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毫厘之间凝聚匠心 金相比赛勇夺大奖

作者:刘真真 王宝蝶 文章来源:校报 更新时间:2020-12-04

  

  “唰~唰~唰~”安静的比赛现场仿佛只剩下细小的金属摩擦声,三个平均身高超过一米八的大男生,用右手大拇指、食指和中指紧紧捏着和笔帽差不多大小的圆柱形铁块(直径12毫米、高18毫米的圆柱形金属试样),在圆形横截面小心翼翼地打磨、抛光、腐蚀之后,心情忐忑地将样品放到显微镜下,直到看到金相显微镜下清晰的晶粒和晶界,他们心里稍稍舒了一口气:“终于达到了预期的效果”。

  这是发生在第九届全国大学生金相技能大赛上的真实场景。我校材料科学与工程学院金属材料工程专业董光顺、王伟和李安康三位同学,在10月10日至14日于太原理工大学举办的这次比赛中,与来自清华大学、上海交通大学、浙江大学等高校在内的290所高校的869名选手同台竞技,取得全国一、二、三等奖各1项,带队的马杰和赵性川老师荣获“优秀指导教师”荣誉称号。

  全国大赛磨砺意志。比赛最初由清华大学等高校于2012年发起,目前已经成为材料类专业规格最高、制度最健全、覆盖面最广、影响力最大的一项赛事。参赛者手拿圆柱形金属试样,在规定的30分钟内对它进行预磨、抛光、腐蚀并进行显微观察,最后由评委对试样制备、显微观察过程及金相质量进行打分。

  比赛分为两场复赛一场决赛。三场比赛的操作流程基本相同,磨制的金属试样不同,分别是纯铁、球墨铸铁和20钢。

  首次参加如此规模的全国性大赛,从进场开始,董光顺、王伟和李安康就紧张到手不自觉地颤抖,而手抖会导致样品出现刮痕等问题。他们深呼吸,稳住心态,也稳住手。但是,等磨好试样,放在显微镜下,他们才发现期待的晶界没有完全显示。这一观察结果显然出乎意料,三人细想操作流程,并无错误,由此陷入自我怀疑,挫败感油然而生,为什么结果和平时不一致?接下来怎么比赛呢?

  负责比赛带队的马杰和赵性川老师与其他高校带队老师沟通交流后得知,所有选手都遇到了腐蚀不够这一问题,由此推断赛场上准备的腐蚀液浓度略低于平时练习所用的5%,给出了适当延长腐蚀时间的调整建议,并及时安抚学生的情绪,鼓励他们,告诉他们不要太在乎比赛结果,按照平时训练的操作一步一步来。

  后面的每场比赛,只要听到熟悉的砂纸打磨的沙沙声和抛光机的抛光声他们就能很快进入状态,仿佛又回到了在学校做实验的场景,有条不紊、从容镇定地发挥出了自己应有的水平。每场比赛的空余时间,他们都拿着自己的考研书籍翻看,让自己始终保持平稳的心态。

  比赛结束后,他们在住处和老师交流比赛经验,忽然听到隔壁房间参赛人员的欢呼声,赶紧拿出手机查询,成绩公布了!一等奖、二等奖、三等奖,三个熟悉的名字都出现在了获奖名单上,此次比赛实现了材料科学与工程学院在国家级赛事上一等奖的新突破。

  “金相制备可以看做是微缩版的工程实例,磨、抛、腐蚀、观察,可以类比工程的工艺过程。制样过程中力度的大小、每部分的时间,可以类比工程的工艺参数;金相制备是一项极其严谨的系统工程,工程制造更是如此。金相技能大赛不仅仅是为了取得优异的成绩,更重要的是对学生实践能力的考核,对综合素质的测评。”赵性川老师说。

  日常学习磨练技艺。为了参加这场国家级专业顶级赛事,早在今年7月份,董光顺、王伟和李安康就已经开始着手在实验室练习。三个人今年都上大四,彼时也正准备参加今年12月的研究生入学考试。9月份通过初选后,距离去太原比赛还有一个月,距离考研还有三个月。时间骤然紧张。学院对他们开展了集中培训指导。同时为了方便他们随时去练习,老师们将实验室的钥匙交给了他们。

  正如同植物、动物的最基本的组成部分是细胞,金属材料的“细胞”是晶胞。很多个晶胞汇集在一起,在显微镜下成像。观察金属的“细胞”,更加确切地说是观察多个晶粒和晶界(即“金相组织”),是很多高校材料类专业学生的基本技能。金相组织的制备和观察,贯穿了他们大学四年的生活。金相制样的操作流程只有简单的四步:预磨—抛光—腐蚀—显微观察。然而实际操作起来,要想最后得到没有划痕、组织结构清晰、无杂质的金相组织,是一件极其需要耐心和细心的“技术活儿”。四个步骤要严格按照顺序操作,每个步骤都有要注意的细节。失之毫厘,谬以千里。操作稍不规范,在显微镜下观察到的金属组织形貌可能就和预计千差万别。尽可能地练习、练习、练习,才能让自己的技术稳定在较高水平。

  “预磨时,有时刚刚把划痕的问题规避掉,终于做完所有步骤在显微镜下观察时,发现组织一半清晰一半模糊,分析出的原因是磨的时候用力不对,就只能从头磨。”“我大一的时候,跟着学长在实验室,有一次因为把控不好力度,从早上8点开始磨到中午12点,就那么一直磨,当时磨到心态都崩了。”王伟说。

  类似要注意的问题还有很多,不同性质的金属材料,打磨力度和水接触的时间、腐蚀时间等等都不同,每次看到显微镜下的组织形貌有问题,就需要认真反思、仔细研究后,从头来过。有时候太想磨好,一着急手一滑,试样就从手中飞了出去;有时候抛光阶段太过专注,拿试样的右手中指指甲都被磨掉了一大块,手指关节也被磨出了茧子。他们在机器面前一站就是几个小时,等到反应过来想要走动的时候,发现腿早已经麻木了。

  备赛期间,他们的日常生活节奏是:早上去实验室练习一组实验,再一路小跑去上自习。晚上学习后,再跑去实验室练习。为了尽可能节约时间,他们都避开用餐高峰期。实验用的砂纸、抛光布、抛光膏,他们不知道用了多少。

  日日夜夜的实验操作中,他们的金相制备技术也逐渐纯熟。完整、清晰、无杂质的金属试样在手上磨制出来,探索未知的欲望、严谨细致的态度、坚持不懈的精神也从心里“磨”了出来。

  强化专业铸造未来。材料科学与工程学院的金属材料工程专业2012年开始招生,8年以来,本专业学生在各种创新创业活动、金相大赛等学科竞赛中,获得国家级奖励20余项,承担大学生科技创新基金40余项。学生参与发表科研论文60余篇,参与申请发明专利10余件。截止到今年我校已连续6年参加全国大学生金相技能大赛。

  在中国制造2025国家战略背景下,金属材料领域的人才供不应求,金属材料专业毕业生就业率平均在90%以上,专业对口率约为90%,毕业生考入中科院、西北工业大学、山东大学等双一流知名高校和国家重点科研院所,考研录取率达50%,稳居聊城大学前列。

  李森莉,参加国家级“蔡司杯”金相技能大赛荣获一等奖,保送大连理工大学硕士研究生;王正奇,现就读于北京科技大学新金属材料国家重点实验室(硕博连读),本科期间申请聊城大学大学生科技文化创新基金并发表论文、专利共4篇;李栋,进入钢铁研究总院攻读硕士研究生,目前准备入职山东钢铁集团有限公司研究院;崔清丽,本科时期负责国家级大学生创新训练项目一项、申请专利一项,现就读于中国石油大学(北京)。属材料工程专业现有专任教师14人,其中特聘教授1人,教授1人,副教授5人,分别在浙江大学、上海交通大学、中国科学院金属研究所等大学及科研院所获得博士学位,其中特聘教授杨院生为国务院政府特殊津贴专家,长期从事新型金属材料及其制备的研究工作,在新型金属材料的制备、电磁场和多物理场控制凝固等方面取得了国际先进水平的研究成果。

  目前,金属材料工程专业已被评为山东省高水平应用型重点建设专业、山东省高水平专业立项建设群专业之一和山东省“卓越工程师”计划培养专业,在2019年教育部实施的“双万计划”中,作为材料科学与工程学院的方向之一被批准为“山东省一流本科专业”建设专业。

  李文智院长说:“‘磨砺当如百炼之金,急就者,非邃养’金属材料的学习是一个磨练身心的过程,要像炼钢一般经过千锤百炼,具备了扎实的专业知识、技能和实践创新能力,拥有了良好的职业道德和团队精神,才能在高等院校、科研院所和相关企事业单位,做好金属材料方面的研究生产、技术开发和经营管理等工作。”

  这些金属材料工程专业的学生们,正如他们手中正在磨制的金属试样一般,一日日、一年年,经历磨练,去掉斑斑锈迹,浸蚀极具干扰性的晶界,展露出最本真的样貌,创造出了属于他们的精彩世界。