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如何撰写学位论文 王华明北京航空航天大学材料学院激光材料制备与成形实验室2009年11月18日 如何撰写学位论文的几点体会 王华明北京航空航天大学材料学院激光材料制备与成形实验室2008年11月28日 一 论文题目的提炼 是高度浓缩的论文摘要 摘要精华 能确切反映出论文的核心内容与论文英文题目对应 甚至先提炼英文题目 学术性 文字精炼 含义清楚 吸引人能体现论文主要创新性 新颖性 研究特色及前沿性的信息 能反映出所属学科领域 研究性质等内容尽量不用生辟的代码或英文字母缩写 论文题目实例 SiC 6061Al金属基复合材料焊缝 原位 合金化激光焊接及其物理冶金问题 陈永来 小平面相凝固理论及TiC增强金属间化合物复合材料涂层组织与耐磨性 陈瑶 Ti 48Al 2Cr 2Nb金属间化合物合金激光表面合金化组织与性能研究 李晓轩 大体积非晶材料的研究 北科大边赞 二 论文摘要 浓缩的论文全文 必须交代清楚 研究背景 研究目的 特别是存在的问题 回答为什么研究 问题是如何提出的 特别交代清楚 论文的学术思想与科学立论依据 明确反映出论文的特色与创新性 新颖性 交代清楚主要研究方法及主要研究内容 归类 归纳 取得的主要实验结果 总结归纳结果的规律性 突出实验新发现 新规律及意义 从应用价值及学术价值两方面考虑 实验规律 新发现 创新结果的理论解释及分析可以展望应用前景及理论意义 关键词的选取 用途 文献检索 文献分类 选取原则 反映论文学科领域 材料 机械 物理 化学 反映论文主要内容的研究方向反映研究方法 制备 表征 性能 应用 不能太专中英文同时考虑 先考虑英文 提炼论文的创新点 确实要新 一定严谨 实事求是 论文选题新方法 新工艺 新装置新现象 新发现 新规律 异常现象及其意义与理论分析 机理 等理论新见解技术指标 实例 SiC 6061Al金属基复合材料焊缝 原位 合金化激光焊接及其物理冶金问题 SiC颗粒增强铝金属基复合材料 简称SiCp Al金属基复合材料 具有比强度高 比模量高 膨胀系数低 耐磨性良好等优异的综合性能 在航空 航天 汽车 微电子等工业领域具有广阔的应用前景 焊接技术是SiCp Al金属基复合材料工业应用进程中必须解决的关键制造技术问题之一 熔化焊是所有焊接方法中应用范围最广 适应性最强 操作最简便 工艺最成熟的焊接方法 但SiCp Al金属基复合材料特别是SiC尺寸很小的用粉末冶金方法制备的SiCp Al金属基复合材料在熔化焊接过程中大量增强相SiC颗粒发生严重溶解以及在随后的凝固过中析出大量的粗大针状有害相Al4C3 造成焊缝性能尤其是韧性严重下降 因此 抑制针状有害相Al4C3在焊缝中的形成是SiCp Al金属基复合材料实现成功熔化焊接的关键问题 为抑制针状有害相Al4C3在焊缝中的形成 本文提出了SiCp Al金属基复合材料焊缝 原位 合金化激光焊接新方法 以强碳化物形成元素Ti作为合金元素 分别在连续CO2激光和脉冲Nd YAG激光焊接条件下 对SiCp 6061Al金属基复合材料进行焊缝 原位 合金化焊接 研究了合金元素Ti在焊缝中的添加量以及激光焊接工艺参数对焊缝显微组织的影响 结果表明 在连续CO2激光及脉冲Nd YAG激光焊接条件下 强碳化物形成元素Ti作为合金元素对SiCp 6061Al金属基复合材料进行焊缝 原位 合金化激光焊接 均完全抑制了针状有害相Al4C3在焊缝中形成 并获得了组织致密 均匀 以快速凝固TiC Ti5Si3 Al3Ti等金属化合物为增强相的 原位 复合材料焊缝显微组织 与连续CO2激光焊缝 原位 合金化焊接相比 脉冲Nd YAG激光焊缝 原位 合金化焊接焊缝显微组织更细小均匀 焊缝半熔化区与热影响区极窄 本文还探索了采用热处理方法改变SiCp Al金属基复合材料激光直接熔化焊接焊缝中针状有害相Al4C3形态的可行性 研究了热处理温度对Al4C3相形态的影响 结果表明 热处理温度低于580 时 SiCp Al金属基复合材料激光直接熔化焊接焊缝中有害相Al4C3的针状形态发生了变化 由细长针状转化为短棒状 而热处理温度高于620 时 焊缝中有害相Al4C3的形貌则没有变化 关键词 SiCp Al金属基复合材料 激光焊接 焊缝 原位 合金化 显微组织 三 绪论 前言 论文最重要的部分 充分地 有依有据地 反映论文研究工作的水平 研究特色 学术思想 理论依据及研究工作的新颖性与创新性 充分反映论文作者的基础及专门知识掌握程度 综合分析归纳问题及独立工作的能力 很大程度上能反映作者的基本科研素质 思维敏捷程度 治学态度的严谨性 自信程度 工作作风 文字表达能力及水平 绪论的基本框架 形式I 1 研究背景 意义 提出问题 研究目的 2 国内外研究现状 主要进展 评述 问题 研究出发点 3 学术思想 立论依据 研究目的及主要研究内容形式II 1 研究背景 及国内外研究现状 2 学术思想 研究目的及主要研究内容 绪论 的主要内容 1 研究背景及意义 实际或理论 应用基础研究 应用需求 研究现状及问题 研究的理论及实际意义 基础研究 突出该基础研究的重要性及学术价值 分析现有理论的问题 不完整 不完善 有矛盾 有分歧 自己研究结果发现冲突等 研究目的 绪论 的主要内容 2 国内外研究现状 综述 评述Review 研究进展 分析研究现状 归纳 提炼出存在的主要问题或进一步研究方向或研究内容 系统 全面 完整地检索出国内外本研究相关领域的研究文献 认真 仔细阅读文献 一定要思考 评述 总结研究现状 归纳 分析存在的问题或需进一步研究的方向或内容 这是进行该研究的出发点及前提 是提出研究思路及学术新思想的基础 最重要的内容 特别注意学术规范和学术道德问题 按时间次序 按归类的学术或技术问题 按国内国外等 绪论 的主要内容 3 立论依据与学术思想 研究目的与主要研究内容 科学 清晰地交代研究学术思想及立论依据 科学及技术原理 理论依据 可行性 集中体现研究的特色 创新性 新颖性 水平等 研究目的 用精炼 科学的语言表达 研究背景 工程或技术或应用目的 实际意义 应用价值 应用前景 理论研究目的 学术价值 列出为实现上述研究目的而开展的主要研究内容 内容要提炼与归类 自成完整体系 要有逻辑关系 第一章绪论1 1研究背景1 2SiCp Al金属基复合材料焊接技术的研究现状1 2 1SiCp Al金属基复合材料的熔化焊接1 2 1 1SiCp Al金属基复合材料的钨极氩弧焊 TIG 及熔化极氩弧焊 MIG 焊接1 2 1 2SiCp Al金属基复合材料的激光焊接1 2 1 3SiCp Al金属基复合材料的电子束焊接1 2 2SiCp Al金属基复合材料的扩散焊接1 2 2 1SiCp Al金属基复合材料的固态扩散焊接1 2 2 2SiCp Al金属基复合材料的瞬态液相 TLP 扩散焊接1 2 3SiCp Al金属基复合材料的钎焊1 2 4SiCp Al金属基复合材料的其他焊接方法1 2 4 1SiCp Al金属基复合材料的摩擦焊接1 2 4 2SiCp Al金属基复合材料的电容储能焊接1 2 4 3SiCp Al金属基复合材料的电阻焊接1 3 存在问题及学术思想 本文的研究目的与主要内容 绪论框架实例 研究背景 以铝合金为基体 以高强度 高模量SiC陶瓷颗粒为增强相的金属基复合材料 简称SiCp Al金属基复合材料 因具有密度低 强度高 比强度高 比刚度高 热膨胀系数低及耐磨性优异等综合性能 1 4 在航空 航天 汽车 微电子等工业领域具有广阔的应用前景 5 10 SiCp Al金属基复合材料一直是当今材料科学与工程的前沿新研究领域之一 近年来 世界上各发达工业国家都纷纷投入大量人力物力予以重点研究和开发 研究进展非常迅速 美国国防部从1970年到1984年的15年间为金属基复合材料的研制拨款10亿美元 重点是研制铝基 钛基和钛铝化合物基复合材料 5 6 在1994年8月 美国制造商 空军和高级研究计划局起动了一个为期5年的计划 要在本世纪末为涡轮发动机建立起一个金属基复合材料的工业基地 以满足超音速运输机和NASP 国家航空航天飞机 的需要 欧洲制造商和欧盟各国国防部在1993年1月也联合开始了一个4年计划 以促进金属基复合材料技术的工业化 12 据美国宇航局预测金属基复合材料将成为21世纪空间站 卫星和战术导弹的重要结构材料之一 但是 需要指出的是 除需解决SiCp Al金属基复合材料的制备技术问题 如制备工艺复杂 生产成本高 高温时界面反应严重以及再生回收困难等 13 外 还必须解决其切削加工 14 15 表面防护 16 18 及焊接等关键制造技术问题 研究探索适用于SiCp Al金属基复合材料的焊接技术 将是SiCp Al金属基复合材料工业实际应用进程中急需解决的关键制造技术问题之一 这是因为SiCp Al金属基复合材料零部件在工业实际应用中常需通过焊接技术与同类材料或异类材料零部件进行连接 才能制造成为实际的零部件并得到成功的应用 熔化焊是所有焊接方法中应用范围最广 适应性最强 操作最简便 工艺最成熟的焊接方法 但SiCp Al金属基复合材料特别是SiC颗粒尺寸很细小的 比表面积较大的 用粉末冶金方法制备的SiCp Al金属基复合材料在熔化焊接过程中增强相SiC颗粒发生严重溶解 导致大量粗大的针状有害相Al4C3在焊缝中凝固析出 造成焊缝机械性能尤其是韧性严重恶化 因此 探索完全抑制针状有害相Al4C3在焊缝中形成的SiCp Al金属基复合材料熔化焊接新方法 对于促进SiCp Al金属基复合材料在航空航天和其他工业领域中的实际应用具有非常重要的意义 研究现状 由于焊接技术是SiCp Al金属基复合材料实际工业应用进程中必须解决的关键制造技术之一 因此 几乎在SiCp Al金属基复合材料研究开发的同时 焊接研究工作者就对其焊接技术问题作了大量的研究 人们几乎尝试了所有的焊接方法来焊接SiCp Al金属基复合材料 如钎焊 扩散焊 摩擦焊 电阻焊 电容储能焊 钨极氩弧焊 TIG 熔化极氩弧焊 MIG 高能电子束焊 高能连续激光焊及脉冲激光焊等 但至今尚未研究开发出完全令人满意的焊接技术 焊接技术已成为制约SiCp Al金属基复合材料实际应用的一大障碍 因此 探索SiCp Al金属基复合材料焊接新方法对促进其实际应用具有重要意义 存在的问题 本论文工作出发点或切入点 综上所述 采用传统熔化焊方法 TIG和MIG 焊接SiCp Al金属基复合材料 当采用高Si焊丝ER4047时 焊缝成形比较好 但因焊丝ER4047为普通的铝合金 不含有增强相SiC 致使焊接接头强度下降 只有125Mpa 相当于母材强度 496Mpa 的25 采用高能激光束焊接SiCp Al金属基复合材料 因其焊接温度较高 也不能抑制增强相SiC颗粒的溶解以及随后针状有害相Al4C3在焊缝中形成 但是通过改变束流输出方式 调节激光束流的能量输入以及提高焊接速度 可以在一定程度上减弱增强相SiC颗粒的溶解 使得形成的针状有害相Al4C3的数量大大减少 焊接接头强度大大提高 可达到母材强度的80 以上 30 39 采用高能电子束焊接SiCp Al金属基复合材料 与激光焊接相比 在同样热输入条件下 增强相SiC颗粒的溶解也减弱 但仍不能抑制有害相Al4C3在焊缝中形成 并且电子束焊设备非常昂贵 焊接又需在真空条件下进行 对工件的适应性不强 这些限制了其在SiCp Al金属基复合材料焊接上的进一步应用 采用扩散焊方法焊接SiCp Al金属基复合材料 尽管其焊接温度较低 对增强相SiC颗粒造成的热损伤比较小 但是由于扩散焊焊接工艺复杂 难控 焊接时间长 焊接温度高 易在SiC Al界面上形成针状有害相Al4C3 又因在扩散焊接接合面上有SiC SiC弱连接对存在 使接头强度严重下降 采用填加中间合金过渡层的方法虽能消除SiC SiC弱连接对的存在 提高扩散焊接头的强度 但接头强度仍只有100MPa左右 57 58 此外扩散焊的设备较昂贵 焊接所需的时间比较长 成本很高 焊件的尺寸 形状也很受限制 这些因素严重地阻碍了扩散焊在SiCp Al金属基复合材料焊接上的应用 采用钎焊方法焊接SiCp Al金属基复合材料 与扩散焊相比 其焊接温度更低 对增强相所造成的损伤更小 在焊件尺寸 形状上也有了更大的自由度 并且钎料的填加也使得钎焊缝中SiC SiC弱连接对的数目大大减少 但因钎焊料不含有增强相SiC 以及在钎焊接时增强相SiC与基体铝合金发生界面反应形成有害相Al4C3 钎焊接头强度也很低 只有80MPa左右 63 这些因素极大地妨碍了钎焊在SiCp Al金属基复合材料焊接上的推广应用 摩擦焊焊接非连续增强型金属基复合材料非常成功 但因摩擦焊对设备的要求比较高 并对焊件形状也有很大的限制 仅适用于圆棒 管件等 限制了摩擦焊在SiCp Al金属基复合材料焊接中的大规模应用 本论文学术思想之源 立论之基础 可见 采用熔化焊方法 如TIG MIG 激光焊与电子束焊等 和固态焊接方法 如钎焊和扩散焊 焊接SiCp Al金属基复合材料 要抑制增强相SiC颗粒在焊接过程中的溶解以及随后针状有害相Al4C3在焊缝中形成又要获得高强度的焊接接头 基本上是不可能的 要想实现SiCp Al金属基复合材料的成功焊接 必须寻求新的焊接方法 抑制针状有害相Al4C3在焊缝中形成是SiCp Al金属基复合材料实现成功熔化焊接的关键 虽然在SiCp Al金属基复合材料熔化焊接过程中完全抑制增强相SiC颗粒的溶解基本是不可能的 但是 设法完全抑制针状有害相Al4C3在焊缝中形成却是可能的 为抑制针状有害相Al4C3在SiCp Al金属基复合材料熔化焊接焊缝中形成 本文提出了对SiCp Al金属基复合材料进行焊接的焊缝 原位 合金化激光焊接新方法 即焊接时在焊缝中加入与C元素亲和力比Al大的强碳化物形成元素对焊缝进行 原位 合金化 使焊接熔池中增强相SiC颗粒溶解所产生的C在焊缝熔池凝固过程中以与增强相SiC性质相近的强碳化物形式析出 从而完全抑制针状有害相Al4C3在焊缝中形成 学术思想 因TiC相的物理性质与增强相SiC的物理性质比较接近 TiC相与SiC相的熔点分别为3240 2450 密度分别为4 93g cm3 3 21g cm3 弹性模量分别为510GPa 700GPa 抗拉强度分别为20000MPa 21000MPa 显微硬度分别为31700 33400 线膨胀系数分别为7 4 10 6 1 4 6 10 6 1 为此 本文以强碳化物形成元素Ti作为合金元素 分别在连续CO2激光和脉冲Nd YAG激光焊接条件下对SiCp Al金属基复合材料进行焊缝 原位 合金化激光焊接 获得以快速凝固TiC等金属化合物为增强相的复合材料焊缝 并通过改变合金化金属Ti片的厚度来调节合金元素Ti在焊缝中的添加量 以控制焊缝显微组织与性能 学术思想与立论依据 本文主要的研究目的是 采用本文提出的焊缝 原位 合金化新方法对SiCp 6061Al金属基复合材料进行激光焊接 在SiCp 6061Al金属基复合材料激光熔化焊接过程中 以强碳化物形成元素Ti作为合金元素对焊缝进行 原位 合金化 使增强相SiC颗粒溶解所产生的C在凝固过程中全部以TiC等金属化合物形式析出 从而完全抑制针状有害相Al4C3在焊缝中形成 研究合金元素Ti在焊缝中的添加量对焊缝显微组织与性能的影响 较深入地探讨SiCp 6061Al金属基复合材料焊缝 原位 合金化激光焊接的关键物理冶金过程 本文的主要研究内容如下 四 实验方法 科学性 实验目的 设计思路 科学原理 实验原理 严谨性 重复性 实验条件 实验步骤 环境 全部细节 特别交代清楚 1 实验目的 为什么进行此实验 2 特别介绍清楚关键或特色实验的设计思路 特色 创新性 学术思想 实验原理 画出原理图 示意图 提供实物照片 3 实验设备 实验条件 实验步骤 实验参数及试验环境等实验细节 保密除外 4 试验结果表达与分析方法等 五 实验结果 客观的原始试验结果从不同角度整理分析结果 找出试验结果的规律性 对不再讨论的实验结果 予以清楚解释说明 分析发现并再证实实验新现象 异常现象 奇异点 新规律 对这些新结果 新现象 新规律的重要性 实用或理论意义 予以着重说明 在进一步实验分析及理论分析基础上 合理解释这些结果 建立物理模型或理论模型 提出有依据的学术观点 见解 就是后面讨论一章的主要内容 六 讨论 体现水平 功底 能力 提炼归纳 简要概述 主要试验结果及意义 特别再次突出说明分析发现的重要实验新现象 异常现象 奇异点 新规律及其实际及学术意义 核心 在实验分析及理论分析基础上逐一合理解释这些实验研究新发现 新规律 异常 现象等结果 对试验结果有根据的解释 提出学术新观点 新见解 建立物理模型 学术观点的简化示意图 或理论模型 思考 读文献 读书 真正理解现有理论 模型的含义 产生条件 实用范围及条件 掌握熟悉有关基础理论知识 坚实宽广的基础理论与系统深入的专门知识 七 结论 归纳并从重要性 创新性 实用性 理论性等方面逐一给出实验结果 次序等符合逻辑关系 注意规律性 及其理论解释 凡重要实验新发现 新规律 异常现象等及其理论解释等逐一单独列为一条结论 提出的有依据的学术观点或理论见解单独作为一条结论 八 参考文献 列选原则 必须实事求是地列出曾参