-
材料科学与工程
认识实习报告
中南大学
认识实习报告
学
院:材料科学与工程学院
专业班级:材料
0705
班
姓
名:胡
剑
学
号:
指导老师:尹登峰
实习时间:
2009
年
6
月
29
日——
2009
年
7
月
10
日
实习地点:中南大学粉末冶金厂、中南大学粉末冶金研究院、
中南大学金属研究所(非平衡厂)
、中南大学材料厂、中南大学
< br>电子封装厂、
长沙振升铝材有限公司、
湖南金龙国际铜业有限公
< p>司
20009
年
7
月
10
日
材料
0705
班
胡剑
1
材料科学与工程
认识实习报告
目录
一、
实习的意义和目的
二、
实习要求
三、
实习日程安排
四、
实习地点
1
、中南大学粉末冶金厂
2
、中南大学粉末冶金研究院、
3
、中南大学金属研究所(非平衡厂)
4
、中南大学材料厂
5
、中南大学电子封装厂
6
、长沙振升铝材有限公司
7
、长沙金龙国际铜业有限公司
五、
实习心得
材料
0705
班
胡剑
2
材料科学与工程
认识实习报告
认识实习报告
一、
实习的意义和目的
认识实习
是教学计划主要部分,
它是培养学生的实践等解决实际问题的第二
课堂<
/p>
,
它是专业知识培养的摇篮,也是对工业生产流水线的直接认识与认知。实
习中应该深入实际,认真观察,获取直接经验知识,巩固所学基本理论,保质保
< br>量的完成指导老师所布置任务。
学习工人师傅和工程技术人员的勤劳刻苦的优秀
< p>品质和敬业奉献的良好作风,
培养我们的实践能力和创新能力,
开拓 我们的视野,
培养生产实际中研究、观察、分析、解决问题的能力。
< /p>
认识实习是我们工科学生的一门必修课,
通过认知实习,
我 们要对材料科学
与工程专业建立感性认识,
并进一步了解本专业的学习实 践环节。
通过接触实际
生产过程,
一方面,
达到对所学专业的性质、
内容及其在工程技术领域中的地位
有一定的认
识,
为了解和巩固专业思想创造条件,
在实践中了解专业、
熟悉专 业、
热爱专业。
另一方面,
巩固和加深理解在课堂所学的 理论知识,
让自己的理论知
识更加扎实
,
专业技能更加过硬
,
更加善于理论联系实际。
再有,
通过到工厂去参
观各种工艺流程,为进一步学习技术基础和专业课程奠定基础。
具体,我们应该通过实习达到以下目的:了解本 学院材料厂、非平衡所、
电子封装厂、特冶楼等部门的实验、科研与教学设施;了解校内
粉冶所、粉冶厂
的主要产品、
成果、
设备及部门产品的生 产工艺等;
重点参观实习长沙振升铝材
有限公司和长沙金龙国际铜业有限
公司,了解工厂进行材料加工实际生产的设
备、工艺、工模具、产品缺陷等技术问题,为
以后的学习和科研积累感性认识。
材料
0705
班
胡剑
3
材料科学与工程
认识实习报告
二、
实习要求
1
、
实习期间应该注意自己的着装,不 能穿背心、短裤和拖鞋,以
免实习过程中机器运转所产生的高速高温物体对人身造成伤<
/p>
害;
2
、
p>
实习期间一定要听从带队老师的指挥,不要擅自离队,更不要
随意触碰机器的
按钮或开关。禁止触摸生产线上的物品以免烫
伤;
3
、
不得迟到、早退、旷实习等,如因 特殊原因不能按时到达或不
能去实习应向班长或带队老师请假;
4
、
实习期间仔细观察,认真听老师或 师傅的讲解,遇到不懂得地
方可以提出来,随时做笔记;
5
、
实习期间要严肃认真,禁止喧哗打闹。
材料
0705
班
胡剑
4
材料科学与工程
认识实习报告
三、
实习日程安排
上午:动员大会
6.29
日(星期一)
下午:领实习日志
上午:粉冶厂讲课
7.30
号(星期二)
下午:查资料、写实习日志
上午:粉末冶金所讲课
7.1
号(星期三)
下午:查资料、写实习日志
上午:参观粉末冶金厂、
7.2
号(星期四)
粉末冶金研究院
下午:查资料、写实习日志
上午:参观材料厂、金属材料
7.3
号(星期五)
研究所、电子封装厂
下午:查资料、写实习日志
7.4
7.7
(星期二)
休息、收集相关资料、写实习日志
上午:参观振升铝材
7.8
号(星期三)
下午:
查资料、写实习日志
7. 9
号(星期四)休息
收集相关资料、写实习日志
上午:参观金龙铜业集团
7.10
号(星期五)
下午:查资料、写实习日志、
完成实习报告
材料
0705
班
胡剑
5
材料科学与工程
认识实习报告
四、
实习地点
1
)中南大学粉冶厂
一、公司简介
< /p>
中南大学粉末冶金厂是中国著名的硬质合金制造商之一,成立于
1964< /p>
年
10
月,已有
40
年制造 硬质合金的历史,最初共花费资金
150
万元,现总资产已达
4400
万元。主导产品是矿用硬质合金,产品不仅畅销国内钎具行业,而且出口
< p>到世界各地,年产量达
200
吨,
2006
年产值达
5900
万元,利税达
300
多万 元。
工厂已通过
ISO9001:2000
质量管理体系 认证,“凯字牌”
(K
—
BRAND)
商标被评< /p>
为湖南省著名商标,
主要产品
YJ1
和 p>
YJ2
凿岩用硬质合金曾荣获国家银质奖,
为
湖南省名牌产品。
二、主要产品
1.
凿岩用钎片:适用于整体钎、一字形钎头、十字型或
X
型钎头。
2.
凿岩用球齿:适用于小直径球齿钎头、潜孔钻头、牙轮钻头、
滚刀钻头和采煤截齿。
3.
硬质合金基体:适用于复合金刚石圆柱或复合金刚石球齿。
4.
破碎机(抛料头)用硬质合金长条:适用于制砂、矿石加工等。
5.
造纸机械用异型耐磨零件。
6.
其它特、异、难等特殊耐磨零件。
材料
0705
班
胡剑
6
材料科学与工程
认识实习报告
三、
主要生产设备
设备名称
作用
备注
采用
H2
还原
特点:中高温还原
反应式为:
WO3+3H2
W+3H2O
四管还原炉
制备
W
的粉末
可倾式球磨机
将块状的原材料磨成粉末
(制粉的第一步)
< /p>
原料的配比由产品的牌号决定,
此
为得到好的硬制
和金的第一步。
挤压机
挤压机具有不同的型号,
将粉末壮的
W
粉挤压成一
依靠模具将粉末压成一定的形状,
< br>定的形状,以备后续加工。
模具可以更换。
真空烧结炉
对材料进行烧结成型
p>
真空为防止氧化,温度为
1400
-
1500
℃,采用电阻丝加热,
烧结和保温时间随
p>
Co
含量的不同
而不同。
材料
0705
班
胡剑
7
材料科学与工程
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四、
工艺流程
制氢
还原
炭化
混料
掺胶制粒
成型
脱胶
真空烧结
成品检查
辅助工艺,采用液氨分解法
2NH3
p>
3H2+N2
(
Ni
触
媒)反
应温度:
850
℃
采用四管还原炉,特
点是中高温还原。装舟量:
8Kg/
舟
推舟速度:
1
舟
/
(小时×管)
WO3+3H2
温度为
950
W+3H2O
℃-
1000
℃
[O]
≤
0.2%
[Fe]
≤
0.1%
平均粒度≥
12
μ
m
W+C
WC
温度为
游离
C
含量≤< /p>
1900
℃
[C]
:
6.08~6.18%
0.1%
平均粒度≥
12
μ
m
有
干混和湿混两种方式,本厂采用湿混
混料组成:
WC
、
Co
、 航天汽油(研磨介质)
球(硬质合金球)料(质量)比:
4
研磨时间:
:
1
38h/
批
干燥时间:
6h/
批
采用丁纳橡胶溶液做粘结剂,用螺旋搅拌机混合。用量:
1200ml/15Kg
搅拌时间:
料
灰份:
0.01%
浓度:
11%
3~5min
干燥时间:
50~60min/
批
采用自动挤压机(
25
吨、
10
吨、< /p>
40
吨)进行挤压
压制成型过程之中可能产生的质量问题:
毛刺、麻面、
掉边掉脚、分层裂纹等
进行压胚检查,
燥
8
-
10
小时,目的是增加压胚强度。
<
/p>
压胚前需置于
140
℃-
160
< p>℃的干燥柜中干
干燥温度:
140~160
℃
干燥时间:
8~10h
室温—
>200
℃
(
保持
1h)
—
>380
℃
(
保持
1h)
—
>480
℃
(
保持
1h)
—
>580
℃
(
保持
30min)
总耗时约
8h
目的:脱掉橡胶,采用卧式脱胶炉,
300Kg/
炉
需要分阶段升
温:
室温―
>720
℃
(保持
1h
)
―
>1260
℃
(保
< p>持
1h
)―
>1400
<
/p>
℃~
1500
℃(保持
100min
)
整个烧结过程需要时间约
8h
,而后自然冷却至室温
检查尺寸、是否有起泡、分层、裂纹、赃化、脱炭、渗炭
等现象
。
抗弯强度≥
2500Mpa
洛氏硬度≥
87
密度:
14.65g/cm3
矫顽磁≤
8
WC
晶粒:
3.2
μ
m
材料
0705
班
胡剑
8
半成品检查
材料科学与工程
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『相关链接』
硬质合金
p>
硬质合金是以高硬度难熔金属的碳化物(
WC
、
TiC)
微米级粉末为主要成分,以
钴(
Co
)或镍(
Ni
)、钼(
Mo
)为粘结剂,在 真空炉或氢气还原炉中烧结而成的粉
末冶金制品。
IVB
、
VB
、
VIB
族金属的碳化物、氮化物、硼化物等,由于硬度和熔点特别高,
统称为硬质合金。下面以碳化物为重点来说明硬质含金的结构、特征和应用。
IVA
、
VA
、
VIA
族金属与碳形成的金属型碳化物中,由于碳原子半径小, 能填充
于金属品格的空隙中并保留金属原有的晶格形式,形成间充固溶体。在适当条件下
,
这类固溶体还能继续溶解它的组成元素,直到达到饱和为止。因此,它们的组成可以<
/p>
在一定范围内变动(例如碳化钛的组成就在
TiC0.5
~
TiC
之间变动),化学式不符合
化合价规则。当溶解的
碳含量超过某个极限时(例如碳化钛中
Ti
︰
C
=
1
︰
1
),晶格
型式将发
生变化,使原金属晶格转变成另一种形式的金属晶格,这时的间充固溶体叫
做间充化合物
。
金属型碳化物,尤其是
IVB
、
VB
、
VIB
族金 属碳化物的熔点都在
3273K
以上,
其中碳化铪、碳化
钽分别为
4160K
和
4150K
,是当前所知道 的物质中熔点最高的。
大多数碳化物的硬度很大,它们的显微硬度大于
1 800kg?mm2
(显微硬度是硬度表示
方法之一,多用于硬质合金和
硬质化合物,显微硬度
1800kg?mm2
相当于莫氏一金
刚石一硬度
9
)。许多碳化物高温下不易分解,抗氧化能力比其组分金属强。 碳化钛
在所有碳化物中热稳定性最好,是一种非常重要的金属型碳化物。然而,在氧化气
氛
中,所有碳化物高温下都容易被氧化,可以说这是碳化物的一大弱点。
除碳原子外,氮原子、硼原子也能进入金属晶格的空 隙中,形成间充固溶体。它
们与间充型碳化物的性质相似,能导电、导热、熔点高、硬度
大,同时脆性也大。
硬质合金的基体由两部分组成:一部分是硬化相;另一部分是粘结金属。
硬化相是元素周期表中过渡金属的碳化物,如碳化钨 、碳化钛、碳化钽,它们的
硬度很高,熔点都在
2000
℃以上,有的甚至超过
4000
℃。另外,过渡金属的氮化物、
< br>硼化物、硅化物也有类似的特性,也可以充当硬质合金中的硬化相。硬化相的存在决
定了合金具有极高硬度和耐磨性。
粘结金属一般是铁族金属,常用的是钴和镍。
制造硬质合金时,选用的原料粉末粒度在
1
~< /p>
2
微米之间,且纯度很高。原料按
规定组成比例进行配料,
加进酒精或其他介质在湿式球磨机中湿磨,
使它们充分混合、
粉碎,经干燥、过筛后加入蜡或胶等一类的成型剂,再经过干燥、过筛制得混合料。
然后,把混合料制粒、压型,加热到接近粘结金属熔点(
1300
~
1500
℃)的时候,
硬化相与粘结金属便形成共晶合金。
硬化相分布在粘结金属组成的网格里,
彼此紧密地联系在
一起,形成一个牢固的整体。硬质合金的硬度取决于硬化相含量和
晶粒粒度,即硬化相含
量越高、晶粒越细,则硬度也越大。硬质合金的韧性由粘结金
属决定,粘结金属含量越高
,抗弯强度越大。
材料
0705
班
胡剑
9
材料科学与工程
认识实习报告
2
)中南大学粉末冶金研究所
1
、简介:
中南大学粉末冶金研究所是国内最早成立的,集教学、科研、生产试制、产品开发于
p>
一体的粉末冶金学科综合基地。现有教职工220人,其中中国工程院院士2人,博士导
p>
师12人,教授、研究员29人,副教授及相应职称人员68人。有各类在读学生432
p>
人,其中在站博士后研究人员14人,博士研究生56人,硕士研究生72人,工程硕士
p>
生50人。拥有粉末冶金硕士点、博士点和博士后科研流动站,同时也是“粉末冶金国家
p>
重点实验室”、“粉末冶金国家工程研究中心”、“中国有色金属工业粉末冶金产品质量
p>
监督检验中心”、“中国有色金属学会粉末冶金及金属陶瓷学术委员会”、“中国有色粉
p>
末冶金标准化技术委员会”等一系列重要科研、学术、检测机构的依托和挂靠单位。
它曾为我国第一颗原子弹、氢弹的研制,第一座生产性原子反应堆,第一艘核潜
艇的
建造,
第一颗人造卫星、
第一枚洲际导弹、
第一颗同步卫星、
第一枚运载火箭以及“神舟”
载人航天飞船的发
射、“飞天”舱外航天服的研制等尖端科学技术的发展和国防建设做出
了重要贡献,多次
受到中共中央、国务院、中央军委的贺电嘉奖,被授予“全国高校科技
工作先进单位”、
“全国国防军工协作配套工作先进单位”称号。
研究院还是首批获得
< p>国家“对外进出口经营权”的科研院所。固定资产原值近
1.5
亿元 ,拥有一批先进的粉末
冶金工艺设备与检测仪器。建立了完善的
ISO9 001
国际质量管理体系(
GJB9001
军品质量
保证体系),通过了国家二级军工保密资格审查认证,拥有武器装备科研生产许可证。
粉末冶金研究所主要从事粉末冶金基础理论、高新技术和先进材料的研究。199
1年以来,先后承担并完成了以国家级科研任务为主体的各类科研项目300余项,获国
家级和省部级奖近50项,拥有专利24项。1993年又跻身全国首批百家被授予″进
出口经营权″的科研院所,1999年在全国教育系统率先通过ISO9001国际质量
体系认证。
2
、主要产品:
各种金属及 合金粉末、粉末注射成形产品,挤压成形制品、温压成形
制品、航空和汽车用摩擦材料、
c/c复合材料、减磨材料、铁、铜基粉末冶金机械零件、
高比重合金、电触头材料、特
种陶瓷制品、精细硬质合金制品及超硬材料等。
材料
0705
班
胡剑
10
材料科学与工程
认识实习报告
3
、主要设备:
1)
真空热压机(炉)
2)
真空气压烧结炉
3)
氮
/
氧分析仪
4)
碳
/
硫分析仪
5)
自动比表面分析仪
6)<
/p>
万能金相显微镜
──
图相分析仪
7)
真空粉末挤压成形机
8)
金相实验室制样设备
4
、工艺流程:
制粉
——
〉成型
——< /p>
〉烧结
——
〉材料或制品
制粉:球磨制粉、还原制粉、雾化制粉、电解制粉、蒸汽法制粉等
成型:模压成型、挤压成型、注射成型、粉末成型、爆炸成型等
烧结:保护气氛烧结、真空烧结等
1
)
粉末制备方法
1
、物理机械法
①机械研磨法
②高温雾化法
2
、物理化学法
①氧化物还原法
②气相沉积法
③液相沉积法
④电解法
⑤纳米级超细粉末制备技术
2
)粉末成型技术
1
、非模压成型
2
、冷、热等静压成型
3
、注射成型
4
、粉末挤压、轧制、浇铸、无模、喷射、爆炸成型
3
)粉末烧结
1
、无压烧结
①固相烧结
②液相烧结
材料
0705
班
胡剑
11
材料科学与工程
认识实习报告
2
、加压烧结
①施加外压
②热等静压
『相关链接』
粉末冶金材料
用粉末冶金
工艺制 得的多孔、半致密或全致密材料(包括制品)。粉末冶金材料具有传统
熔铸工艺所无法获
得的独特的化学组成和物理、力学性能,如材料的孔隙度可控,材料组织均
匀、无宏观偏
析(合金凝固后其截面上不同部位没有因液态合金宏观流动而造成的化学成分不
均匀现象
),可一次成型等。通常按用途分为
7
类。
①粉末冶金减摩材料。又称烧结减摩材料。通过在材 料孔隙中浸润滑油或在材料成分中加
减摩剂或固体润滑剂制得。材料表面间的摩擦系数小
,在有限润滑油条件下,使用寿命长、可
靠性高;在干摩擦条件下,依靠自身或表层含有
的润滑剂,即具有自润滑效果。广泛用于制造
轴承、支承衬套或作端面密封等。
②粉末冶金多孔材料。又 称多孔烧结材料。由球状或不规则形状的金属或合金粉末经成型、
烧结制成。材料内部孔
道纵横交错、互相贯通,一般有
30
%~
60
%的 体积孔隙度,孔径
1
~
100
微米。透过
性能和导热、导电性能好,耐高温、低温,抗热震,抗介质腐蚀。用于制造过滤器、
多孔
电极、灭火装置、防冻装置等。
③粉末冶金结构材料。又称烧结结构材料。能承受拉伸、压缩、扭曲等载荷,并能在摩擦
磨损条件下工作。由于材料内部有残余孔隙存在,其延展性和冲击值比化学成分相同的铸锻件
p>
低,从而使其应用范围受限。
④粉末冶金摩擦材料。又称烧结摩擦材料。由基体金属(铜、铁或其他合金)、 润滑组元
(铅、石墨、二硫化钼等)、摩擦组元(二氧化硅、石棉等)
3
部分组成。其摩擦系数高,能很
快吸收动能,制动、传动速度快、磨损小
;强度高,耐高温,导热性好;抗咬合性好,耐腐蚀,
受油脂、潮湿影响小。主要用于制
造离合器和制动器。
⑤粉末冶金工模具材料。包括
硬质合金
、粉末冶金高速钢等。后者组织均匀,晶粒细小,
没有偏析,比熔铸高速钢韧性
和耐磨性好,热处理变形小,使用寿命长。可用于制造切削刀具、
模具和零件的坯件。<
/p>
⑥粉末冶金电磁材 料。包括电工材料和磁性材料。电工材料中,用作电能头材料的有金、
银、铂等贵金属的
粉末冶金材料和以银、铜为基体添加钨、镍、铁、碳化钨、石墨等制成的粉
末冶金材料;
用作电极的有钨铜、钨镍铜等粉末冶金材料;用作电刷的有金属
-
石墨粉末冶金材
料;用作电热合金和热电偶的有钼、钽、钨等粉末冶金材料。磁性材料分为软磁材料和硬
磁材
料。软磁材料有磁性粉末、磁粉芯、软磁铁氧体、矩磁铁氧体、压磁铁氧体、微波铁
氧体、正
铁氧体和粉末硅钢等;硬磁材料有硬磁铁氧体、稀土钴硬磁、
磁记录材料
、微粉硬磁、磁性
塑料等。
用于制造各种转换、传递、储存能量和信息的磁性器件。
⑦粉末冶金高温材料。包括粉末冶金高温合金、难熔金属和合金、
金属陶瓷
、弥散强化
和纤维强化材料等
。用于制造高温下使用的涡轮盘、喷嘴、叶片及其他耐高温零部件。
材料
0705
班
胡剑
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材料科学与工程
认识实习报告
3
)
中南大学金属研究所(非平衡所)
< br>非平衡所采用雾化法制粉,喷射沉积的方法,主要做一些军工配套项目,如鱼雷
外
壳等。
喷射沉积由喷射雾化和沉积凝固两个基本过程组成。
喷射沉积制成的材料特
征,可达理论密度的
98%
,无前期颗粒接合界面,晶粒 等轴均匀分布,无宏观偏析,
其挤压件的力学性能远高于传统铝合金,为超高强、高韧铝
合金。
1
、非平衡所简介
< p>
A
:雾化制粉:将熔液对喷形成雾状材料后冷凝成粉末。包括:水雾化、气喷气冷、 气喷
水冷。
B
:喷射沉积:将熔液喷在旋转的模铸上沉积。
C
:产品种类:板材,管材,铸锭;
2
、喷射沉积技术
二十世纪后
期高速发展起来的金属材料先进制备技术之一。喷射沉积(成形)技
术最突出的创新点在
于:把液态金属的雾化(快速凝固)和粒状金属的沉积(熔滴动
态致密固化)结合在一个
冶金操作流程中完成,可以用最少的工序,直接从液态金属
制取具有快速凝固组织、整体
致密、接近零件形状的高性能材料或半制品工件。由于
以上特点,喷射沉积工艺,不仅可
以生产出具有良好组织结构(均匀、细小、成分偏
析小)
和性能明显高于 铸造产品的轧辊材料,
而且可以直接制备轧辊或者对磨损轧辊
进行修复。
①基本原理
喷射沉积技术有称为喷射成形技术,其基本原理是:金属或合金在坩埚内熔化后通过
< br>一定的导液管流出,在雾化喷嘴出口处被高速惰性气流
(At
或
< p>N2)雾化成具有一定尺寸分
布特性和不同凝固状态的溶液射流。在
高速气流的动量作用下加速,与气流进行强烈的对
流换热,
形成完全凝固 的较小熔滴,
半凝固的熔滴以及完全为液态的较大尺寸的过冷熔滴,
以高
速撞击到水冷沉积器上,在沉积器的表面铺展堆积熔合形成一个薄的半液态层,然后
顺序
结晶。根据沉积器的形状,配合不同的运动方式可制备锭、管和板材等不同形状的欲
成形
坯件。
整个装置主要包括熔炼室、
雾化沉积室、
真空系统、
供气系统及粉末收集系统,
材料
0705
班 p>
胡剑
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