材料科學(xué)與工程材料企業(yè)工程師實(shí)習(xí)報(bào)告一、摘要

2023年7月1日至2023年8月31日，我在一家材料科學(xué)與工程材料企業(yè)擔(dān)任助理工程師。在為期8周的實(shí)習(xí)中，我參與新型合金材料的成分配比測(cè)試，通過調(diào)整鎳、鉻、鉬的配比比例，使材料抗拉強(qiáng)度提升至780兆帕，超出標(biāo)準(zhǔn)要求15%。核心工作成果包括完成35組材料樣本的微觀結(jié)構(gòu)分析，運(yùn)用SEM和XRD技術(shù)驗(yàn)證配比優(yōu)化后的晶相變化，并撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告3份。專業(yè)技能方面，熟練應(yīng)用MATLAB進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，建立材料性能與元素含量的相關(guān)性模型，擬合優(yōu)度達(dá)0.92。提煉出的“三階段微量元素梯度分析法”可復(fù)用于同類材料的性能提升實(shí)驗(yàn)，有效縮短研發(fā)周期20%。

二、實(shí)習(xí)內(nèi)容及過程

1實(shí)習(xí)目的

我去那家公司實(shí)習(xí)，主要是想把書里學(xué)的材料知識(shí)用到實(shí)際生產(chǎn)上，了解下工業(yè)界怎么搞研發(fā)，怎么把實(shí)驗(yàn)室材料變成能賣的東西。想看看自己喜不喜歡這個(gè)方向，順便積累點(diǎn)實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)。

2實(shí)習(xí)單位簡(jiǎn)介

那家廠子做高溫合金和特種不銹鋼，客戶主要是航空航天那邊，技術(shù)壁壘挺高。我實(shí)習(xí)的部門是研發(fā)部，專門搞新材料的性能優(yōu)化，實(shí)驗(yàn)室有幾十臺(tái)設(shè)備，SEM、XRD、拉伸機(jī)這些都有。

3實(shí)習(xí)內(nèi)容與過程

開始是跟著師傅學(xué)，他們正在搞一種耐腐蝕的鎳基合金，我負(fù)責(zé)做前期的成分配比實(shí)驗(yàn)。7月10號(hào)到15號(hào)，我花了五天時(shí)間配了25組樣品，主要調(diào)整鎳鉻鉬的比例，每組的成分精度控制在0.5%以內(nèi)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記在電子表格里，每天下班前整理一次，避免手寫容易出錯(cuò)的概率。

16號(hào)開始做金相測(cè)試，我操作SEM拍了每個(gè)樣品的微觀照片，發(fā)現(xiàn)當(dāng)鎳含量到65%左右時(shí)，晶粒明顯細(xì)化了。師傅讓我用ImagePro軟件分析晶粒尺寸，我算出細(xì)化后的平均晶粒直徑是12微米，比基準(zhǔn)樣品的25微米小了一半。8月1號(hào)左右，我根據(jù)SEM和能譜分析結(jié)果，又重新配了10組樣品，重點(diǎn)在65%附近做梯度實(shí)驗(yàn)，這個(gè)階段學(xué)會(huì)了怎么控制實(shí)驗(yàn)變量，避免一次改太多參數(shù)。

8月10號(hào)左右遇到個(gè)大坎，一批樣品做拉伸測(cè)試時(shí)，數(shù)據(jù)完全沒規(guī)律，有的強(qiáng)度反而下降了。后來師傅帶我把樣品用XRD儀跑了一遍，發(fā)現(xiàn)有個(gè)批次混入了雜質(zhì)相，是某個(gè)供應(yīng)商的原材料帶出來的。這下明白為啥有些樣品性能異常，趕緊聯(lián)系采購部換了原料。這個(gè)事讓我知道，材料研發(fā)不能只盯著配方，還得結(jié)合表征手段全鏈條把控。

4實(shí)習(xí)成果與收獲

最后拿到的數(shù)據(jù)是，當(dāng)鎳65%、鉻20%、鉬5的比例，加上0.3%的鈦?zhàn)冑|(zhì)劑時(shí)，合金的抗拉強(qiáng)度最高，達(dá)到780兆帕，比標(biāo)準(zhǔn)要求高15%。我還整理了完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，包括成分表、金相照片、力學(xué)數(shù)據(jù)和XRD圖譜，師傅夸我寫的比他當(dāng)年實(shí)習(xí)時(shí)還詳細(xì)。這段經(jīng)歷讓我學(xué)會(huì)了怎么用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)快速篩選參數(shù)，也熟悉了從配方到性能驗(yàn)證的全流程。

5問題與建議

那家公司雖然設(shè)備好，但管理上有點(diǎn)亂，比如實(shí)驗(yàn)記錄經(jīng)常要手動(dòng)錄入系統(tǒng)，有時(shí)候數(shù)據(jù)會(huì)同步不及時(shí)。建議他們搞個(gè)材料信息管理軟件，能自動(dòng)導(dǎo)出測(cè)試數(shù)據(jù)，省得我們天天對(duì)著Excel加班。另外培訓(xùn)機(jī)制也不太完善，新來的實(shí)習(xí)生基本靠師傅帶，要是能有個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的操作手冊(cè)就好了。我建議他們可以搞個(gè)實(shí)習(xí)生導(dǎo)師計(jì)劃，讓老員工定期講講行業(yè)案例，比如某次性能失效的根本原因分析，這種實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)比單純看操作規(guī)程收獲大。

三、總結(jié)與體會(huì)

1實(shí)習(xí)價(jià)值閉環(huán)

這8周就像把書里那些抽象的相圖、力學(xué)曲線，變成了手里實(shí)實(shí)在在的材料性能數(shù)據(jù)。7月15號(hào)配的那批樣品，剛開始看數(shù)據(jù)亂糟糟的，也不知道哪個(gè)元素影響更大，后來用正交表法排完實(shí)驗(yàn)，8月3號(hào)拿到拉伸報(bào)告時(shí)突然就清晰了，強(qiáng)度最高的樣品成分和之前分析的基本一致，這種從理論到實(shí)踐的閉環(huán)驗(yàn)證，比在實(shí)驗(yàn)室做重復(fù)實(shí)驗(yàn)收獲強(qiáng)多了。之前覺得合金成分配比是試誤法，現(xiàn)在明白其實(shí)有系統(tǒng)方法可循，這趟實(shí)習(xí)最大的價(jià)值就是讓我看清了材料科學(xué)從研究到應(yīng)用的完整路徑。

2職業(yè)規(guī)劃聯(lián)結(jié)

實(shí)習(xí)之前想當(dāng)研究型工程師，覺得搞配方最酷，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)工廠里的工程師更像是技術(shù)管家，不僅要懂材料原理，還得懂工藝、懂成本、懂和市場(chǎng)對(duì)接。8月25號(hào)跟著采購部去供應(yīng)商那邊考察鎳鐵合金原料時(shí)，銷售說今年歐洲那邊碳稅政策要調(diào)整，我們廠正在研究低鈷高溫合金，感覺行業(yè)趨勢(shì)就是向綠色化、高性能化發(fā)展。這讓我開始琢磨，以后是不是該多關(guān)注材料生命周期評(píng)估這些方向，可能比單純搞新配方更有前景。

3行業(yè)趨勢(shì)展望

那家公司搞的特種合金，很多應(yīng)用場(chǎng)景都是高溫高壓環(huán)境，我參與的耐腐蝕合金項(xiàng)目里，師傅一直強(qiáng)調(diào)晶間腐蝕問題，說現(xiàn)在美軍機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片普遍用單晶鎳基合金，就是為了解決這個(gè)難題。8月30號(hào)整理項(xiàng)目文檔時(shí)，看到他們和高校合作的文檔，說下一代發(fā)動(dòng)機(jī)要用到氮化物穩(wěn)定化奧氏體鋼，這種材料我上學(xué)時(shí)沒太接觸，回去得趕緊補(bǔ)補(bǔ)課。感覺材料行業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)有點(diǎn)像，永遠(yuǎn)有新的技術(shù)要迭代，不主動(dòng)學(xué)很快就會(huì)被淘汰。

4心態(tài)轉(zhuǎn)變

實(shí)習(xí)前覺得實(shí)驗(yàn)失敗就是數(shù)據(jù)不好看，實(shí)習(xí)后才知道很多時(shí)候是操作問題，比如8月10號(hào)拉伸數(shù)據(jù)異常那事，如果當(dāng)時(shí)硬著頭皮繼續(xù)做，可能要浪費(fèi)一周時(shí)間?，F(xiàn)在做實(shí)驗(yàn)前會(huì)先預(yù)判風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，像控制溫度波動(dòng)、樣品尺寸一致性這些細(xì)節(jié)，師傅說材料研發(fā)里差之毫厘就是謬以千里，這種責(zé)任感比在學(xué)校做實(shí)驗(yàn)報(bào)告要有壓力多了，但也更踏實(shí)。

5未來行動(dòng)

回學(xué)校后打算報(bào)個(gè)焊接工程師的證書，工廠里看焊接工藝說明書看得我直冒汗，很多材料性能測(cè)試都離不開焊接技術(shù)。另外9月開始要選畢設(shè)課題了，想申請(qǐng)他們合作的那批低鈷高溫合金項(xiàng)目，爭(zhēng)取把實(shí)驗(yàn)做扎實(shí)，說不定能搞出點(diǎn)東西。感覺這段實(shí)習(xí)就像給我的簡(jiǎn)歷加了層鍍金，至少面試時(shí)能吹牛說自己參與過啥啥合金的研發(fā)了，哈哈。

四、致謝

感謝那家公司給我實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)，讓我知道材料實(shí)驗(yàn)室外的世界是什么樣。特別感謝帶我的工程師，他教我的成分配比試錯(cuò)方