材料科學與工程學院畢業實習報告

材料科學與工程學院實習報告

實習名稱	畢業實習
實習時間	2019-02-25至2019-03-24
實習地點	材料學院實驗室
學生姓名	賀秀龍
學生學號	150500201
專業班級	金材1502
指導教師	石銀冬

 2019年 4 月 3日

一、實習目的

畢業實習通過實驗使學生將理論與實踐結合起來，通過用實踐的方式讓學生將課本中學到的知識得以利用，並且在實驗的過程中發現問題，提出問題並積極的解決問題。通過這次實習鍛鍊了自己的動手能力，將學習的理論知識運用於實踐當中，學以致用，有利於將學到的知識融會貫通。同時，也能開拓視野，完善自己的知識結構，達到鍛鍊能力的目的。動手能力、思考能力、解決問題的能力，可以讓學生提高獨立處理問題。

1.學會管式加熱爐的使用，熟練掌握真空加熱保溫時間溫度設定的操作過程。

2.掌握微機控制拉伸試驗機的使用方法，對試樣進行拉伸實驗。

3.熟練掌握線切割對試樣各種形狀需求的使用方法。

4.熟練掌握觀察金相的流程及金相顯微鏡的使用方法。

二、實習內容

1、實驗材料與儀器（1）實驗材料

    高純度Zr板(99.95 wt%)。

（2）實驗儀器 電火花線切割機

 電火花線切割機只需簡單的細金屬絲電極就可加工出各種複雜二維圖形；切割造成 的切縫非常細、浪費的材料少、消耗能量少；可以通過換新金屬絲來得到更高的加工精 度降低切割面粗糙度、效率高、切割厚度大。這些特點是線切割機得到廣泛應用的主要 原因，由於它的體積不是很大且結構操作簡單，可以加工各種工件，製備各種形狀，因此被廣泛用於高校實驗室，爲學生們提供良好的實驗條件。

微機控制拉伸試驗機

拉伸試驗機（英文名cupping machine）也叫材料拉伸試驗機、萬能拉伸強度試驗機，是集電腦控制、自動測量、數據採集、屏幕顯示、試驗結果處理爲一體的新一代力學檢測設備。適用於金屬、非金屬材料的力學性能測試，爲材料開發、物性試驗、教學研究、質量控制等不可缺少的檢測設備。拉伸夾具作爲儀器的重要組成部分，不同的材料需要不同的夾具，也是試驗能否順利進行及試驗結果準確度高低的一個重要因素。

管式加熱爐

管式加熱爐是一種直接受熱式加熱設備，主要用於加熱液體或氣體化工原料，所用燃料通常有燃料油和燃料氣。管式加熱爐的傳熱方式以輻射傳熱爲主。

異步軋製

異步軋製是一種速度不對等軋製，上下工作輥表面線速度不等，以降低軋製力；因此又稱差速軋製，也稱搓軋。

異步軋製是一個新的軋製工藝，有許多優點。採用異步軋製可以大大地降低軋製力，所以設備重量輕，能耗低，軋機變形小，產品精度高；減少了軋輥的磨損和中間退火，降低了生產費用；軋製道次少，生產率高；軋機可軋厚度大。異步軋製不但適用於冷軋板帶，並且可以用於熱軋板等，是一項很有發展前途的生產工藝。異步軋製的不足主要是容易引起軋機震顫。

異步軋製用於軋製雙金屬板，將引起軋件的彎曲變化，異步軋製可以調節雙金屬板的彎曲曲率，而且在同一異步比的條件下，兩金屬組元的厚比在某一變形程度條件下。可以得到平直的軋件。

金相顯微鏡

金相顯微鏡是將光學顯微鏡技術、光電轉換技術、計算機圖像處理技術完美的結合在一起而開發研製成的高科技產品，可以在計算機上很方便地觀察金相圖像，從而對金相圖譜進行分析，評級等以及對圖片進行輸出、打印。 衆所周知，合金的成分、熱處理工藝、冷熱加工工藝直接影響金屬材料的內部組織、結構的變化，從而使機件的機械性能發生變化。

2、實驗過程

本次研究以金屬鋯作爲研究對象

1、 首先將兩塊純鋯分別採用異步軋製處理與普通軋製處理將他們軋成薄板。

2、 然後採用線切割機將通過不同軋製工藝兩塊純鋯板分別每塊鋯板切出12塊小樣，並將其兩塊爲一組，共分爲12組（將經過異步軋製處理與普通軋製處理的材料，分開裝袋）

3、 經異步軋製處理的6組，其中1組不進行熱處理 。其他5組在管式加熱爐中真空分別加熱到400℃,450℃,500℃,550℃和600℃保溫1小時然後進行退火處理。經普通軋製的6組同上述操作處理。

4、 然後對處理過的試樣進行打磨拋光並進行蝕刻，利用光學顯微鏡和掃描電鏡觀察各組樣品的整個梯度結構層，並拍照。

5、 最後對每組試樣做拉伸實驗獲得應力-應變曲線及抗拉強度等數據，記錄並保存所有數據。

通過對經過異步軋製處理與普通軋製處理的金屬鋯在固定熱處理溫度的組織與力學性能的對比，找到最佳的軋製工藝進行金屬鋯板材的製備。然後通過對比異步軋製處理的金屬鋯不同熱退火溫度下的組織與力學性能的對比，找到最佳的熱處理溫度。通過上述對比分析，最後找到最佳的工藝條件進行金屬鋯板材的製備。

(1)     異步軋製和普通軋製

首先將兩塊純鋯分別採用異步軋製處理與普通軋製處理將他們軋成薄板。異步軋製是一種速度不對等軋製，上下工作輥表面線速度不等，以降低軋製力；因此又稱差速軋製，也稱搓軋。

實驗目的：金屬鋯分別經過普通軋製與異步軋製處理對組織結構與力學性能影響的區別。

(2)     線切割

我們在東校實驗室採用電火花線切割機對鋯進行線切割。將通過不同軋製工藝兩塊純鋯板分別每塊鋯板切出12塊小樣，並將其兩塊爲一組，共分爲12組（將經過異步軋製處理與普通軋製處理的材料，分開裝袋）

(3)     熱處理

我們在東校實驗室採用管式加熱爐對鋯進行熱處理。

普通軋製鋯：管式加熱爐中真空分別加熱到400℃,450℃,500℃,550℃和600℃保溫1小時然後進行退火處理。

異步軋製鋯：利用管式加熱爐將鋁合金真空加熱到700℃保溫2小時，然後進行水淬處理。

主要目的是：(1)釋放應力，(2)增加材料延展性和韌性，(3)產生特殊顯微結構。

研究不同熱退火溫度對異步軋製金屬鋯組織結構與力學性能的影響。

（4）拉伸試驗

我們去做經過熱處理後的鋯的拉伸實驗。拉伸試驗是指在承受軸向拉伸載荷下測定材料特性的試驗方法，又稱抗拉試驗，它是材料機械性能試驗的基本方法之一，主要用於檢驗材料是否符合規定的標準和研究材料的性能。利用拉伸試驗得到的數據可以確定材料的彈性極限、伸長率、彈性模量、比例極限、面積縮減量、拉伸強度、屈服點、屈服強度和其它拉伸性能指標。

對材料進行拉伸處理，來檢測實驗樣品的力學性能，判斷實驗得到的結果是否與預期相符合。拉伸試驗則拉伸到斷裂爲止。使用一個規格爲50 mm的接觸式變形測量計來對這些變形量進行測量。在本實驗中，每種條件至少使用三個試樣，得到的應力-應變曲線具有良好的重現性。通過拉伸實驗測得  黃銅，鋁合金，低碳鋼，的彈性極限、伸長率、彈性模量、比例極限、面積縮減量、拉伸強度、屈服點、屈服強度和其它拉伸性能指標。

三、參考資料

1、K. Lu. The future of metals. Science 328 (2010) 319-320.

2、 K. Lu, L. Lu, S. Suresh. Strengthening materials by engineering coherent internal

boundaries at the nanoscale. Science 324 (2009) 349-352.

2、《金屬材料工程實踐教學綜合實驗指導書》，冶金工業出版社，吳潤、劉靜編著。

3、《金屬學與熱處理》 哈爾濱工業大學  第2版崔忠圻 覃耀春主編

4、《金屬疲勞》（英）佛羅斯特 馬什 普克著 汪一麟等翻譯。

四、實習總結

經過此次畢業實習，讓我們的實驗不侷限於課本的理論，爲我們的畢業論文的實驗部分做出幫助。經過一個月的實習我學習到了許多科研思維，與專業實驗技巧提高了專業技能，爲即將走向工作崗位的我提供了寶貴的經驗。課本中的知識比較抽象，只有將學會的理論應用到實踐中，才能真正的掌握知識。現在我可以熟練掌握線切割、拉伸實驗，並且學會了管式加熱爐的使用，扭轉和拉伸試驗機的使用。我們學會了我們專業以後要經常使用的實驗和儀器，對於我們未來的工作和學習都有很大的幫助，同時豐富了我們的見識，鍛鍊了我們獨立思考的能力。在實驗過程中我深深地體會到與同學的團結合作，我們在實驗中遇到問題相互討論，相互幫助，同學和老師的幫助是我順利完成畢業實習的重要因素。這次次實習使我收穫很大，感謝學校和老師給我們提供機會，提高我們的實踐能力。