chǎn)業(yè)鏈，促進了我國鋼鐵行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)品優(yōu)化升級，還有力地推動了國家清潔能源行業(yè)的發(fā)展。

2.5生物冶金（李宏煦）

生物冶金技術(shù)，又稱生物浸出技術(shù)，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(chǎn)生的酸性環(huán)境中，如溫泉、火山附近地區(qū)和富含硫的地區(qū)。

由澳大利亞一家公司培養(yǎng)的適溫細菌最早是在西澳的一礦山中發(fā)現(xiàn)的，在含硫的酸性環(huán)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?；瘜W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(tǒng)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(jīng)細菌氧化后，通過氰化物提取。

常規(guī)冶金技術(shù)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(shù)，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(yǎng)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(tǒng)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(xiàn)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(chǎn)生二氧化硫，投資少，能耗低，試劑消耗少，能經(jīng)濟地處理低品位、難處理的礦石。目前，這種方法仍處于發(fā)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(huán)境的適應性差，超出了一定的溫度范圍細菌難以成活，經(jīng)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(tài)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(xiàn)狀 當前，我國鐵尾礦的排放量增長迅速，堆存量日益增大。據(jù)統(tǒng)計，1949-2009年，全國鐵尾礦排放量大約為62億t。據(jù)不完全統(tǒng)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(yè)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(fā)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(yōu)化和物質(zhì)流、能量流、信息網(wǎng)絡(luò)集成構(gòu)建，對鋼鐵工業(yè)長流程和短流程關(guān)鍵界面匹配、二次能源高效轉(zhuǎn)化、低品質(zhì)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(yōu)化與關(guān)鍵技術(shù)深度開發(fā)。實現(xiàn)鋼鐵材料與其流程的高效化、綠色化制造。高品質(zhì)特殊鋼生產(chǎn)應用與關(guān)鍵技術(shù)

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(huán)境適應性材料設(shè)計技術(shù)；高潔凈度冶煉、夾雜物精確控制、均質(zhì)化與組織精細化控制、精確成型與加工等產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定控制技術(shù)；低成本制造及簡化流程技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。

高性能耐蝕鋼制造關(guān)鍵技術(shù)

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

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

本部分薛老師主要對鋁冶金的生產(chǎn)工藝流程、其技術(shù)發(fā)展以及目前世界上各國家的前沿技術(shù)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(shù)領(lǐng)域的差距以及存在的一些問題。

金屬鋁是性能優(yōu)異、用途廣泛、關(guān)聯(lián)度大的基礎(chǔ)輕金屬材料，在國民經(jīng)濟發(fā)展中具有不可替代的重要作用。它具有密度小、塑性高、優(yōu)良的導電導熱性和抗蝕性等優(yōu)點，而大量應用于農(nóng)業(yè)、輕工業(yè)、軍事工業(yè)、交通運輸業(yè)和航空航天等領(lǐng)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(chǎn)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(shè)備簡單，且產(chǎn)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(fā)（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(xiàn)長壽化，達到節(jié)能減排的發(fā)展方向，并通過合金化和熱處理工藝等來實現(xiàn)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(xiàn)將金屬學、冶金學與鋼鐵材料研發(fā)、品質(zhì)提高、生產(chǎn)工藝優(yōu)化等聯(lián)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(jié)構(gòu)材料主要在彈性范圍內(nèi)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(jié)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(shè)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(jié)晶區(qū)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(shù)（郭占成）

超重力技術(shù)是強化多相流傳遞及反應過程的新技術(shù)，上個 世紀問世以來，在國內(nèi)外受到廣泛的重視，由于它的廣泛適用性以及具有傳統(tǒng)設(shè)備所不具有的體積小、重量輕、能耗低、易運轉(zhuǎn)、易維修、安全、可靠、靈活以及更能適應環(huán)境 等優(yōu)點，使得超重力技術(shù)在環(huán)保和材料生物化工等工業(yè)領(lǐng)域中有廣闊的商業(yè)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(chǎn)品 燒結(jié)機 高爐 焦爐 轉(zhuǎn)爐 冶煉 產(chǎn)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(tǒng)流程技術(shù)進步—超重力冶金

超重力工程技術(shù)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(xiàn)高效的傳質(zhì)傳熱過程和化學反應過程。超重力工程技術(shù)是一項突破性地強化“三傳一反”過程的新技術(shù)，是適用于能源、材料、石油、化工、環(huán)境、生物等多個部門并可帶來巨大經(jīng)濟效益和社會效益的新技術(shù)。獲取超重力的方式主要是通過轉(zhuǎn)動設(shè)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(shù)與冶金工業(yè)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(shù)（李素琴）

2.10.1 研究背景

綠色冶金方興未艾以及環(huán)境生態(tài)問題已經(jīng)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(chǎn)生原因：霧霾，顧名思義是霧和霾，但是霧和霾的區(qū)別很大?？諝庵械幕覊m、硫酸、硝酸等顆粒物組成的氣溶膠系統(tǒng)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(xiàn)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(jié)核存在時，相對濕度不一定達到100%就可能出現(xiàn)飽和）。由于液態(tài)水或冰晶組成的霧散射的光與波長關(guān)系不大，因而霧看起來呈乳白色或青白色和灰色。

鋼鐵工業(yè)的生產(chǎn)過程是化學、物理的變化過程，對環(huán)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(yè)（鋼鐵、煉油、火電、化工、有色金屬冶煉和造紙）的首位。環(huán)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(tǒng)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(tǒng)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(zhì)。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(zhì)，對人體引起不良后果。2.10.2 轉(zhuǎn)型升級新思路

面對鋼鐵污染的嚴重形式我們必須轉(zhuǎn)型升級新思路，遵循循環(huán)經(jīng)濟理念，依據(jù)工業(yè)生態(tài)學的原理，進行鋼鐵工業(yè)的生命周期管理集約化技術(shù)控制，延伸產(chǎn)業(yè)鏈，帶動生態(tài)服務(wù)也發(fā)展，實現(xiàn)資源利用的最大化，污染排放的最小化。

采用生態(tài)重組的手段，從微觀、中觀和宏觀角度入手進行物質(zhì)的集成，能量的集成，水系統(tǒng)的集成，技術(shù)的集成以及設(shè)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(fā)環(huán)境友好型產(chǎn)品，帶來經(jīng)濟效益的同時，提高環(huán)境效益和生態(tài)效益。

1、源頭——微觀層次

通過改變化學產(chǎn)品或者過程的內(nèi)在本質(zhì)來減少或消除有害物質(zhì)的使用與產(chǎn)生；設(shè)計或重新設(shè)計化學物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，使其具備所需的特性有避免或減少有毒基團的使用與產(chǎn)生；高選擇化學反應，減少副產(chǎn)品，甚至達到原子的經(jīng)濟性，實現(xiàn)零排放。

2、生命周期管理

一種產(chǎn)品從原料開采開始，經(jīng)過原料加工，產(chǎn)品制造，產(chǎn)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(huán)或作為廢棄處理，這一整個過程稱為產(chǎn)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(yè)的集約化控制是指在以資源優(yōu)化配置為原則，以社會福利最大化為目的，組織結(jié)構(gòu)高度集中，大，中，小企業(yè)共同互利共生，使鋼鐵工業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的過程。

將具有某種共同特性的企業(yè)構(gòu)成集合或系統(tǒng)，進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化和產(chǎn)品優(yōu)化，實現(xiàn)優(yōu)勢互補，增強活力及市場競爭力；采用循環(huán)連接技術(shù)進行資源優(yōu)化配置，提高資源利用效率和勞動效率，增加產(chǎn)出；在集約型發(fā)展方式下，依靠技術(shù)進步和技術(shù)創(chuàng)新以及職工素質(zhì)培養(yǎng)和生產(chǎn)力合理組織和配置，實現(xiàn)和持續(xù)發(fā)展。2.10.3結(jié)語

可以考慮海洋以及軍工產(chǎn)業(yè)對鋼鐵的需求方向，新型城鎮(zhèn)化和工業(yè)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(chǎn)品結(jié)構(gòu)與區(qū)域布局，生產(chǎn)高附加值鋼種。上下游產(chǎn)業(yè)鏈的延伸，包括鋼鐵，渣，塵，尾礦與焦化等，實現(xiàn)高附加值產(chǎn)品開發(fā)，帶來更大經(jīng)濟效益。

脫硫，脫氮以及除塵的高效新技術(shù)開發(fā)，能源診斷技術(shù)與節(jié)能技術(shù)的開發(fā)以及綠色水處理技術(shù)研發(fā)等集成與優(yōu)化，會大大降低污染物的排放，帶來經(jīng)濟利益的同時，帶來生態(tài)效益和社會效益。

鋼鐵工業(yè)生態(tài)化的轉(zhuǎn)型是必然趨勢。

2.11高爐煉鐵的若干前沿技術(shù)（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(yè)流程的基礎(chǔ)步驟，對于鋼鐵冶金來說至關(guān)重要。張老師主要從中國煉鐵情況與發(fā)展形勢；高爐噴吹固體燃料；高爐系統(tǒng)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(fā)展形勢

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

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

國內(nèi)噴吹固體燃料的熱點技術(shù)主要有：高爐經(jīng)濟噴煤比的探索、高爐煤粉有效發(fā)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(zhì)用于高爐噴吹。

中國高爐噴吹固體燃料的發(fā)展方向：

1、合理采購噴吹煤，優(yōu)化噴煤結(jié)構(gòu)。

2、結(jié)合冶金條件探索經(jīng)濟噴煤量。

3、繼續(xù)拓展高爐噴吹資源。

4、研發(fā)生物質(zhì)、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(tǒng)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(jié)瘤，破壞鐵礦石和焦炭冶金性能，燒損風口等冷卻設(shè)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(jié)、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(jié)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(nèi)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(zhì)鋼的生產(chǎn)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(zhì)量。李老師向我們介紹了鋼包底吹氬技術(shù)，通過這項技術(shù)來提高鋼水純凈度，以往研究將其過程的限制環(huán)節(jié)為氣泡作為促進夾雜物上浮的主要因素。吹氬鋼內(nèi)在汽泡的驅(qū)動下鋼液的平均上升速度的數(shù)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(nèi)達到鋼渣界面去除，而實際上電磁攪拌鋼包內(nèi)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(nèi)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(huán)節(jié)，則隨吹氬量增加，底吹氬鋼包內(nèi)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(guān)聯(lián)，導致實際操作中準確選擇最優(yōu)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(guī)律，為底吹氬鋼包中提高鋼液潔凈度的操作優(yōu)化提供依據(jù)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(guī)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(jié)果與分析

隨著吹氬量增大，鋼包內(nèi)鋼液循環(huán)流速增大，氣泡直徑增加，同時鋼渣界面的形狀也發(fā)生顯著變化。循環(huán)流速和氣泡尺寸對夾雜物的上浮過程產(chǎn)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(huán)節(jié)。

若夾雜物上浮是其限制環(huán)節(jié)，則氣泡尺寸和鋼液上升速度將是關(guān)鍵因素；若頂渣吸收是其限制環(huán)節(jié)，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(huán)節(jié)。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(huán)節(jié)。實際生產(chǎn)過程中，可通過控制頂渣和夾雜物的物理性質(zhì)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(shù)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(jié)能環(huán)保等優(yōu)點。近年國內(nèi)電弧爐受廢鋼資源緊缺及電價高等影響，生產(chǎn)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(jié)構(gòu)。但傳統(tǒng)電弧爐冶煉熔池攪拌弱，動力學條件差，造成爐內(nèi)物質(zhì)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(guān)裝備在國內(nèi)使用時大多水土不服。國內(nèi)外研究者嘗試采用電弧爐底吹攪拌技術(shù)改善上述問題，但均因底吹安全及壽命等技術(shù)原因難以實現(xiàn)工程化。2.13.2 研究目標

1、技術(shù)難點

（1）爐料結(jié)構(gòu)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(shù)難題，提出并著手開發(fā) “電弧爐煉鋼復合吹煉技術(shù)”。

2、研究目標

通過對傳統(tǒng)冶煉工藝進行創(chuàng)新，降低電弧爐煉鋼時原料、能量消耗，提高鋼水質(zhì)量、氧氣利用率和生產(chǎn)效率，實現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、環(huán)保、低成本生產(chǎn)目標，使我國電弧爐煉鋼技術(shù)經(jīng)濟指標達到國際先進水平。2.13.3 研究內(nèi)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(guī)律，確定了爐內(nèi)各區(qū)域的攪拌速度，并獲得影響熔池攪拌速度關(guān)系式。滿足了不同爐型、爐料結(jié)構(gòu)及冶煉過程對熔池攪拌強度的要求。

2、集束射流技術(shù)的拓展應用（1）爐壁模塊化噴吹技術(shù) 研發(fā)了爐壁噴吹模塊技術(shù)，包括集數(shù)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(xiàn)了粉劑噴吹的動態(tài)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(shù)和埋入式供氧技術(shù)

針對高鐵水比的多元爐料，首次開發(fā)應用了電氧切換的爐頂集束供氧噴吹技術(shù)，提高了供氧效率，改蓋了熔池攪拌強度。首次開發(fā)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(shù)

采用等靜壓成型技術(shù)，生產(chǎn)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(fā)了滿足不同爐型及爐料結(jié)構(gòu)的底吹參數(shù)控制模塊，保證了底吹攪拌效果。開發(fā)了電弧爐底吹攪拌安全控制系統(tǒng)，實現(xiàn)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(lǐng)先水平。

4、復合吹煉技術(shù)的工程化應用

研發(fā)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(wěn)定、降低了生產(chǎn)成本；建立了電弧爐煉鋼脫碳和溫度預報模型，實現(xiàn)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(tǒng)，解決了復合吹煉條件下電弧爐生產(chǎn)和余熱回收的協(xié)調(diào)運行。

2014年該技術(shù)被中國金屬學會列為“冶金與新材料產(chǎn)學研協(xié)調(diào)創(chuàng)新平臺”重點推廣項目，本項目豐富了電弧爐煉鋼技術(shù)，推動了冶金科學及相關(guān)技術(shù)的進步。

第三部分課后感想

冶金行業(yè)作為國民經(jīng)濟重要生產(chǎn)部門，使得冶金工程專業(yè)具有良好的發(fā)展前景。舉一個比較有代表性的例子。我國是一個產(chǎn)鋼大國，每年的鋼鐵總產(chǎn)量位于世界前列。鋼產(chǎn)量的指標，當然可以作為衡量一個國家經(jīng)濟發(fā)展水平的重要參數(shù)，但產(chǎn)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(shù)上同先進國家的差距，表明我們冶金工程的發(fā)展水平并不高。要改變這種狀況，促進國家從產(chǎn)鋼大國變?yōu)殇撹F強國，就要加大冶金技術(shù)人才的培養(yǎng)。所以，冶金工程具備很大的發(fā)展?jié)摿?。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(shù)貢獻力量，實現(xiàn)自己的人生價值。

第三篇：科學誠信結(jié)課論文

科學道德與學術(shù)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?？蒲胁粩嘈袨槠茐目蒲谢顒又刃?，削弱科研創(chuàng)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(diào)科學誠信在科學發(fā)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(guān)鍵詞：科學誠信 學術(shù)不端行為 學術(shù)道德 制度建設(shè)

學術(shù)研究是由人來做的，像人類的其他行為一樣，學術(shù)研究會出現(xiàn)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(fā)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(fā)生的失誤。這類錯誤本來可以避免，是不應該發(fā)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(tài)度問題，并沒有違背學術(shù)道德。還有一類是學術(shù)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(fā)生了，存在主觀惡意，違背了學術(shù)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(shù)不端行為是指違反學術(shù)規(guī)范、學術(shù)道德的行為，國際上一般用來指捏造數(shù)據(jù)(fabrication)、竄改數(shù)據(jù)(falsification)和剽竊(plagiarism)三種行為。但是一稿多投、侵占學術(shù)成果、偽造學術(shù)履歷等行為也可包括進去。學術(shù)不端行為在世界各國、各個歷史時期都曾經(jīng)發(fā)生過，但是像中國當前這樣如此泛濫，嚴重到被稱為學術(shù)腐敗的地步，卻是罕見的。這不僅表現(xiàn)在違反者眾多、發(fā)生頻繁，各個科研機構(gòu)都時有發(fā)現(xiàn)，而且表現(xiàn)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(shù)規(guī)范、學術(shù)道德方面的教育，學生在學習、研究過程中發(fā)生不端行為，經(jīng)常是由于對學術(shù)規(guī)范、學術(shù)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(shù)規(guī)范、學術(shù)道德教育，防患于未然，是遏制學術(shù)腐敗、保證中國學術(shù)研究能夠健康發(fā)展的一個重要措施。學術(shù)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(qū)別?！暗赖隆标P(guān)注的是做人的美德、品行、修養(yǎng)或德性；而“倫理”關(guān)注的是人與人之間應有的行為規(guī)范或準則，是對人類道德現(xiàn)象的系統(tǒng)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(lǐng)域，引發(fā)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(guān)的科研人員的道德建設(shè)至關(guān)重要，科研活動也成為道德研究之對象?？蒲腥藛T應遵循科學共同體公認的的行為準則或規(guī)范，及時調(diào)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(tài)環(huán)境等）之間

0

2013/5/30

科學道德與學術(shù)誠信 的關(guān)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(qū)別，“科學倫理”和“科學道德”的含義也各有側(cè)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(tài)的復雜社會人際網(wǎng)絡(luò)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(guī)避潛在的經(jīng)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(tài)環(huán)境之間的倫理規(guī)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(yǎng)、品行和誠實及杜撰、抄襲、剽竊及學術(shù)不當行為產(chǎn)生的根源、表現(xiàn)、危害及對策。學術(shù)不端行為

2.1 學術(shù)不端行為的概念

科研不端行為包括虛構(gòu)偽造結(jié)果或數(shù)據(jù)；篡改有選擇的遺漏或更改結(jié)果或數(shù)據(jù)；剽竊在研究方案、研究結(jié)果和研究過程中不正當?shù)剡\用他人成果；不提供適當?shù)囊淖⑨?、不讓同行得到珍貴的資料，用不適當?shù)慕y(tǒng)計或測量方式抬高研究發(fā)現(xiàn)的意義等；弄虛作假：篡改和捏造、故意遺漏數(shù)據(jù)；偽造證據(jù)、制造騙局。

2.2 學術(shù)不端行為案例

現(xiàn)如今教育部下發(fā)了關(guān)于嚴肅處理高等學校學術(shù)不端行為的通知中列舉了七種學術(shù)不端行為：一是抄襲、剽竊、侵吞他人學術(shù)成果；二是篡改他人學術(shù)成果；三是偽造或者篡改數(shù)據(jù)、文獻，捏造事實；四是偽造注釋；五是未參加創(chuàng)作，在他人學術(shù)成果上署名；六是未經(jīng)他人許可，不當使用他人署名；七是其他學術(shù)不端行為[2]。教育部定義的學術(shù)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(quán)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(shù)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(lǐng)。

如前中國證監(jiān)會副主席王益(1993年任國務(wù)院證券辦副主任,1995年任中國證監(jiān)會副主席[副部級],1999年任國家開發(fā)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(jīng)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(jīng)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(jīng)濟學中的數(shù)學模型好像一點不懂。事實上，他原本北大歷史系畢業(yè)，對數(shù)學模型一竅不通，這樣的人也可以當經(jīng)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(shù)機構(gòu)對學術(shù)腐敗現(xiàn)象熟視無睹，任其泛濫，甚至包庇縱容。其程度之惡劣，令人發(fā)指，有人刻薄地形容說:中國的學術(shù)界幾乎什么都搞，就是不搞學術(shù)[4]－[7]。下面的例子是可以發(fā)人深思的。2003年“非典”期間，中國軍事醫(yī)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(lián)系在一起，他們的發(fā)現(xiàn)比香港科學家早了幾周?？墒牵捎谝晃还こ淘涸菏浚ê闈╊I(lǐng)導的科研小組“草率”鑒定結(jié)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

2013/5/30

科學道德與學術(shù)誠信

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]?！?/p>

學術(shù)不端行為不竟出現(xiàn)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(zhì), 用FET 的方式來調(diào)制有機分子材料中的電子濃度, 從而改變其電學性質(zhì)。舍恩的研究領(lǐng)域涉及到超導、納米技術(shù)、分子電路和分子場效應管(FET)等物理學的前沿領(lǐng)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(jīng)發(fā)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(zhì)疑。最大的漏洞在于其實驗數(shù)據(jù)在不同的論文驚人相似，而論文報道的這些結(jié)果是否是實驗的真實結(jié)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(xiàn)波動, 豈能如此完美無暇, 驚人相似。在經(jīng)過4個多月的仔細調(diào)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(jié)論性報告，確認舍恩自1998-2001年發(fā)表的24篇論文中至少有16篇在數(shù)據(jù)上做了手腳或根本就是錯誤的。至此舍恩實驗數(shù)據(jù)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(shù)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(shù)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(jīng)濟與市場經(jīng)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(shù)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(huán)節(jié)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(jīng)濟行為,一些出版社無視科學研究的規(guī)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(zhì)低下,工作中違背職業(yè)道德,或是對科研不端行為視而不見,或是根據(jù)自己的好惡對某些科研人員予以特別關(guān)照或打擊報復,從而產(chǎn)生了一起起不公正事件。

缺乏健全的科研評價體制,是產(chǎn)生科研不端行為的又一誘因。在追求數(shù)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(huán)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(tǒng)在運行中失范?；乇苤贫?、保密制度、監(jiān)督制度本是同行評議制度的重要環(huán)節(jié),可縱觀我國多如牛毛的評審會、鑒定會、評獎會,一些規(guī)定有回避制度的也因難以控制等種種原因而形同虛設(shè)。學術(shù)道德建設(shè)不到位，部分學者缺乏學術(shù)誠信和道德約束，2013/5/30

科學道德與學術(shù)誠信

沒有形成一個良好的學術(shù)氛圍。過去只要發(fā)現(xiàn)有人出現(xiàn)抄襲、剽竊，當事人就會感到很不光彩，抬不起頭來?，F(xiàn)在倒好，“天下文章一大抄，就看會抄不會抄”?，F(xiàn)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(xiàn)在只需從網(wǎng)上復制粘貼就可以了。

2.3.2 內(nèi)心

美國心理學家卡特爾認為,人的個性是由許多特性所構(gòu)成的,由于各種特性在一個人身上的不同組合,構(gòu)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(zhì)”。所謂表面特性,是指一個人經(jīng)常發(fā)生的、可以從外部觀察到的行為;而根源特質(zhì)則是制約著表面特性的潛在基礎(chǔ)。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(fā)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(zhí),不敢直面現(xiàn)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(shè)”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(chǔ)概念。一是受雇人假設(shè),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(wù),工作是他迫不得已的生活手段。二是經(jīng)濟人假設(shè),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(jīng)濟利益,工作的動機是獲得經(jīng)濟報酬。三是社會人假設(shè),即人具有社會性的需求,人與人之間的關(guān)系和組織的歸屬感比經(jīng)濟報酬更能激勵人的行為。四是自我實現(xiàn)人假設(shè),即每個人都有實現(xiàn)自我價值的需要,個人成就感是自我發(fā)展的動力。五是復雜人假設(shè),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(nèi)會有多種需要,并且會隨著工作、生活條件的變化,不斷產(chǎn)生新的需要。

科學家是科學研究活動的執(zhí)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(shè)”。譬如,作為受雇人假設(shè),科學家的研究活動需要外界系統(tǒng)的監(jiān)督管理;作為經(jīng)濟人假設(shè),高額報酬是吸引科學家的重要手段;作為社會人假設(shè),科學家需要在一個關(guān)系融洽的組織工作;作為自我實現(xiàn)人假設(shè),科學家希望能在一個能發(fā)揮主觀能動性且管制較少的組織和學科領(lǐng)域里工作;作為復雜人假設(shè),科學家在不同時期、不同崗位上有不同的需要?？蒲凶鳛槁殬I(yè)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(chǎn)生。學術(shù)不斷行為的危害

科研不端行為為科學發(fā)展以及社會進步產(chǎn)生了嚴重的危害?？蒲胁欢诵袨楫a(chǎn)生的最直接后果影響科學知識的質(zhì)量，使得科學本身失去真理所應具有的屬性，正如舍恩發(fā)表的假數(shù)據(jù)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(jié)果本身質(zhì)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(xiàn)科學建制的體制目標，影響科學發(fā)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

2013/5/30

科學道德與學術(shù)誠信

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

科研不端行為產(chǎn)生學術(shù)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(chǔ)之上，而科學的健康發(fā)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(fā)展不能夠持續(xù)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?？茖W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(chǎn)生的造假過程更是一種無謂的科研資源浪費。改善學術(shù)不端行為的辦法

加強學術(shù)道德建設(shè)。從大學生進校門開始進行學術(shù)誠信教育，對于科研人員上崗要簽訂學術(shù)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(shù)不端行為，逐步形成良好的學術(shù)氛圍。

加強制度建設(shè)，加大監(jiān)督力度，建立有效監(jiān)督平臺。設(shè)立專門的網(wǎng)站用于揭露學術(shù)不端行為，對于已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的進行處理后在網(wǎng)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(shù)腐敗現(xiàn)象。對發(fā)現(xiàn)的各種腐敗現(xiàn)象，要像外科大夫做手術(shù)一樣，把腐敗的毒瘤連同其根一起切除干凈。譬如，發(fā)現(xiàn)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(jié)果在相關(guān)誠信網(wǎng)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(wǎng)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(nèi)應該統(tǒng)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(wǎng)上交流，全部暴露在陽光之下，接受來自各個方面的監(jiān)督，論文在其它地方發(fā)表后，網(wǎng)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(shù)分開。行政人員不參與有關(guān)項目評審和鑒定，把評審和鑒定權(quán)真正交給學術(shù)委員會（由教授、專家組成）。否則，還會出現(xiàn)全國百名教學名師評選變味現(xiàn)象。教學名師本應該評選長期從事教學的優(yōu)秀教師，卻被各大學的行政人員所占據(jù)，好像我國大學里承擔教學任務(wù)的就是校長似的，真是一個莫大的諷刺！要提倡學術(shù)自由(academic freedom)，真正實行教授（專家）治校，樹立行政就是服務(wù)的思想，徹底改變現(xiàn)有的行政人員主導學術(shù)資源的狀況。

發(fā)揮學術(shù)期刊在治理學術(shù)不端行為方面的作用。對國內(nèi)學術(shù)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(shù)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(guān)口，減少抄襲剽竊論文出現(xiàn)。

充分發(fā)揮高科技手段在治理學術(shù)不端行為方面有作用。研制高科技防偽系統(tǒng)，運用現(xiàn)代檢測方法防止作弊行為?，F(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出學術(shù)不端行為檢測系統(tǒng)，要充分發(fā)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(tǒng)，使其更好地發(fā)揮作用，也更具說服力。關(guān)于科學誠信

2013/5/30

科學道德與學術(shù)誠信

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(guī)范。美國學術(shù)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(chuàng)新的前提條件。

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

科學誠信是科研人員之間聯(lián)系的基礎(chǔ)。在復雜的科學技術(shù)面前，科學研究往往是通過科研團隊的合作來實現(xiàn)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(fā)展的進程。從科學歷史發(fā)展的角度來說，科學誠信將兩代甚至是幾代人有機聯(lián)系在一起。

科學誠信是科學可持續(xù)發(fā)展的依據(jù)。不論是在任何歷史階段，科學以一種良性的、可持續(xù)的狀態(tài)發(fā)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(shù)據(jù)，科學發(fā)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(fā)著不同時代的人去追求探索。

5.3科學誠信的現(xiàn)實作用

有力監(jiān)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(chǎn)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(gòu)架。在構(gòu)建科研管理構(gòu)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(guān)的規(guī)章制度和行為指南提供了的基本的依據(jù)。

有效協(xié)調(diào)科學研究與其他領(lǐng)域的關(guān)系。在經(jīng)濟高速發(fā)展的今天，科學誠信作為一道有效的過濾屏障，規(guī)避和控制科研中由于商業(yè)化引起的沖突，同時也注意來自政治、經(jīng)濟發(fā)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(zhì)。更值得關(guān)注的是，科學誠信從精神意識層面上，強調(diào)科研人員的道德品質(zhì)和倫理責任，建立科研過程中自律的意識。培養(yǎng)優(yōu)良的科研道德素質(zhì)，傳承至科學研究的每一個細節(jié)。當今研究生如何在科研中做到科學誠信

6.1數(shù)據(jù)處理

研究結(jié)果應該建立在確鑿的實驗、試驗、觀察或調(diào)查數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，因此論文中的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，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

科學道德與學術(shù)誠信

而無法全面展示原始數(shù)據(jù)，但是一旦有其他研究人員對論文中的數(shù)據(jù)提出疑問，或希望做進一步了解，論文作者應該能夠向質(zhì)疑者、詢問者提供原始數(shù)據(jù)。因此，在論文發(fā)表之后，有關(guān)的實驗記錄、原始數(shù)據(jù)仍然必須繼續(xù)保留一段時間，一般至少要保存5年，而如果論文結(jié)果受到了質(zhì)疑，就應該無限期地保存原始數(shù)據(jù)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(qū)分)。剽竊是指在使用他人的觀點或語句時沒有做恰當?shù)恼f明。

許多人對剽竊的認識存在兩個誤區(qū)。第一個誤區(qū)是，認為只有剽竊他人的觀點(包括實驗數(shù)據(jù)、結(jié)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(shù)據(jù)是自己做的，那么套用別人論文中的句子來描述實驗結(jié)果就不算剽竊。也有人認為，只有照抄他人論文的結(jié)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(shù)據(jù)，在描述實驗結(jié)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(qū)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(gòu)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(shù)據(jù)和結(jié)果，但是同樣是一種剽竊行為。

結(jié)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(shù)據(jù)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(nèi)，杜絕不端行為的產(chǎn)生是一個不可能完成的任務(wù)，只有通過發(fā)揚科學誠信的積極作用才能控制不端行為的產(chǎn)生，使得科學以一種良性的，可持續(xù)的態(tài)勢發(fā)展。愛因斯坦曾經(jīng)說：“大多數(shù)人說，是才智早就了偉大的科學家。他們錯了，是人格?！笨茖W誠信正是人格中閃耀的亮點，是經(jīng)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(wǎng)站:教育部發(fā)出通知嚴肅處理高校學術(shù)不端行為[OL]http://004km.cn/p-16900131 2004.1 [5] 孫海華 葉鐵橋 雷宇：專家解析學術(shù)造假七宗罪 [J]《今日科苑》2009年17期

2013/5/30

科學道德與學術(shù)誠信

[6] 新華網(wǎng)：中國證監(jiān)會原副主席王益春節(jié)前夕被正式批捕 [OL] http://004km.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(jié)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(yè)名稱：

電子科學與技術(shù)

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(guān)于科學的一般研究方法的理論，而隨著科學的不斷發(fā)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(fā)展而不斷發(fā)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(guān)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(fā)現(xiàn)，而科學發(fā)現(xiàn)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(diào)節(jié)自己的認識去實現(xiàn)科學發(fā)現(xiàn)的目標。

而科學事實是通過觀察和實驗所獲得的經(jīng)驗事實，是經(jīng)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(xiàn)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(gòu)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(lián)系，通過這種聯(lián)系使我們能夠根據(jù)那些已經(jīng)認識的科學事實其預見以后發(fā)生的事實，這樣才能發(fā)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(jù)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(tài)，把對象放在這種狀態(tài)下來認識，所以實驗方法有其自身巨大的優(yōu)越性，在生活中我們也可以經(jīng)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(gòu)思和設(shè)計，實驗的實施，實驗結(jié)果的分析整理，實驗結(jié)果的理論解釋，首先要明確目的，如觀察某種現(xiàn)象，驗證某種假設(shè)，制造某種客體，等等。接著，要將特定的目的轉(zhuǎn)化為某種原理或設(shè)想，進而依據(jù)已知的科學原理，利用適合的儀器、設(shè)備、試劑等物質(zhì)條件，設(shè)計和構(gòu)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(jié)果的處理。

盡管簡化了它的步驟，但是實驗方法在我們?nèi)粘Ｉ钪邪l(fā)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(jīng)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(fā)展，而實驗方法比單純的觀察方法有顯著的優(yōu)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(fā)展和檢驗自然科學理論的實踐基礎(chǔ)。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(fā)生的條件下有計劃、有選擇地對自然現(xiàn)象進行考察的一種方法。實驗是依據(jù)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(xiàn)，那就無法成為科學事實。科學觀察和實驗結(jié)果可以可以用一個標準去執(zhí)行，科學觀察和實驗需要以正確反映客觀事物本質(zhì)的理論為指導，提供正確的概念系統(tǒng)、推理規(guī)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(xiàn)象變得清晰起來。科學觀察和實驗要求我們要有一個嚴謹?shù)膶嵤虑笫堑膶W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(shù)據(jù)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(fā)現(xiàn)，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(yǎng)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(nèi)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(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)過程。接下來，弗萊明還發(fā)現(xiàn)，霉斑就是青霉菌，由它產(chǎn)生的一種物質(zhì)是針對試管和培養(yǎng)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(jīng)驗使得他發(fā)現(xiàn)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(guān)系，還知道如何通過培養(yǎng)皿來培養(yǎng)特定的菌株等等巴斯德所說，如巴斯德所說“在觀察的領(lǐng)域里，機遇只偏愛那種有準備的頭腦?！薄６诳茖W實踐過程中由于意外的事件導致科學上的新發(fā)現(xiàn)，稱為機遇。

青霉素的發(fā)現(xiàn)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(yǎng)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(xiàn)在開始儲備自己知識吧！

第五篇：桂電信息技術(shù)前沿講座結(jié)課論文

信息技術(shù)前沿講座

學院：

專業(yè)： 學號： 姓名：

結(jié) 課 論 文

年月日

無線通信技術(shù)的初步認識

摘要

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

研究方法：網(wǎng)上資料，圖書館閱覽，聽講座等形式。

成果和結(jié)論：初步了解了通信工程的一個分支——無線通信技術(shù)的基礎(chǔ)知識。更好的幫助理解本專業(yè)的就業(yè)前景和研究方向。激發(fā)了對專業(yè)學科的興趣，開闊了眼界。

關(guān)鍵字：無線通信、遠距離無線通信技術(shù)。

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(lǐng)域中，發(fā)展 最快、應用最廣的就是無線通信技術(shù)。無線通信技術(shù)自身有很多優(yōu)點，成 本較低，無線通信技術(shù)不必建立物理線路，更不用大量的人力去鋪設(shè)電纜，而且無線通信技術(shù)不受工業(yè)環(huán)境的限制，對抗環(huán)境的變化能力較強，故障 診斷也較為易，相對于傳統(tǒng)的有線通信的設(shè)置與維修，無線網(wǎng)絡(luò)的維修可 以通過遠程診斷完成，更加便捷；擴展性強，當網(wǎng)絡(luò)需要擴展時，無線通 信不需要擴展布線；靈活性強，無線網(wǎng)絡(luò)不受環(huán)境、地形等限制，而且在 使用環(huán)境發(fā)生變化時，無線網(wǎng)絡(luò)只需要做很少的調(diào)整，就能適應新環(huán)境的 要求。

正文

第一章常用的遠距離無線通信技術(shù)

目前偏遠地區(qū)廣泛應用的無線通訊技術(shù)主要有GPRS/CDMA、數(shù)傳電臺、擴 頻微波、無線網(wǎng)橋及衛(wèi)星通信、短波通信技術(shù)等。它主要使用在較為偏遠 或不宜鋪設(shè)線路的地區(qū)，如：煤礦、海上、有污染或環(huán)境較為惡劣地區(qū)等。

§1.1、GPRS/CDMA 碼分多址(CDMA)是在數(shù)字技術(shù)的分支—擴頻通信技術(shù)上發(fā)展起來的一種嶄新而成熟的無線通信技術(shù)。CDMA技術(shù)的原理是基于擴頻技術(shù)，即將需傳送的具有一定信號帶寬信息數(shù)據(jù)，用一個帶寬遠大于信號帶寬的高速偽隨機碼進行調(diào)制，使原數(shù)據(jù)信號的帶寬被擴展，再經(jīng)載波調(diào)制并發(fā)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(guān)處理，把寬帶信號換成原信息數(shù)據(jù)的

窄帶信號即解擴，以實現(xiàn)信息通信。CDMA是指一種擴頻多址數(shù)字式通信技術(shù)，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(xié)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(tǒng)。CDMA使用帶擴頻技術(shù)的模-數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)，輸入音頻首先數(shù)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(shù)種頻率順序編碼，因此很難出現(xiàn)重復，增強了保密性。CDMA通道寬度名義上1.23MHz，網(wǎng)絡(luò)中使用軟切換方案，盡量減少手機通話中信號中斷。數(shù)字和擴頻技術(shù)的結(jié)合應用使得單位帶寬信號數(shù)量比模擬方式下成倍增加，CDMA與其他蜂窩技術(shù)兼容，實現(xiàn)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(jīng)成倍提高。

§1.2、數(shù)傳電臺

數(shù)傳電臺（radio modem），又可稱為“無線數(shù)傳電臺”、“無線數(shù)傳模塊”。是指借助DSP 技術(shù)和軟件無線電技術(shù)實現(xiàn)的高性能專業(yè)數(shù)據(jù)傳輸電臺。

§1.3、無線擴頻微波

在無線接入系統(tǒng)中，擴頻微波與常規(guī)微波相比有著3個顯著的優(yōu)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(shù)相比有線接入技術(shù)來說，以其低成本、建設(shè)靈活、快捷的優(yōu)勢在接入網(wǎng)中起著不可替代的作用。

擴頻微波在以下幾個方面

（1）數(shù)據(jù)接入：采用擴頻Modem和復用器，可以實現(xiàn)點對點的數(shù)據(jù)通信，再逐級匯集，也可組成很大的專用數(shù)據(jù)網(wǎng)，例如銀行的同城結(jié)算,可應用于ISDN和DDN、FR網(wǎng)

（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(tǒng)。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(tài)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(shù)據(jù)和視頻圖像等多媒體信息。現(xiàn)在已有的擴頻Modem與當前的多媒體通信發(fā)展水平相適應，設(shè)備輕巧，易安裝，是較好的無線多媒體接入手段。

（4）因特網(wǎng)接入：采用小型擴頻發(fā)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(xiàn)無線上網(wǎng)，甚至是在一定范圍內(nèi)的可移動上網(wǎng)（如 WIFI）。

（5）語音接入：現(xiàn)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(guī)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(guī)小微波，以及電纜和光纖。它可以單獨或與各種復用設(shè)備結(jié)合，用于衛(wèi)星通信最后“一公里”、局間中繼、GMS系統(tǒng)基站到交換機間通信等很多場合。

§1.4、無線網(wǎng)橋

無線網(wǎng)橋顧名思義就是無線網(wǎng)絡(luò)的橋接，它利用無線傳輸方式實現(xiàn)在兩個或多個網(wǎng)絡(luò)之間搭起通信的橋梁；無線網(wǎng)橋從通信機制上分為電路型網(wǎng)橋和數(shù)據(jù)型網(wǎng)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?shù)龋?無線網(wǎng)橋的典型應用：

§1.5、衛(wèi)星通信

衛(wèi)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(wèi)星作為中繼而進行的通信。衛(wèi)星通信系統(tǒng)由衛(wèi)星和地球站兩部分組成。衛(wèi)星通信的特點是：通信范圍大；只要在衛(wèi)星發(fā)射的電波所覆蓋的范圍內(nèi)，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(shè)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(jīng)濟地實現(xiàn)廣播、多址通信（多址特點）；電路設(shè)置非常靈活，可隨時分散過于集中的話務(wù)量；同一信道可用于不同方向或不同區(qū)間（多址聯(lián)接）。

§1.6、短波通信技術(shù)

短波通信發(fā)射電波要經(jīng)電離層的反射才能到達接收設(shè)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(jié)、氣候等因素的影響，所以短波通信的穩(wěn)定性較差，噪聲較大。但是，隨著技術(shù)進步，特別是自適應技術(shù)、猝發(fā)傳輸技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù)、差錯控制技術(shù)、擴頻技術(shù)，超大規(guī)模集成電路技術(shù)和微處理器的出現(xiàn)和應用，使短波通信進入了一個嶄新的發(fā)展階段，在1988年短波通信設(shè)備的銷售額達到了其歷史最高水平。同時短波通信設(shè)備使用方便，組網(wǎng)靈活，價格低廉，抗毀性強等固有優(yōu)點，仍然是支撐短波

通信戰(zhàn)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(fā)射模塊組成。編碼模塊：調(diào)制解調(diào)

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

調(diào)制的目的是把要傳輸?shù)哪M信號或數(shù)字信號變換成適合信道傳輸?shù)男盘枺@就意味著把基帶信號（信源）轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€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(diào)信號，而基帶信號稱為調(diào)制信號。調(diào)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(xiàn)。調(diào)制過程用于通信系統(tǒng)的發(fā)端。在接收端需將已調(diào)信號還原成要傳輸?shù)脑夹盘?，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(diào)制解調(diào)。

一般來說，根據(jù)Modem的形態(tài)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(jiān)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(nèi)置式

內(nèi)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(shè)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(xiàn)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(tǒng)一的電源進行供電。機架式Modem主要用于Internet/Intranet、電信局、校園網(wǎng)、金融機構(gòu)等網(wǎng)絡(luò)的中心機房。

除以上四種常見的Modem外，現(xiàn)在還有ISDN調(diào)制解調(diào)器和一種稱為Cable Mod

EM的調(diào)制解調(diào)器，另外還有一種ADSL調(diào)制解調(diào)器。Cable Modem利用有線電視的電纜進行信號傳送，不但具有調(diào)制解調(diào)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(wǎng)，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(wǎng)絡(luò)公司已推出這種基于有線電視網(wǎng)的Internet接入服務(wù)，接入速率為2Mbps-10Mbps！

無線收發(fā)模塊：用于傳感器節(jié)點間的數(shù)據(jù)通信,解決無線通信中載波頻段選擇、信號調(diào)制方式、數(shù)據(jù)傳輸速率,編碼方式等,并通過天線進行節(jié)點間、節(jié)點與基站間數(shù)據(jù)的收發(fā)。與一般的網(wǎng)絡(luò)通信類似,傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信協(xié)議也包括了物理層、鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和應用層,與節(jié)點硬件平臺有關(guān)的主要是物理層和鏈路層。

編碼調(diào)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(diào)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(diào)制一體化調(diào)制板的優(yōu)良設(shè)計可以幫助您更方便快捷的完成COFDM調(diào)制標準的無線圖像傳輸設(shè)備，提供給數(shù)字廣播,安防系統(tǒng)，公安、武警、消防等領(lǐng)域應用。

高頻收發(fā)：模塊廣泛地運用在車輛監(jiān)控、遙控、遙測、小型無線網(wǎng)絡(luò)、無線抄表、門禁系統(tǒng)、小區(qū)傳呼、工業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、無線標簽、身份識別、非接觸

RF智能卡、小型無線數(shù)據(jù)終端、安全防火系統(tǒng)、無線遙控系統(tǒng)、生物信號采集、水文氣象監(jiān)控、機器人控制、無線232數(shù)據(jù)通信、無線485/422數(shù)據(jù)通信、數(shù)字音頻、數(shù)字圖像傳輸?shù)阮I(lǐng)域中

第三章通信技術(shù)展望

未來通信技術(shù)會更多地向更快，更穩(wěn)定發(fā)展?，F(xiàn)有的4G技術(shù)已不能滿足人們對于數(shù)據(jù)的索取需求。5G已經(jīng)在萌芽。相信不久的將來會有更快的無線通信技術(shù)應運而生。

通信行業(yè)更是個需要不斷學習，不斷汲取新鮮知識的行業(yè)。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(chuàng)新。

參考資料：維基百科、百度百科

《基于無線通信技術(shù)的移動支付業(yè)務(wù)的研究》

——鄭雪苓

電子與信息學報《140GHz 高速無線通信技術(shù)研究》

——王成，林長星，鄧賢進，肖仕偉