第二届大学生研究性学习和创新性实验计划项目3550.docx

附件2：申报项目级级别校级省级国家级第二届大学学生研究性性学习和创创新性实验验计划项目目申 报 表项目名称 过热温度度和时间对对过共晶铝铝硅合金中中初晶硅的溶溶解及析出出行为影响响的研究项目主持人人 杨志增增（学号：200775014422） 学院班级 机械械工程学院院20077金属材料料工程 联系电话 1557732622656 指导老师 王王 建 华华 填表日期 20099-5-66 湘湘 潭 大大 学 教教 务 处处 制填写说说明一、申报书书要按要求逐项项认真填写写，填写内内容必须实实事求是，表表达明确严严谨。空缺缺项要填“无”。二、格式要要求：表格格中的字体体用小四号号仿宋体，11.5倍行行距；需签签字部分由由相关人员员以黑色钢钢笔或水笔笔签名。均均用A4纸纸双面打印印，于左侧侧装订成册册。 三、申申报国家级级、省级项项目如未获获批立项，将将参与校级级项目的遴遴选。项目名称:过热温度度和时间对对过共晶铝铝硅合金中中初晶硅的的溶解及析析出行为影响的研究究学院名称湘潭大学机机械工程学学院学生姓名专业名称性别入学年份杨志增金属材料工工程男2007郭启强金属材料工工程男2007李雪梅金属材料工工程女2007邹联力金属材料工工程男2007徐玉玲模具女2007指导教师王建华职称教授学科专业材料学项目研究和和实验的目目的和要解解决的主要要问题:研究背景和和研究现状状：过共晶All-Si合合金具有比比重小、强度高、铸造成形形性好以及及耐磨耐蚀蚀等优良性性能，是航航空、航天天、汽车、造造船工业上上重要的结结构材料1-3。过共晶晶Al-SSi合金按按含Si量量可分为三三组，含SSi量17719%、含Sii量2023%和和含Si量量24226%，其其铸造组织织由-AAl枝晶、共共晶Si和和初晶Sii组成，初初晶Si可可作为硬质质点有效提提高合金的的耐磨性能能。随着SSi含量的的增加，共共晶体增多多，流动性性提高，可可获得组织织致密的铸铸件，但大大块的初晶晶Si会严严重地割裂裂合金基体体，导致合合金的强度度、塑性和和切削性能能降低。因因此，细化化初晶Sii，改变初初晶Si的的形状和分分布，减小小其对基体体的削弱作作用，是提提高Al-Si合金金性能的关关键。细化化Al-SSi合金的的方法有变变质剂处理理法4-6、快快速凝固法法7、悬悬浮铸造法法8、振振动变质法法9等。工工业上主要要采用变质质剂处理法法，有初晶晶Si变质质处理、共共晶Si变变质处理、复复合变质处处理5-6以及及双重变质质处理11,10，但是该该法存在加加入量需要要严格控制制、工艺较较复杂、含含Si量超超过26%时过共晶晶Al-SSi合金的的变质效果果会明显减减弱等缺点点11。根据金金属凝固理理论，液态态熔体在微微小区域内内存在着有有序、规则则的排列12，其其结构状态态对晶粒的的形核、生生长及最终终的组织、性性能有直接接的影响。在科研与生生产中，各各种不同成成分的过共共晶铝合金金熔炼温度度与保温时时间对初晶晶硅的溶解解和凝固过过程中的析析出影响很很大，合适适的熔炼温温度和保温温时间可以以消除组织织遗传性，得得到最佳的的凝固组织织和合金力力学性能13。熔体体经过不同同温度和时时间的过热热处理后可可以得到不不同的显微微组织与力力学性能14-115，熔熔体温度处处理后的冷冷却速度对对合金的组组织与力学学性能也有有很大的影影响166-17。但是，目目前还没有有有关不同同成分的过过共晶铝合合金的最佳佳熔炼温度度与保温时时间的参考考资料或文文献，因此此本项目的的研究对科科研与生产产具有很大大指导意义义和应用价价值。研究目的通过实验研研究找出不同成成分过共晶晶Al-SSi合金的的最佳熔炼炼工艺参数数（熔炼温温度与保温温时间），为彻底消除除其组织遗遗传性，提提高其变质质处理效果果提供理论论依据，为科研与与生产提供供理论指导导。拟解决的主主要问题分析研究不不同成分的的过共晶AAl-Sii合金中初初晶硅的溶溶解及析出出动力学行为为，弄清熔炼温温度和保温温时间对AAl-Sii合金中初初晶硅溶解解及析出动动力学的影响规律。参考文献：1 胥胥锴，刘徽平，袁帮谊，等，过共晶铝铝硅合金变变质处理的的研究进展展J.热加工工工艺，20099，38(33)：32-335。2 彭彭涛，内燃机活活塞材料的的发展与前前景J.山西科技技，20077，(3)：91-992。3 潘潘连明，朱正锋，张国荣，等，Al-SSi系铸造造铝合金材材料的研究究J.机车车辆辆工艺，20077，(1)：5-7。4 曾曾斌，罗佑新，刘奇元，过共晶铝铝硅合金中中初晶硅的的变质机理理探讨JJ.轻金金属，20088，(5)：48-550。5 徐徐国庆，纪坤，金云学，Al-PP-RE-Sr复合合变质过共共晶铝硅合合金J.热加工工工艺，20088，37(111)：28-333。6 余余国勋，李华基，张晓萍，复合变质质对过共晶晶Al-224%Sii合金组织织的影响J.铝铝加工，20088，(3)：45-448。7 朱朱丹，快速凝固固雾化法制制备铝硅合合金粉末工工艺研究J.甘甘肃科技，20088，24(113)：64-665。8 李李小平，陈振华，曹标，等，高硅铝合合金悬浮铸铸造的组织织细化JJ.特种种铸造及有有色合金，19999，(6)：20-221。9 CC. Chhaparrro, L. MMondrragonn. Apppliccatioon off an ultrrasouund ttechnniquee to conttrol the modiificaationn of Al-SSi allloyssJ. Matteriaals && Dessign.19955(16):4750.10 Liu Xianngfa, Wu Yuyiing, Biann Xiuufangg. Thhe nuucleaationn sittes oof prrimarry Sii in Al-SSi allloyss aftter aaddittion of bboronn andd phoosphoorusJ. Jourrnal of AAlloyy andd Commpounnds.22005,391: 90-94.11 李勇，高光亮，牛丽媛，等，变质剂变变质处理过过共晶铝硅硅合金研究究概况JJ.浙江江工贸职业业技术学院院学报，20088，8(1)：43-446。12 潘金生，仝健民，田民波，材料科学学基础MM.北京京;清华大大学出版社社，19988，487-488。13 刘相法，边秀房，马家骥，铝合金组组织遗传现现象及其利利用的研究究J.铸造，11994，110：18822。14 Monddolfoo, L.F.; Barllock, J.GG. EEffecct off Supperheeatinng onn Strructuure oof Soome AAlumiinum Allooys.J. Metaall. Tranns. BB, 19975, 6B, (4): 5655-5722.15 陈光，蔡蔡英文，李李建国，等等，熔体热处处理研究及及其应用.J.河北科技技大学学报报19998(1)：6112。16魏魏朋义，傅傅恒志，熔体温度度处理对快快凝Al-Si过共共晶合金条条带微观组组织及性能能的影响.J.金属学报报，19996，322 (8)：8177822。17 Mancchangg GUII，Junn JIAA，Guaangshheng SONGG，etcc. Miicrosstruccturee of Al-SSi Allloyss Rappidlyy Sollidiffied Fromm thee Difffereent TTempeeratuure MMeltss.J.J.MMaterr.Scii.Tecch.，11999, 15,(3):225228研究和实验验的主要内内容、研究究方法与手手段、预期期成果:主要内容：1） 将硅含量在在13-225%范围围内的过共共晶Al-Si合金在在不同温度度下进行不不同时间的的过热处理理，然后将将过共晶合合金进行快快速冷却，研研究过共晶晶合金中初初晶硅的溶溶解动力学学过程，找找到初晶硅硅完全溶解解的最佳温度与与时间；2） 将经熔体过过热处理的的过共晶AAl-Sii合金在不不同温度下下（液相线线温度以下下）进行不同同时间的重重熔处理，然然后将过共共晶合金进进行快速冷冷却，研究究过共晶合金金在半固态重熔时初晶硅的的析出动力力学过程及及重熔温度度与保温时时间对初晶晶硅尺寸与与形态的影影响。3） 将过共晶AAl-Sii合金在不不同温度和和时间下进进行完全熔熔体过热处处理，然后后将过共晶晶合金进行行炉冷和空空冷，研究究不同熔炼炼工艺参数数对过共晶晶合金凝固固过程中初晶硅硅的析出动动力学行为为（初晶硅硅尺寸与形形态）的影影响。研究方法与与手段：1） 取数个1克克过共晶AAl-Sii合金放入入石英管中中抽真空密密封，在不不同温度下下进行不同同时间的过过热处理，然然后将合金金试样进行水水淬冷却；2） 将水淬试样样制成金相相样品，采采用硝酸酒酒精进行腐腐蚀，在光光学显微镜镜观察不同同过热温度度和时间下下合金样品品中初晶硅硅的尺寸与与形态；找找出初晶硅硅完全溶解解的工艺参参数。3） 取数个1克克过共晶AAl-Sii合金放入入石英管中中抽真空密密封，在初初晶硅完全全溶解的工工艺参数下下进行过热热处理，然然后将该合合金进行水水淬冷却；4） 再将水淬样样品放入石石英管中抽抽真空密封封，在液相相线温度以以下不同温温度和保温温时间下进进行重熔处处理，然后后将该合金金进行水淬淬冷却；5） 将水淬重熔熔试样制成成金相样品品，采用硝硝酸酒精进进行腐蚀，在在光学显微微镜观察不不同重熔温温度和时间间下合金样样品中初晶晶硅的尺寸寸与形态。6） 取数个1克克过共晶AAl-Sii合金放入入石英管中中抽真空密密封，在初初晶硅完全全溶解的工工艺参数下下进行过热热处理，然然后将该合合金进行炉炉冷和空冷冷；7） 将炉冷和空空冷试样制制成金相样样品，采用用硝酸酒精精进行腐蚀蚀，在光学学显微镜观观察炉冷和和空冷合金金样品中初初晶硅的尺尺寸与形态态。预期成果：1）获得不不同成分过过共晶All-Si合金金中初晶硅硅的溶解和和析出规律律，为制定定消除不同同成分过共共晶Al-Si合金金的组织遗遗传性的熔熔炼和凝固固工艺参数数提供理论论依据和指指导；2）在CSSCD核心心期刊和EEI收录以以上刊物上上发表研究究论文1-2篇。本项目的创创新之处1） 实验中采用用石英管进进行真空密密封，防止止铝合金熔熔炼过程中中的氧化，将将减少实验验过程中其其它因素对对实验结果果的影响，提高实验结果的可靠性。2） 对不同成分分的过共晶晶铝硅合金金，都将得得到一种消消除其组织织遗传性的的最佳熔炼炼工艺参数数，对科研研与生产的的指导具有有针对性。可行性分析析1）指导教教师王建华华教授从事事铝合金研究究工作多年年，在各种种刊物上发发表了许多多相关科研研论文，具有很丰丰富的科研研和实践经经验，指导导学生进行行科研工作作细致有方方法，因此此圆满完成成本项目在在技术上是是完全可行行的。2）实验室室仪器较为为齐全，研研究环境良良好，为本本项目的完完成提供了了实验条件件。目前可可为本项目目提供的主主要设备有有：中温箱箱式电阻炉炉、图像分析析仪、光学学显微镜、扫描电镜、能谱仪等。3）本项目目所在的材材料设计研研究所有着着良好的科科研学术氛氛围，取得得了一系列列科研成果果。由于成成绩突出，该该研究所获获得首届""湖南省十大杰出出青年科技技创新集体体"的称号号，同时该该所非常重重视学生的的科研能力力的培养，近近年来在指指导学生参参加各类科科技作品的的制作和研研究上取得得了不俗的的成绩，主主要成绩有有：在湖南省省第五届“挑战战杯”大学学生课外科科技作品竞竞赛中获二二等奖；在第八届届“挑战杯杯”全国大大学生课外外科技作品品竞赛中获获二等奖。相信本项目目在实验室室的良好学学术和科研研氛围的影影响和王建建华教授的的指导下，一一定能很好好的完成预预定的研究究和实验计计划。4）本项目目的研究人人员为大二二的本科学学生、下学学期进入大大三学习，成绩非常优秀，大多为学校甲等奖学金和乙等奖学金的获得者，专业知识扎实，有着充足的课余时间，而且对科学研究有着浓厚的兴趣，在王建华教授的指导下，相信能按时完成研究和实验任务。注：本表空空栏不够可可另附纸张张指导教师情情况王建华，男男，64年年2月出生生，教授，博博士生导师师，九三社社员。湖南南省1211人才梯队队第三层次次成员， 湘潭大学学“材料设设计及制备备技术”湖湖南省重点点实验室副副主任。现现任湘潭大大学机械工工程学院材材料工程系系主任。1980年年考入湖南南大学机械械工程学院院铸造专业业学习，11984.7.毕业业后被分配配到邵东机机床附件厂厂从事技术术工作，任任技术员和和厂长助理理。针对大大型灰口铸铸铁和球墨墨铸铁件工工艺出品率率低和废品品率高的问问题，大胆胆进行铸件件的铸造工工艺改进，实实现了球铁铁矿石烧结结台车的无无冒口铸造造和大型飞飞轮灰铸铁铁的压边浇浇冒口铸造造等，是使使铸件的工工艺出品率率显著提高高，并使铸铸件的废品品率大大下下降。1989.319993.88 在哈尔尔滨行业大大学硕士研研究生毕业业后被分配配到长春第第一汽车制制造厂铸造造分厂从事事技术工作作，19992年元月月被破格评评为工程师师，主管铸铸铁的熔炼炼和铸件的的材质质量量工作，期期间采用CCr-Mnn-Si合合金代替铜铜生产灰铸铸铁汽缸体体，不仅解解决了缸壁壁硬度过低低的问题，还还大大降低低了成本，每每年为国家家节约1000万元。作作为高碳碳当量高强强度铸铁汽汽缸体的应应用研究项项目的主要要完成者，获获得了19994年度度机械工业业部科技进进步三等奖奖，同时获获得中国第第一汽车制制造厂科技技进步一等等奖。1993.9作为引进进人才调到到湘潭大学学任教，11994年年评转为讲讲师，19999年破破格晋升为为副教授，22002年年晋升为教教授。期间间对可锻铸铸铁低温退退火进行了了研究，调调整铸铁的的化学成分分，采用复复合孕育和和金属型铸铸造等方法法实现了可可锻铸铁的的低温石墨墨化退火。1199920022年在中南南大学攻读读博士学位位，师从易易丹青教授授，参与国国家重大基基础应用项项目的研究究工作（提提高铝材质质量），取取得了较好好的成绩，发发表科研论论文16篇篇。被评为为20011年度优秀秀博士生，并并获得IEET基金奖奖学金。22003年年被国家留留学基金委委选拔为2200420055年度中瑞瑞互换访问问学者，获获得瑞典学学会奖学金金。20004.9.20005.6.在瑞典皇皇家工学院院材料科学学与工程系系进行访问问研究,在在国际知名名热力学专专家Bo Sunddman的的指导下开开展合金热热力学研究究。期间在在国外刊物物上发表33篇学术论论文, 并并携文参加加了在20005年5月在荷兰兰举办的第第34届相图图计算与热热力学学术术会议。在湘潭大学学任教以来来，主讲过过计算机机基础、BBASICC语言、PPASSIICAL语语言、热热工测量仪仪表、铸铸造生产概概论、金金属工艺学学、工工程材料及及热处理和和材料物物理性能与与力学性能能等本科科生课程，主主讲了材材料科学基基础、材材料制备技技术等研研究生课程程。2003年年以来，参参与高强钢钢板镀锌过过程中的热热力学问题题的研究工工作，作为为合金体体系的热力力学分析及及其在材料料设计中的的应用项项目的主要要完成者获获得20004年湖南南省科技进进步三等奖奖，获得22007年年湖南省科科技进步二二等奖。作作为金属属材料专业业教学改革革与实践项项目的主要要实践者获获得了20004年湖湖南省教委委教改项目目奖三等奖奖。参与的的连续镀镀锌锌池中中有效铝检检测系统及及相关技术术项目通通过了教育育部的科技技成果签定定。目前已已经以第一一作者发表表科研论文文50余篇篇，20余余篇发表在在CSCDD核心期刊刊，并已经经有12篇篇分别被EEI或SCCI光盘版版收录，近近20篇被被EI网络络版收录。本本人是湘湘潭大学自自然科学学学报、中中南大学学学报和中中国有色金金属学报JJournnal oof Maateriials Engiineerring and Perfformaance和和Mateerialls Suurfacce Cooatinng Annd Teechnoologyy的审稿人人。9