材料学院一级学科校内实习报告.doc

实习报告（校内篇） 11091120 孙燕琼1 实习目的 生产实习是材料学院一级学科的本科生在完成主要理论课程的学习的基础上，进入模块课程和毕业设计之前进行的一个重要的实践教学环节。该环节组织同学对材料制备与材料加工过程进行实践与调研。旨在开阔眼界，了解目前国内生产状况与技术水平，获知国内与国际同种材料与加工工艺的差距。同时，初步接触材料科学与工程学领域内科学研究与实际生产过程中的基本知识与技能，并了解其组织与管理体系概况，从而巩固已学知识、拓宽眼界，锻炼分析问题、解决问题的能力，为后续模块课程的学习与综合素质的培养打下坚实基础。2时间：2014年7月7日-7月11日地点：材料学院工程中心3 实习具体内容及过程：通过实习了解电弧喷涂粉芯丝材的材料设计、丝材轧制、电弧喷涂层制备及涂层性能评价。1. 材料设计设计不同硼元素含量的fe-b系电弧喷涂耐磨涂层。粉芯丝材由金属外皮+粉芯构成，可通过调整金属外皮、粉芯可以获得不同成分和性能的材料。金属外皮采用spcc钢带，其主要成分如表1所示。不同硼含量的粉芯丝材如表2所示。表1 spcc冷轧钢带化学成分（质量分数，%）元素csimnpsfe含量0.120.040.50.0350.035余量表2 粉芯主要成分（质量分数，%）序号硼铁铁粉1802025050320802. 丝材轧制采用多辊连续轧制和多道连续拔丝工艺轧制粉芯丝格，试验用设备为多功能粉芯丝材成型机，如1所示。图1. 多功能粉芯线材成型机而制作粉芯丝材的具体工序为（i）-（iii）所示，过程如图2。(i) 合金粉的配制：将筛好的各种粉料按配方设计的比例称量，混合均匀，然后放入送粉装置中。(ii) 轧制成型：将钢带经过几道轧辊的轧制后成u形槽，合金粉末经过送粉装置送入u形槽内，再经过几道成型辊轧制至钢带搭接闭合为圆形。(iii) 拉拔减径：轧制成型的粉芯丝材，在拔丝机构上经过多道拉拔减径（丝模直径分别为3.6、3.3、3.15、2.95、2.75、2.50、2.35、2.15、2.05、1.92mm）获得直径约2.0 mm的喷涂丝。图2. 粉芯丝材轧制成型工艺流程图2.1 粉芯丝材填充率的测算与调整在设计丝材时，根据涂层的成分目标，我们确定了粉料配比及填充率。而填充率就是粉料质量占总体丝材质量的比例。一般2.0mm的粉芯丝材，填充率设定在30-32%为宜。为了保证喷涂层的合金成分，粉芯丝材在轧制过程中需进行填充率检测，具体方法为：剪取一段长度约100mm的粉芯丝材，用天平称量其重量为m，接着去除粉丝丝材内的合金粉末，再用天平称量带皮质量为m1，则m-m1为丝材中合金粉末的质量，然后根据公式1计算粉芯丝材的填充率p。在丝材轧制过程中，由于设备稳定性、粉料成分及人工误差等原因，易造成粉芯丝材的实际填充率与设定值不符。因此，当实际填充率低于设定值时，需调节送粉器使其增大送粉量，提高填充率；反之，则减小送粉量，降低填充率。(1)式中：p填充率(wt.%)；m粉芯丝材的质量；m1粉芯丝材的带皮质量 3.电弧喷涂层制备喷涂基体材料采用q235低碳钢，尺寸为56mm25mm5mm。为了提升涂层与基体上的结合度，喷涂实验前需对q235钢进行喷砂处理。而喷砂处理采用棕刚玉的粒度为60目，气压为0.40.6mpa，喷砂角度为45o，距离为160180mm，由此可获得表面粗化的q235基体。采用tafa 8835双丝电弧喷涂设备制备涂层。喷涂参数为：电弧电压3032v，工作电流180220a，压缩空气压力0.50.6mpa，喷涂距离预设200mm。操作喷涂设备的具体工序为：（i）调整机械臂：保证喷枪的运行轨迹符合实验要求。（ii）送丝：将喷涂丝材送入喷涂设备，丝材达到喷枪位置。（iii）开气：开启空压机，待气压稳定，开启喷涂设备送气开关。（iv）起弧喷涂：开启喷涂设备起弧开关，调节电流、电压，待弧稳定运行机械臂移动程序。4.涂层的热处理工艺及显微结构、性能测试4.1 涂层的热处理工艺将制备的喷涂态涂层试样进行退火热处理，设备为箱式电阻炉，热处理参数为恒温600oc，保温1h。4.2 涂层的截面金相形貌将喷涂态及退火态涂层试样进行切割，获得适当尺寸后按照金相制样标准进行镶样，制备涂层截面形貌试样。再经200#、400#、600#、800#、1000#号水砂纸磨制及抛光，由olympus-pmg3型光学显微镜拍摄涂层的截面金相照片。4.3 涂层的显微硬度测试对所制备的喷涂态及退火态涂层截面试样进行显微硬度测试，设备为hxd-1000数字式显微硬度计，试验参数为：载荷100gf，加载时间15s。显微硬度在涂层横截面中部等间隔取点测量，测量7次取其算术平均值。实验数据及结果：显微硬度hv:非热处理维氏硬度/hv热处理后维氏硬度/hv128.41523.30142.28668.93150.95742.87145.90605.51137.68634.21139.57572.34151.80396.54138.06306.42154.44517.77154.60547.74非热处理维氏硬度/hv热处理后维氏硬度/hv382.26424.54303.35441.25343.5304.56387.6362.25317.30572.34323.97353.62451.11350.55411.65319.29307.69398.40329.45332.24结果分析：可知经过热处理的维氏硬度明显高于非热处理维氏硬度，而且由于人为操作，数据存在较大偏差，波动比较大。金相组织观察：未经过热处理的硼80 在x10倍下: 在x50倍下： 硼80经过热处理：x10倍下：x50倍下： 实验心得与体会：校内一周的实习就这样结束了，让我们能有一个平台，亲自动手做实验并且看到了很多先进的仪器与设备，这是一个很好的机会。在实验的过程中,让学生学会如何分析问题,如何解决问题,以及如何总结问题。通过了这一周的实训，也培养了我们的胆大、心细、谨慎的工作作风。操作的时候要心细、谨慎，避免触电及意外的受伤。使我们的理论知识与实践充分地结合，作到不仅具备专业知识，而且还具备较强的实践动手