材料科学与工程__金属材料工程专业沿革与进展

材料科学与工程——金属材料工程专业沿革与进展江苏大学材料学院罗新民2019/8/821.材料科学与工程学科的发展对高等工程教育变革的推动2.全球化高科技竞争对材料科学与工程人才的新要求3.金属材料及热处理专业人才的教育教学改革及其进展主要内容2019/8/83Source:RobertW.Cahn.TheComingofMaterialsScience.DepartmentofMaterialsScienceandMetallurgy,UniversityofCambridge,Cambridge,UK1.材料科学与工程学科的发展对高等工程教育变革的推动2019/8/84Introductiontomaterials材料导论Thermodynamicsofmaterials材料热力学Kineticsofmaterials材料动力学Physicalmetallurgy物理冶金Processingandpropertiesofceramics陶瓷制备与性能Composites复合材料Fundamentalsofpolymers聚合物基础Polymerprocessing聚合物工艺Mechanicalbehaviorofsolids固体力学性能Materialsengineeringdesign材料工程设计Materialscharacterizationlaboratory材料表征实验Engineeringcomputationallaboratory工程计算实验Degradationofmaterial材料破坏Failureanalysis失效分析Phaseequilibrium相平衡Seniordesignproject高级设计课题1.1国外材料科学与工程本科专业典型的课程设置2019/8/85本科阶段学习材料科学与工程专业；研究生阶段进入专攻：如金属材料、复合材料等；金属材料仍然是最基本的学习内容，包括钢铁材料、非晶态合金、结构金属材料、功能金属材料等，主要研究它们的成份比例和微观结构对材料力学和物理性能影响。学习的主要课程有当代材料、材料科学和工程介绍、金属处理、粉末冶金、腐蚀与防护等。从国际社会现代材料科学与工程的课程设置来看，基本遵循了金属材料学科的发展规律。1.2国外材料科学与工程专业人才的培养程序2019/8/861.3国内外专业技术人才的教育培养体系/模式★国际社会高级热处理专业技术人才的教育体系除正规高等教育实行市场竞争机制指导下的按需培养外，十分重视与企业、科研项目联合，重在人才的实际应用。国际曼哈顿计划(ManhattanProject)；阿波罗计划(ApolloProject);星球大战计划(StrategicDefenseInitiative-StarWarsProgram);新一代汽车合作计划(PartnershipforNewGenerationofVehicles-PNGV)“先进制造业伙伴关系”计划(AMP)比较：我国：两弹一星/大飞机/物联网/海洋开发/载人航天…★借助国家级项目集中和造就大批综合性创新人才：共性技术★如德国、法国的“工程师文凭”模式教育。2019/8/87发达国家利用其优裕的生活条件和优越的工作环境引进世界各国科技移民。美国现在每年引进的高科技人才超过20万人，而美国自己的教育机构仅能满足人才需求的1/3。美国高科技人才的收入包括：奖金、利润分成、收益分成等，此外，还可享受美国比较完善的社会福利制度、退休金制度和医疗保险制度等。据美国国家科学基金会统计，约25%的外国留学生学成后定居美国，被纳入美国国家人才库；在美国科学院的院士中，外来人士约占1/5；在美籍诺贝尔奖获得者中，有1/3非本土出生。1.4用政策吸引学有所成的优秀人才但应该看到，我国目前实行的人才政策也已经开始吸引大量学成人才归国，这对热处理行业来说是一个极好的借鉴和机遇。2019/8/881.5我国材料热处理专业人才培养的沿革值得思考：当年将产品、工艺技术等设为大学专业后对我国热处理人才队伍建设与国民经济建设的历史性贡献上世纪50s年代始，国家需要大量的工科技术人才，教育的重心放在与经济建设直接相关的高等教育，尤其是工程和科学技术教育上；教育计划与国民经济建设计划紧密相连，按产业部门、行业来甚至按产品和工艺设立学院、系科和专业，确定招生和学生分配；国家对高等教育实行垄断，学生全部免费。——Souece:中国高等院校1952年院系调整改革开放前我国大学中没有严格意义上的材料学科（材料系），有关材料的专业教学主要源自两大系统：冶金系统与机械系统我国材料学系的缘起金属材料热处理铸造压力加工焊接金属材料热处理铸造工艺及设备锻压工艺及设备焊接工艺及设备冶金类机械类自动化及设备设计机械制造概论公差技术测量初期特点：强化专业针对性工艺为主热加工基础偏重金属材料钢铁冶金冶金学冶金原理材料科学与工程——傅恒志院士2019/8/810大学A大学B大学C大学D大学E材料科学与工程学院材料工程系材料成形及控制工程专业材料工程系冶金工程金属材料工程金属材料与工程系/专业金属材料工程专业/系金属材料科学与工程系/专业材料科学系金属材料工程专业材料物理专业电子信息材料系有无机非金属材料工程材料物理电子科学与技术材料成型与控制工程系/专业材料物理专业/系材料加工工程系/专业焊接技术与工程系焊接技术与工程专业高分子材料系高分子材料与工程专业复合材料与工程系/专业粉末材料科学与工程专业/系材料科学与工程塑性成型工艺及设备系/专业建筑材料系无机非金属材料工程专业高分子材料与工程专业高分子材料与合成工程系/专业无机及光电子材料系/专业2019/8/8111998年，教育部颁布《普通高等学校本科专业目录》，该目录的学科门类与国务院学位委员会、原国家教委1997年联衔颁布的《授予博士、硕士学位和培养研究生的学科、专业目录》的学科门类相一致。由此，金属材料及热处理专业遂改设为“材料科学与工程”(一级学科)的“材料学”（二级学科）下的“金属材料工程”专业，比照原专业名称可知，“金属材料”仍被保留，“热处理”变革为“工程”…新的专业名称强烈地体现了MSE学科对于专业建设的指导作用，也体现了专业建设指导思想的演变。金相热处理金属材料及热处理金属材料工程？（1952）（1977）（1998）1.6MSE对我国金属材料及热处理专业名称变革的影响2019/8/8121.7我国热处理专业人才构成专业人才教育：普通高等教育和职业技术教育已成为我国热处理高级工程技术人才培养的主渠道。正规学历教育（博士后、博士、硕士、学士）和职业技术教育（高职/专项技术训练）的变革受到行业高度关注和重视。职工技术培训：不断提高劳动力素质。职业技术教育：注重热处理一线的专业技术教育。2019/8/8131.8我国的历程：前无古人，成就辉煌！一大批杰出人才一大批科技成果一大批科研院所一大批现代企业为中国成为当今制造业大国奠定了雄厚的基础！2019/8/814TheStudentBodyIsChangingProf.DiranApelian,Alcoa-HowmetProfessorofEngineeringWPI,Worcester,MA01609USA;DistinguishedVisitingProfessorUCDavis,Davis,CA956162019/8/815新时期：十二五规划至2020年新任务：结构调整，产业升级新形势：节能减排，持续发展新挑战：自主创新，全球竞争2.1背景关键是人才和战略的竞争！当今世界，热处理仍然是制造业的重要领域，潘健生院士深刻指出，“热处理是我国制造业发展的瓶颈”。赵振业院士则在我国首次提出，“热处理是一类国家级的核心技术、关键技术和共性基础技术”。2.全球化高科技竞争对材料科学与工程人才的新要求2019/8/8162.2国际热处理界发展现状和趋势据联合国的统计数字，按照汇率计算，美国制造业的产值为1.78万亿美元，人均服务产值为1270万美元。中国制造业的产值为2.05万亿美元，虽然总量超美国，但人均服务产值却为380万美元。除了技术因素之外，其中的人才效益不言自明！据全球著名的热处理专业公司鲍迪克（Bodycote）估计，全球的热处理市场在200亿GBP(英镑)左右，而其中约有一半是在美国。即便如此，美国的“热处理工业远景2020（概要)”依然指出，要加强人才资源和教育；未来的人力资源是另一个主要挑战；热处理要吸引能学善做的人才，并培养他们成为在整洁安全工作岗位上训练有素的雇员。2019/8/817潜在的竞争对手印度作为一个领先的新兴经济体的长期上升是一个众所周知的话题。其国内生产总值(GDP)和基础设施投资持续增长，在汽车行业有巨大的潜力。汽车工业的增长提供了大量热处理需求，在西部已有四个主要汽车制造中心的基础上今年又新增一个，印度汽车工业已有6年以13.1%的年持续增长率的成功经历。今年的“2013国际热处理与表面工程联合会暨博览会”就在印度钦奈举行，ASM（美国金属学会）在其网上估计印度的热处理产值将达每年10亿美元，年增长率达12%。2019/8/818“印度这个拥有十二亿人口、与中国有几乎三千公里边界的邻居并不在中国一般老百姓的潜意識中。中国与印度的关系似乎也还没有震撼感。但值得深思的是李克强当总理后，访问的第一个国家就是印度。”不同的视角2013-06-24馮達旋教授，國立清華大學資深副校長(全球策略與企劃研考)：「北京師範大學」初訪2019/8/819基于在汽车、机床和工具行业高品质热处理的庞大需求，已成功赚钱的鲍迪克（Bodycote）对在中国的热处理商机不表现出任何兴趣，他们的回答非常明确：不。虽然他们看到巨大的商机和利润，但问题是他们认为被要求更高的标准，与当地企业竞争显得非常困难。他们经过漫长而艰辛的历程，已成功地将业务集中于在中国的西方制造商，而把那部分低走和肮脏的业务留给当地的热处理企业(leavingthedownanddirtyportionofthebusinesstolocalheattreaters）。——优势or劣势？2019/8/820赵振业院士指出，目前中国装备制造业面临“自主创新人才不足、产业升级缺少共性技术支撑”的两大瓶颈。要摆脱瓶颈的制约和实现制造业腾飞的愿景都离不了人才的因素！作为大国崛起，中国要赶、超、创国际热处理先进水平，并获得相应的地位，人才问题是重要的先行考量之一。2.3院士的呼吁2019/8/8212019/8/82.4国内热处理行业的人才新需求突破性专业人才：满足国家核心竞争力发展需要、自主组织热处理共性技术攻关和研发创新——重中之重的领军人才；跨行业技术人才：保障现代化热处理生产和有效开展节能与环保；高水平管理人才：熟悉国际金融、国际贸易和现代企业管理；高技能操作人才：符合ISO认证的用工标准、技艺精湛。规划：热处理行业“十二五”发展规划和《国家中长期人才发展规划纲要（2010～2020年）》人才新需求：人才是指具有一定的专业知识或专门技能，进行创造性劳动并对社会作出贡献的人，是人力资源中能力和素质较高的劳动者。2019/8/822根据全球化和MSE发展带来的挑战，我国材料热处理行业应具有结构合理的四支突破性创新型人才队伍：★—在全球行业间具有影响力的、掌握现代科学技术，能积极开展关键和核心技术攻关和学术交流活动的高层次专业领军人才（包括海归）；★—国家支柱产业中材料热处理技术领域业务主持和研发工作的砥柱力量；★—行业内部各专业技术领域攻坚克难的技术权威（行业骨干）；★—生产第一线作业的全能技术骨干和技术明星。2.5突破性创新型热处理人才结构2019/8/8232.6突破性创新型热处理