通讯员王粤 王淼
我校材料与冶金学院学生何畅,董璐,张昊,闵星瑞,胡宏亮,张子涵在指导老师吴腾指导下参加了第十八届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛(黑科技专项赛),团队聚焦汽车车身材料,结合汽车轻量化和合金减量化两个原则,设计出作品《良车轻裘——基于超快冷技术的低碳热轧双相钢》,最终被评为恒星级一等奖。
该作品相主要是优化了传统的热轧双向钢制造工艺,并减少了合金的添加量。队长何畅说:“较于传统的工艺需要冷轧和退火两个工序,以热代冷,通过采用以超快冷技术为核心的TMCP技术(简称NG——TMCP)极大减少热处理工序。基于热轧双相钢合金减量化原则,我们选择了一种低成本的合金,使双相钢在合金添加量减少的同时仍具有较高的强度,优异的塑性和良好的冲击韧性。”
时间紧迫 挑灯夜战突重围
队长何畅说:“能够一路披荆斩棘进入到挑战杯这种级别的赛事,离不开我们全体队员日日夜夜的辛勤付出。”参加比赛时,何畅团队提交的第一版答辩演示和比赛要求有些出入,在交给吴腾老师检查后,第一版的答辩演示很快就被打回。团队成员们需要在三天内重新制定一份新的答辩演示,成员们迅速分工,队长何畅和副队董璐负责框架和工艺流程,队员胡宏亮负责背和意义,其余队员负责海报和ppt的美化。为了在规定的时间内完成设计,团队成员们在教学楼熄灯后,仍然会在寝室赶进度到半夜一点,最晚会忙到凌晨三点。早上六点起来坐车最早一班校车从青山校区赶到黄家湖校区,一起讨论答辩演示的设计。
突围出校赛后,指导老师吴腾认为她们的作品还需要打磨,因此请了恒大管理学院的老师进行讲解,随后她们减少了文字增加了图片讲解并润色了语言。当时正值期末,比赛的时间比较紧张,需要准备期末考试,有的同学正在准备考研究生,很多事情堆在一起,几乎天天熬夜。
困难重重 精心设计出成果
在对双相钢进行打磨操作时,由于团队成员们刚刚学习打磨机器的操作方法还不能熟练的进行打磨操作。于是董璐便向有过类似参赛作品的大四学长张桂淋请教,张桂淋向团队的成员们传授了自己的经验,他建议成员们使用六道砂纸从400目开始打磨,一直打磨到1000目或1500目。
团队进行腐蚀实验后发现双相钢在纯水冲洗过后,用吹风机无法将水吹干,残余的水分使得双相钢的表面腐蚀的速度非常快,在团队成员观察前就已经出现了锈点。何畅在经过思考后提出了在水冲之后再使用酒精清洗一次,酒精可以在吹干双相钢表面时带走残余的水分,增强了双相钢的耐腐蚀性。
团队成员需要将经过打磨腐蚀后的双相钢放在显微镜下进行观察研究双相钢的内部结构,成员一开始直接将双相钢样品放在载物台上,发现样品的照片十分模糊,并且提升显微镜的倍数后发现拍摄得到的样品照片十分模糊,无法对焦在样品上。
样品的图像不清晰问题困扰了成员们一段时间后,依旧没有得到解决,团队向实验室的老师师静蕊寻求了帮助。师静蕊表示在显微镜下对材料进行观察,尤其是在较高的倍数下观察,材料的表面不是像肉眼观察一样平整而是有很多倾斜的部分,这就会导致材料在高倍数下的观察无法对焦。
在师静蕊的帮助下,成员们在双相钢样品的表面上覆盖了一种类似与橡皮泥的软材料后,然后压一层高分子的试纸,使样品表面平整,这一整体放在显微镜下观察便清晰到可以观察,最后才拍摄到了双相钢表面的照片。
良车轻裘 高强低碳又环保
在国家双碳政策下,何畅团队思考,能否有一种钢,它可以替代掉车身原来的一些钢件,在保证安全性能的同时也可以降低质量,于是她们便将视线就放在了双相钢上。
1000MPa级低碳热轧双相钢是一种氢氧化的材料,铁素体+马氏体的组织结构使它与市场常规钢相比,有更高的强度和更好的力学性能。使用C-Si-Mn合金的成分设计,降低贵金属的添加量和合金使用总量,降低国家对贵金属的依赖,同时降低生产成本。更短的热处理工艺流程,能在现有的钢厂设备条件下,对设备进行调改便能进行制备。
据董璐介绍,钢铁在国内整车质量的比例约为65%~70%,1000MPa级低碳热轧双相钢可以替换掉70%的钢铁,总共能减少整车质量10%,当整车质量降低10%燃油的效率也会提高6%~8%。这符合国家的双碳政策。
在高手如云的黑科技专项赛中,何畅团队脱颖而出,以创新性和实用性成功得到恒星级一等奖。何畅认为项目的成功,不仅在于技术上的创新和团队的团结合作,同时也在于其广泛的应用价值,1000MPa级低碳热轧双相钢不仅能于燃油车的年身,同时也能用在新能汽车的制造。目前,1000MPa级低碳热轧双相钢的生产技术已经较成熟,并与多家钢厂合作,初步实现了产业化生产。
“从项目研究到最后获奖,让我们成功的将书本上的知识运用到实际的案例,团队成员们彼此之间的分工合作能力得到了提升,我们也会再接再厉,将我们的钢种做的更好。”何畅自豪的说道。