SRTP申請書---028合金冷熱處理過程中組織傳遞性研究

1、 項目編號 2015年本科生科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目申 請 書項目名稱 028合金冷熱處理過程中組織傳遞性研究項目類型 創(chuàng)新訓練 創(chuàng)業(yè)訓練 創(chuàng)業(yè)實踐項目周期 1年 2年 項目負責人 路桂隆 學 號 41330110 所在學院 材料科學與工程學院 聯(lián)系電話北京科技大學教務處2014年10月填 寫 須 知一、項目分類說明1創(chuàng)新訓練項目是本科生個人或團體，在師指導下，自主完成創(chuàng)新性實驗方法的設計、設備和材料的準備、實驗的實施、數(shù)據(jù)處理與分析、總結報告和科研論文的撰寫等工作。2創(chuàng)業(yè)訓練項目是本科生團隊，在導師指導下，團隊中每個學生在項目實施過程中扮演一個或多個具體的角色，通過編制

2、商業(yè)計劃書、開展可行性研究、模擬企業(yè)運行、進行一定程度的驗證試驗，撰寫創(chuàng)業(yè)報告等工作。3. 創(chuàng)業(yè)實踐項目是在學校導師和企業(yè)導師共同指導下，采用前期創(chuàng)新訓練項目成果或團隊成員已有的研究成果，提出一項具有市場前景的創(chuàng)新性產(chǎn)品或者服務，以此為基礎開展實際的創(chuàng)業(yè)實踐活動。二、申請書請按順序逐項填寫，填寫內容必須實習求是，表達明確嚴謹?？杖表椧睢盁o”。三、創(chuàng)業(yè)類項目填寫內容說明：項目簡介主要說明項目來源、產(chǎn)品和服務介紹、項目優(yōu)勢、市場需求等；申請理由包括項目背景和意義、團隊優(yōu)勢等；項目方案主要闡述執(zhí)行思路；項目特色與創(chuàng)新主要說明項目特色和可行性；項目預期成果包括商業(yè)計劃書、發(fā)表論文，調研報告，競賽獲獎

3、、創(chuàng)建和運營公司等相關成果。四、申請大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目團隊的人數(shù)含負責人在內不得超過5人。五、填寫時可以改變字體大小等，但要確保表格的樣式?jīng)]有改變；填寫完后用A4紙張雙面打印，不得隨意涂改。六、申報過程有不明事宜，請向教務處教學科辦公室聯(lián)系咨詢，電話62332202。項目名稱項目負責人姓 名性別學 號班 級所在學院聯(lián)系電話路桂隆 男41330110材料1304材料科學與工目組成員裴鈺男41330111材料1304材料科學與工書琪男41330112材料1304材料科學與工導教師姓 名職 稱所在學院聯(lián)系電話董建新

4、教授材料科學與工程學、項目簡介目前，國內企業(yè)在生產(chǎn)028合金的過程中，成品管的組織超標問題嚴重，嚴重影響028合金在實際生活中的正常使用，有關上述成品管的成型過程包括：1）將擠壓完成的荒管進行固溶處理后水冷。2）將處理后的荒管進行冷軋，然后中間退火。3）再次進行冷軋，經(jīng)中間退火后成品管成型。由于028合金在較長的熱加工過程中易形成析出相，不同析出相的種類以及不同析出相的形態(tài)，數(shù)量及其分布會對合金的耐腐蝕性能產(chǎn)生各種影響，所以研究合金中析出相的形成規(guī)律及其對腐蝕行為的影響，對保證合金具有優(yōu)良的耐腐蝕性能具有重要的意義。合金中析出相的產(chǎn)生會對合金的耐腐蝕性能產(chǎn)生不利影響

5、，而合金的熱處理工藝會直接影響合金的組織狀況，于是本實驗的關鍵在于研究從擠壓完成的荒管到成品管的成型過程中工藝控制與組織傳遞性的內在聯(lián)系，即每一步加工工藝對上一步或下一步加工工藝在組織狀況方面的影響，掌握每一步加工工藝析出相的析出規(guī)律，進而選擇出合理的熱加工和熱處理工藝應用于028合金的實際生產(chǎn)過程中，提高我國合金的使用性能。二、選題背景隨著全球經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，世界各國對鋼材的需求量和質量要求都在不斷提高。但由于鋼材生產(chǎn)技術發(fā)展緩慢，生產(chǎn)的成品管等鋼材在各方面如組織和性能等都達不到目標要求，更加無法滿足當今社會、經(jīng)濟高速發(fā)展的需要。在當今國內的鋼鐵集團中，其生產(chǎn)的成品管組織不達標問題很嚴重

6、。例如，ISO 13680標準中規(guī)定，鐵鎳基、鎳基合金油套管材料微觀組織中晶界處不允許存在連續(xù)的析出相；金屬間化合物、氮化物和碳化物的總含量不超過1.0%，相不超過0.5%。而在如今的國內鋼鐵行業(yè)中，028合金中成品管析出相存在嚴重的超標問題。而長期服役后大量的析出相存在產(chǎn)生了嚴重的危害，嚴重影響了028合金的使用；更會使合金的抗應力腐蝕性能降低，管材發(fā)生脆斷開裂，造成油、套管或整口井的報廢。如何使生產(chǎn)出的成品管各主要析出相控制在1%，相不超過0.5%，是本課題要研究的問題所在。為了提高成品管的質量，就必須要研究組織不達標產(chǎn)生的原因，關鍵在于研究從擠壓完成的荒管到成品管的成型過程的工藝控制與組

7、織傳遞性的內在聯(lián)系。綜合以上因素來看，我們小組人員決定研究028合金在熱冷變形中的組織傳遞性問題，希望能夠獲得一些組織變化的規(guī)律，提高中國管材的質量，并爭取將他們運用到實踐中，以滿足我國油氣開采的需求，促進我國石油天然氣領域的進步與發(fā)展！三、項目方案1、 前期準備。通過查閱資料、閱讀文獻了解合金的性質、基本晶體結構、工業(yè)用途以及實際使用時由于析出相超標造成的危害。進而確定實驗原理及方案。2、 實驗操作。分以下幾項：（1） 在掃描隧道顯微鏡下觀察荒管組織、析出相、晶粒情況。（2） 采用控制變量法。通過熱處理和冷變形，分別做如下實驗：i) 時效溫度900/保溫時間5h，空冷 + 室溫下冷軋/冷軋壓

8、下量50% + 1060退火中間退火時間分別是：A1：3min A2：9min A3：15minii) 時效溫度900/保溫時間5h，空冷 + 固溶溫度1130/保溫時間0.5h固溶處理，水冷+室溫下冷軋/冷軋壓下量50% + 1060退火中間退火時間分別是：B1：3min B2：9min B3：15miniii) 時效溫度900/保溫時間5h，空冷 +固溶溫度1130/保溫時間1h固溶處理，水冷 + 室溫下冷軋/冷軋壓下量50% + 1060退火中間退火時間分別是：C1：3min C2：9min C3：15miniv) 時效溫度900/保溫時間5h，空冷 +固溶溫度1100/保溫時間4h固溶

9、處理，水冷 + 室溫下冷軋/冷軋壓下量50% + 1060退火中間退火時間分別是：D1：3min D2：9min D3：15min (3) 分別在掃描隧道顯微鏡下觀察每組實驗的組織情況，比較實驗結果： i) 比較（2）中i)、iv)方案相同退火時間下的組織結構變化，記錄是否有固溶處理過程對晶體組織結構的影響； ii) 比較（2）中ii)、iii)方案相同退火時間下的組織結構變化，記錄在相同溫度下固溶和水冷過程對晶體組織結構的影響。 (4) 在上述步驟的基礎上，分析上述試樣，總結歸納得出合金在冷熱變形過程中的組織傳遞性規(guī)律。3、實驗結果分析。通過對上述實驗現(xiàn)象的進一步分析，數(shù)據(jù)處理，得出實驗結果

10、。并討論此次實驗結論的實際意義。4、寫出調研及實驗報告和論文。四、項目特色與創(chuàng)新國內油套管經(jīng)過長期服役后，合金的抗應力腐蝕性能會有所降低，導致管材發(fā)生脆斷開裂，造成油、套管或整口井的報廢，嚴重影響028合金的使用。為了解決這個迫在眉睫的問題，我們的實驗是從根本問題上出發(fā)，制定不同的熱加工處理方案，然后進行系列的熱加工處理試驗，通過金相顯微鏡，掃描電子顯微鏡，透射電子顯微鏡等測試方法研究028合金在不同的處理溫度和不同的處理時間下合金組織中析出相的種類，形態(tài)，分布，結構，成分，進而探索出028合金析出相的形成機制，發(fā)現(xiàn)實際生產(chǎn)過程中每一步加工工藝對合金組織狀況的影響，以及各步加工工藝之間對合金組

11、織狀況的影響，從而選擇制定出一套適用于028合金實際生產(chǎn)過程中的熱加工處理工藝，進而提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，使生產(chǎn)出的合金具有更加優(yōu)良的使用性能。五、項目進度與安排經(jīng)過多方面綜合考慮，查閱相關資料，并咨詢相關老師和進行此方面研究的學長，我們決定將本次SRTP科技創(chuàng)新項目的進度分為3個大的試驗階段，具體內容如下：第一階段：知識補充及前期準備時間：2014年11月至2015年03月準備我們進行正式實驗的物品。理論知識補充。我們缺乏專業(yè)課的學習，必須在這段時間內自學大量專業(yè)知識，其中比較重要的有材料科學與工程基礎，金屬材料等課程，也要找尋一些金屬傳遞性相關的內容進行學習。除此之外，對于研究中要用到的儀器

12、和技術，也要預先進行學習并掌握。我們選取了金相實驗技術、金相顯微分析，金屬材料及熱處理等書籍進行知識儲備，借閱了金屬材料金相圖譜等書籍以備查閱。鑒于我們之前對028合金幾乎沒有任何了解，所以我們必須從零做起，首先要了解028號合金的基本物理與化學性質，了解鎳基合金及028號合金的應用，同時也要對科研界對于028號合金的傳遞性研究進行深入調查，了解其最新最全面的情況，以便于開展后續(xù)試驗。我們的研究內容是金屬產(chǎn)品整個加工過程中的一部分，我們需要對整個加工過程有一定的了解。我們可以通過咨詢研究人員，查閱相關資料把握整個加工的過程。尤其是對于我們所要詳細研究的部分，要進行深入探究學習。最后，就是對于實

13、驗器材以及藥品的準備，實驗器具的檢查，具體實驗方法的探究以及改進。我們將與相關部門進行協(xié)調，確保實驗材料的獲取，使研究過程能夠如期順利開展。第二階段：實驗進行與探究 時間：2015年03月至2015年07月進行正式試驗。開始做關于028號合金在熱處理過程中的組織傳遞性探究實驗，研究從擠壓完成的荒管到成品管的成型過程的工藝控制與組織傳遞性的內在聯(lián)系。重點進行以下內容：1. 鎳基合金油套管材料荒管的樣品處理。初步?jīng)Q定采用多個樣品控制處理條件變量的方法，得到不同熱處理過程中的樣品。2. 對樣品的觀察分析，獲取觀察過程中的圖像及相關信息。3. 對獲取信息進行初步整理和檢查。若出現(xiàn)無效數(shù)據(jù)要及時去除，若

14、有缺失數(shù)據(jù)，要進行相關實驗，以便補充數(shù)據(jù)。分類并整理數(shù)據(jù)，為進行數(shù)據(jù)的比對、分析及后續(xù)研究做好準備。在實驗進行的同時思考有關其金相組織的可能性以及相關變化，使用控制變量等方法限定其處理的條件并仔細記錄實驗現(xiàn)象，對每一個在實驗中出現(xiàn)的問題都進行探討與研究，多向指導我們的教授和博士生咨詢相關問題，隨時注意實驗情況，必要時進行實驗方案的改進，同時要結合目前鎳基合金的應用大膽提出假設并進行驗證。第三階段： 得出成果及修繕時間：2015年07月至2014年10月完成實驗后，經(jīng)過仔細分析與探討研究得出實驗成果，并通過進一步的驗證實驗對結果進行校正和修繕。獲取前人的研究資料與之進行對比，注意查看有無矛盾點，

15、并就對比結果進行分析，使研究成果更全面，更具有說服力。將理論與實際相結合，得出一個比較完備的成果，并通過成果反饋到實驗中，再次對自己的實驗進行提高改善，以得出最為準確有用的實驗結果。六、項目經(jīng)費使用計劃（500字以內）1. 預計論文發(fā)表在30004000元，經(jīng)費預計在9001100元。打印資料費，每人120元，共3人，共計360元。2. 材料科學與工程基礎金屬材料等相關書籍購買與論文下載費用，每人400元，共計1200元。3. 實驗室材料花費2000元。4. 以上四項共計7460元。七、項目成果形式1. 了解鎳028合金在熱處理過程中的組織傳遞性規(guī)律。2. 根據(jù)鎳028合金在熱處理過程中的組織傳遞性規(guī)律總結出鎳基合金在熱處理過程中的組織傳遞性規(guī)律。3. 根據(jù)實驗結果和數(shù)據(jù)提出