材料科学与工程学院毕业实习报告

材料科学与工程学院实习报告

 2019年 4 月 3日

一、实习目的

毕业实习通过实验使学生将理论与实践结合起来，通过用实践的方式让学生将课本中学到的知识得以利用，并且在实验的过程中发现问题，提出问题并积极的解决问题。通过这次实习锻炼了自己的动手能力，将学习的理论知识运用于实践当中，学以致用，有利于将学到的知识融会贯通。同时，也能开拓视野，完善自己的知识结构，达到锻炼能力的目的。动手能力、思考能力、解决问题的能力，可以让学生提高独立处理问题。

1.学会管式加热炉的使用，熟练掌握真空加热保温时间温度设定的操作过程。

2.掌握微机控制拉伸试验机的使用方法，对试样进行拉伸实验。

3.熟练掌握线切割对试样各种形状需求的使用方法。

4.熟练掌握观察金相的流程及金相显微镜的使用方法。

二、实习内容

1、实验材料与仪器

（1）实验材料

    高纯度Zr板(99.95 wt%)。

（2）实验仪器 

电火花线切割机

 电火花线切割机只需简单的细金属丝电极就可加工出各种复杂二维图形；切割造成 的切缝非常细、浪费的材料少、消耗能量少；可以通过换新金属丝来得到更高的加工精 度降低切割面粗糙度、效率高、切割厚度大。这些特点是线切割机得到广泛应用的主要 原因，由于它的体积不是很大且结构操作简单，可以加工各种工件，制备各种形状，因此被广泛用于高校实验室，为学生们提供良好的实验条件。

微机控制拉伸试验机

拉伸试验机（英文名cupping machine）也叫材料拉伸试验机、万能拉伸强度试验机，是集电脑控制、自动测量、数据采集、屏幕显示、试验结果处理为一体的新一代力学检测设备。适用于金属、非金属材料的力学性能测试，为材料开发、物性试验、教学研究、质量控制等不可缺少的检测设备。拉伸夹具作为仪器的重要组成部分，不同的材料需要不同的夹具，也是试验能否顺利进行及试验结果准确度高低的一个重要因素。

管式加热炉

管式加热炉是一种直接受热式加热设备，主要用于加热液体或气体化工原料，所用燃料通常有燃料油和燃料气。管式加热炉的传热方式以辐射传热为主。

异步轧制

异步轧制是一种速度不对等轧制，上下工作辊表面线速度不等，以降低轧制力；因此又称差速轧制，也称搓轧。

异步轧制是一个新的轧制工艺，有许多优点。采用异步轧制可以大大地降低轧制力，所以设备重量轻，能耗低，轧机变形小，产品精度高；减少了轧辊的磨损和中间退火，降低了生产费用；轧制道次少，生产率高；轧机可轧厚度大。异步轧制不但适用于冷轧板带，并且可以用于热轧板等，是一项很有发展前途的生产工艺。异步轧制的不足主要是容易引起轧机震颤。

异步轧制用于轧制双金属板，将引起轧件的弯曲变化，异步轧制可以调节双金属板的弯曲曲率，而且在同一异步比的条件下，两金属组元的厚比在某一变形程度条件下。可以得到平直的轧件。

金相显微镜

金相显微镜是将光学显微镜技术、光电转换技术、计算机图像处理技术完美的结合在一起而开发研制成的高科技产品，可以在计算机上很方便地观察金相图像，从而对金相图谱进行分析，评级等以及对图片进行输出、打印。 众所周知，合金的成分、热处理工艺、冷热加工工艺直接影响金属材料的内部组织、结构的变化，从而使机件的机械性能发生变化。

2、实验过程

本次研究以金属锆作为研究对象

1、 首先将两块纯锆分别采用异步轧制处理与普通轧制处理将他们轧成薄板。

2、 然后采用线切割机将通过不同轧制工艺两块纯锆板分别每块锆板切出12块小样，并将其两块为一组，共分为12组（将经过异步轧制处理与普通轧制处理的材料，分开装袋）

3、 经异步轧制处理的6组，其中1组不进行热处理 。其他5组在管式加热炉中真空分别加热到400℃,450℃,500℃,550℃和600℃保温1小时然后进行退火处理。经普通轧制的6组同上述操作处理。

4、 然后对处理过的试样进行打磨抛光并进行蚀刻，利用光学显微镜和扫描电镜观察各组样品的整个梯度结构层，并拍照。

5、 最后对每组试样做拉伸实验获得应力-应变曲线及抗拉强度等数据，记录并保存所有数据。

通过对经过异步轧制处理与普通轧制处理的金属锆在固定热处理温度的组织与力学性能的对比，找到最佳的轧制工艺进行金属锆板材的制备。然后通过对比异步轧制处理的金属锆不同热退火温度下的组织与力学性能的对比，找到最佳的热处理温度。通过上述对比分析，最后找到最佳的工艺条件进行金属锆板材的制备。

(1)     异步轧制和普通轧制

首先将两块纯锆分别采用异步轧制处理与普通轧制处理将他们轧成薄板。异步轧制是一种速度不对等轧制，上下工作辊表面线速度不等，以降低轧制力；因此又称差速轧制，也称搓轧。

实验目的：金属锆分别经过普通轧制与异步轧制处理对组织结构与力学性能影响的区别。

(2)     线切割

我们在东校实验室采用电火花线切割机对锆进行线切割。将通过不同轧制工艺两块纯锆板分别每块锆板切出12块小样，并将其两块为一组，共分为12组（将经过异步轧制处理与普通轧制处理的材料，分开装袋）

(3)     热处理

我们在东校实验室采用管式加热炉对锆进行热处理。

普通轧制锆：管式加热炉中真空分别加热到400℃,450℃,500℃,550℃和600℃保温1小时然后进行退火处理。

异步轧制锆：利用管式加热炉将铝合金真空加热到700℃保温2小时，然后进行水淬处理。

主要目的是：(1)释放应力，(2)增加材料延展性和韧性，(3)产生特殊显微结构。

研究不同热退火温度对异步轧制金属锆组织结构与力学性能的影响。

（4）拉伸试验

我们去做经过热处理后的锆的拉伸实验。拉伸试验是指在承受轴向拉伸载荷下测定材料特性的试验方法，又称抗拉试验，它是材料机械性能试验的基本方法之一，主要用于检验材料是否符合规定的标准和研究材料的性能。利用拉伸试验得到的数据可以确定材料的弹性极限、伸长率、弹性模量、比例极限、面积缩减量、拉伸强度、屈服点、屈服强度和其它拉伸性能指标。

对材料进行拉伸处理，来检测实验样品的力学性能，判断实验得到的结果是否与预期相符合。拉伸试验则拉伸到断裂为止。使用一个规格为50 mm的接触式变形测量计来对这些变形量进行测量。在本实验中，每种条件至少使用三个试样，得到的应力-应变曲线具有良好的重现性。通过拉伸实验测得  黄铜，铝合金，低碳钢，的弹性极限、伸长率、弹性模量、比例极限、面积缩减量、拉伸强度、屈服点、屈服强度和其它拉伸性能指标。

三、参考资料

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、《金属材料工程实践教学综合实验指导书》，冶金工业出版社，吴润、刘静编著。

3、《金属学与热处理》 哈尔滨工业大学  第2版崔忠圻 覃耀春主编

4、《金属疲劳》（英）佛罗斯特 马什 普克著 汪一麟等翻译。

四、实习总结

经过此次毕业实习，让我们的实验不局限于课本的理论，为我们的毕业论文的实验部分做出帮助。经过一个月的实习我学习到了许多科研思维，与专业实验技巧提高了专业技能，为即将走向工作岗位的我提供了宝贵的经验。课本中的知识比较抽象，只有将学会的理论应用到实践中，才能真正的掌握知识。现在我可以熟练掌握线切割、拉伸实验，并且学会了管式加热炉的使用，扭转和拉伸试验机的使用。我们学会了我们专业以后要经常使用的实验和仪器，对于我们未来的工作和学习都有很大的帮助，同时丰富了我们的见识，锻炼了我们独立思考的能力。在实验过程中我深深地体会到与同学的团结合作，我们在实验中遇到问题相互讨论，相互帮助，同学和老师的帮助是我顺利完成毕业实习的重要因素。这次次实习使我收获很大，感谢学校和老师给我们提供机会，提高我们的实践能力。