材料物理與化學(xué)新材料研發(fā)中心總部材料研發(fā)實(shí)習(xí)生實(shí)習(xí)報告一、摘要

2023年7月1日至2023年8月31日，我在材料物理與化學(xué)新材料研發(fā)中心總部擔(dān)任材料研發(fā)實(shí)習(xí)生。核心工作成果包括完成3種新型合金材料的微觀結(jié)構(gòu)表征實(shí)驗(yàn)，通過掃描電子顯微鏡（SEM）獲取圖像數(shù)據(jù)112張，并利用X射線衍射（XRD）技術(shù)分析其物相組成，得出2種材料在500℃高溫下相穩(wěn)定性提升17%。熟練應(yīng)用MATLAB進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，建立材料熱膨脹系數(shù)與元素含量的相關(guān)性模型，相關(guān)系數(shù)R2達(dá)到0.93。通過參與材料合成與測試流程，掌握了高能球磨制備粉體的工藝參數(shù)優(yōu)化方法，將合成效率提高25%。提煉出的“元素配比結(jié)構(gòu)性能”關(guān)聯(lián)分析方法可復(fù)用于新型材料的快速篩選。

二、實(shí)習(xí)內(nèi)容及過程

2023年7月1日至8月31日，我在材料物理與化學(xué)新材料研發(fā)中心總部實(shí)習(xí)。

1.實(shí)習(xí)目的

想通過實(shí)踐了解材料從設(shè)計(jì)到表征的全流程，把學(xué)校學(xué)的相圖、擴(kuò)散理論這些知識用上，看看實(shí)際研發(fā)怎么走。

2.實(shí)習(xí)單位簡介

那是家專門搞先進(jìn)材料研發(fā)的機(jī)構(gòu)，團(tuán)隊(duì)挺小但方向明確，主要做高溫合金和儲能材料，實(shí)驗(yàn)室設(shè)備挺全，有好幾臺球磨機(jī)和電鏡。

3.實(shí)習(xí)內(nèi)容與過程

我跟著師兄做了一種新型鎳基合金，任務(wù)是優(yōu)化粉末合成工藝。初期負(fù)責(zé)高能球磨參數(shù)調(diào)整，比如轉(zhuǎn)速300600rpm、球料比10:1這些，每天記錄磨后粉末的粒徑分布。用激光粒度儀測了5組數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速450rpm時D50最細(xì)，只有2微米，比初始的8微米小了一半。后來參與熱壓燒結(jié)實(shí)驗(yàn)，學(xué)怎么控制升溫曲線，那個爐子升溫速率調(diào)不好容易開裂。為了搞懂微觀結(jié)構(gòu)，我花了2周時間做SEM和XRD，SEM圖片拍了50多張，重點(diǎn)看晶粒尺寸和界面相，XRD數(shù)據(jù)擬合了3種峰位，確定了晶型是面心立方加少量析出相。

有個挑戰(zhàn)是第一次獨(dú)立做熱膨脹實(shí)驗(yàn)，設(shè)備沒認(rèn)生但軟件操作不熟，數(shù)據(jù)曲線總跑偏。后來問了師兄，發(fā)現(xiàn)是熱臺溫度校準(zhǔn)沒做好，重新校準(zhǔn)后線性度好了，系數(shù)擬合結(jié)果從0.012mm/℃提升到0.015mm/℃，跟文獻(xiàn)值對得上。

4.實(shí)習(xí)成果與收獲

最后的材料性能測試顯示，新工藝合成的樣品在800℃抗氧化增重比傳統(tǒng)工藝的低19%，斷口形貌也更好。我學(xué)會了從“粉末致密化表征”這條線怎么控制變量，還把球磨參數(shù)和最終相圖的關(guān)系畫了個簡易流程圖，師兄說挺直觀。最大的收獲是認(rèn)識到理論模型和實(shí)際工藝差距不小，比如相變動力學(xué)在實(shí)驗(yàn)室尺度可控，但放大到工業(yè)生產(chǎn)就容易出問題。

5.問題與建議

實(shí)習(xí)期間感覺單位培訓(xùn)有點(diǎn)太隨緣，新來的直接扔任務(wù)，沒系統(tǒng)教設(shè)備操作，我差點(diǎn)把SEM的加速電壓設(shè)錯。建議可以搞個新人手冊，把常用儀器的SOP寫清楚，尤其是電鏡和X射線這些貴重設(shè)備。另外我發(fā)覺崗位需求和我學(xué)的材料物理方向有偏差，比如更缺粉末冶金那塊知識，要是學(xué)校能開幾節(jié)相關(guān)課程就更好了。

三、總結(jié)與體會

2023年8月31日結(jié)束的這8周實(shí)習(xí)，讓我把過去兩年學(xué)的材料物理知識跟真家伙對上了。剛開始做高能球磨實(shí)驗(yàn)時，參數(shù)怎么調(diào)粉末細(xì)度都不理想，轉(zhuǎn)速、球料比試了十幾組，數(shù)據(jù)記錄本寫滿了亂七八糟的嘗試。后來師兄指點(diǎn)說得看D50變化，重新整理數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)450rpm時結(jié)果最好，粒徑從8微米降到2微米，那一刻覺得學(xué)校教的統(tǒng)計(jì)方法真不是白學(xué)的。這種把理論用數(shù)據(jù)捋順的過程，就是實(shí)習(xí)最大的價值，感覺像把二維的筆記變成了三維的現(xiàn)實(shí)。

跟著做熱壓燒結(jié)時，爐子升溫曲線的小幅波動都會導(dǎo)致樣品開裂，那種對結(jié)果負(fù)責(zé)的壓力跟做畢業(yè)設(shè)計(jì)完全不一樣。有次半夜查設(shè)備日志，發(fā)現(xiàn)是熱電偶信號漂移導(dǎo)致溫度不準(zhǔn)，自己動手校準(zhǔn)后第二天匯報時樣品性能數(shù)據(jù)穩(wěn)定多了。這種經(jīng)歷讓我意識到，材料研發(fā)真不是光會寫公式就行，動手能力、抗壓能力同樣重要。從現(xiàn)在開始打算補(bǔ)課，打算下學(xué)期去考個熱分析技術(shù)的證書，希望能更系統(tǒng)地掌握這些實(shí)驗(yàn)技能。

看著實(shí)驗(yàn)室那邊新型合金樣品的抗氧化數(shù)據(jù)一天天變好，心里挺感慨的。以前覺得材料科學(xué)就是看論文，現(xiàn)在明白做新東西得摸著石頭過河，失敗次數(shù)可能比成功多得多。行業(yè)里好像現(xiàn)在很重視粉末冶金和增材制造這些方向，我實(shí)習(xí)期間參與的球磨熱壓流程，確實(shí)感覺是提升材料性能的快路子。如果真想往這個方向發(fā)展，后續(xù)學(xué)習(xí)就得往這上面靠，比如多看些非晶晶化相關(guān)的論文，或者找機(jī)會再去相關(guān)企業(yè)實(shí)習(xí)。感覺這次實(shí)習(xí)就像打開了一扇窗，里面是更廣闊的材料世界，得趕緊把知識補(bǔ)齊了。

四、致謝

感謝材料物理與化學(xué)新材料研發(fā)中心總部給我這次實(shí)習(xí)機(jī)會，