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毫釐之間凝聚匠心 金相比賽勇奪大獎

作者:劉真真 王寶蝶 文章來源:校報 更新時間:2020-12-04

  

  “唰~唰~唰~”安靜的比賽現場彷彿只剩下細小的金屬摩擦聲,三個平均身高超過一米八的大男生,用右手大拇指、食指和中指緊緊捏着和筆帽差不多大小的圓柱形鐵塊(直徑12毫米、高18毫米的圓柱形金屬試樣),在圓形橫截面小心翼翼地打磨、拋光、腐蝕之後,心情忐忑地將樣品放到顯微鏡下,直到看到金相顯微鏡下清晰的晶粒和晶界,他們心裏稍稍舒了一口氣:“終於達到了預期的效果”。

  這是發生在第九屆全國大學生金相技能大賽上的真實場景。我校材料科學與工程學院金屬材料工程專業董光順、王偉和李安康三位同學,在10月10日至14日於太原理工大學舉辦的這次比賽中,與來自清華大學、上海交通大學、浙江大學等高校在內的290所高校的869名選手同台競技,取得全國一、二、三等獎各1項,帶隊的馬傑和趙性川老師榮獲“優秀指導教師”榮譽稱號。

  全國大賽磨礪意志。比賽最初由清華大學等高校於2012年發起,目前已經成為材料類專業規格最高、制度最健全、覆蓋面最廣、影響力最大的一項賽事。參賽者手拿圓柱形金屬試樣,在規定的30分鐘內對它進行預磨、拋光、腐蝕並進行顯微觀察,最後由評委對試樣製備、顯微觀察過程及金相質量進行打分。

  比賽分為兩場複賽一場決賽。三場比賽的操作流程基本相同,磨製的金屬試樣不同,分別是純鐵、球墨鑄鐵和20鋼。

  首次參加如此規模的全國性大賽,從進場開始,董光順、王偉和李安康就緊張到手不自覺地顫抖,而手抖會導致樣品出現刮痕等問題。他們深呼吸,穩住心態,也穩住手。但是,等磨好試樣,放在顯微鏡下,他們才發現期待的晶界沒有完全顯示。這一觀察結果顯然出乎意料,三人細想操作流程,並無錯誤,由此陷入自我懷疑,挫敗感油然而生,為什麼結果和平時不一致?接下來怎麼比賽呢?

  負責比賽帶隊的馬傑和趙性川老師與其他高校帶隊老師溝通交流後得知,所有選手都遇到了腐蝕不夠這一問題,由此推斷賽場上準備的腐蝕液濃度略低於平時練習所用的5%,給出了適當延長腐蝕時間的調整建議,並及時安撫學生的情緒,鼓勵他們,告訴他們不要太在乎比賽結果,按照平時訓練的操作一步一步來。

  後面的每場比賽,只要聽到熟悉的砂紙打磨的沙沙聲和拋光機的拋光聲他們就能很快進入狀態,彷彿又回到了在學校做實驗的場景,有條不紊、從容鎮定地發揮出了自己應有的水平。每場比賽的空餘時間,他們都拿着自己的考研書籍翻看,讓自己始終保持平穩的心態。

  比賽結束後,他們在住處和老師交流比賽經驗,忽然聽到隔壁房間參賽人員的歡呼聲,趕緊拿出手機查詢,成績公佈了!一等獎、二等獎、三等獎,三個熟悉的名字都出現在了獲獎名單上,此次比賽實現了材料科學與工程學院在國家級賽事上一等獎的新突破。

  “金相製備可以看做是微縮版的工程實例,磨、拋、腐蝕、觀察,可以類比工程的工藝過程。制樣過程中力度的大小、每部分的時間,可以類比工程的工藝參數;金相製備是一項極其嚴謹的系統工程,工程製造更是如此。金相技能大賽不僅僅是為了取得優異的成績,更重要的是對學生實踐能力的考核,對綜合素質的測評。”趙性川老師説。

  日常學習磨練技藝。為了參加這場國家級專業頂級賽事,早在今年7月份,董光順、王偉和李安康就已經開始着手在實驗室練習。三個人今年都上大四,彼時也正準備參加今年12月的研究生入學考試。9月份通過初選後,距離去太原比賽還有一個月,距離考研還有三個月。時間驟然緊張。學院對他們開展了集中培訓指導。同時為了方便他們隨時去練習,老師們將實驗室的鑰匙交給了他們。

  正如同植物、動物的最基本的組成部分是細胞,金屬材料的“細胞”是晶胞。很多個晶胞彙集在一起,在顯微鏡下成像。觀察金屬的“細胞”,更加確切地説是觀察多個晶粒和晶界(即“金相組織”),是很多高校材料類專業學生的基本技能。金相組織的製備和觀察,貫穿了他們大學四年的生活。金相制樣的操作流程只有簡單的四步:預磨—拋光—腐蝕—顯微觀察。然而實際操作起來,要想最後得到沒有劃痕、組織結構清晰、無雜質的金相組織,是一件極其需要耐心和細心的“技術活兒”。四個步驟要嚴格按照順序操作,每個步驟都有要注意的細節。失之毫釐,謬以千里。操作稍不規範,在顯微鏡下觀察到的金屬組織形貌可能就和預計千差萬別。儘可能地練習、練習、練習,才能讓自己的技術穩定在較高水平。

  “預磨時,有時剛剛把劃痕的問題規避掉,終於做完所有步驟在顯微鏡下觀察時,發現組織一半清晰一半模糊,分析出的原因是磨的時候用力不對,就只能從頭磨。”“我大一的時候,跟着學長在實驗室,有一次因為把控不好力度,從早上8點開始磨到中午12點,就那麼一直磨,當時磨到心態都崩了。”王偉説。

  類似要注意的問題還有很多,不同性質的金屬材料,打磨力度和水接觸的時間、腐蝕時間等等都不同,每次看到顯微鏡下的組織形貌有問題,就需要認真反思、仔細研究後,從頭來過。有時候太想磨好,一着急手一滑,試樣就從手中飛了出去;有時候拋光階段太過專注,拿試樣的右手中指指甲都被磨掉了一大塊,手指關節也被磨出了繭子。他們在機器面前一站就是幾個小時,等到反應過來想要走動的時候,發現腿早已經麻木了。

  備賽期間,他們的日常生活節奏是:早上去實驗室練習一組實驗,再一路小跑去上自習。晚上學習後,再跑去實驗室練習。為了儘可能節約時間,他們都避開用餐高峯期。實驗用的砂紙、拋光布、拋光膏,他們不知道用了多少。

  日日夜夜的實驗操作中,他們的金相製備技術也逐漸純熟。完整、清晰、無雜質的金屬試樣在手上磨製出來,探索未知的慾望、嚴謹細緻的態度、堅持不懈的精神也從心裏“磨”了出來。

  強化專業鑄造未來。材料科學與工程學院的金屬材料工程專業2012年開始招生,8年以來,本專業學生在各種創新創業活動、金相大賽等學科競賽中,獲得國家級獎勵20餘項,承擔大學生科技創新基金40餘項。學生參與發表科研論文60餘篇,參與申請發明專利10餘件。截止到今年我校已連續6年參加全國大學生金相技能大賽。

  在中國製造2025國家戰略背景下,金屬材料領域的人才供不應求,金屬材料專業畢業生就業率平均在90%以上,專業對口率約為90%,畢業生考入中科院、西北工業大學、山東大學等雙一流知名高校和國家重點科研院所,考研錄取率達50%,穩居聊城大學前列。

  李森莉,參加國家級“蔡司杯”金相技能大賽榮獲一等獎,保送大連理工大學碩士研究生;王正奇,現就讀於北京科技大學新金屬材料國家重點實驗室(碩博連讀),本科期間申請聊城大學大學生科技文化創新基金並發表論文、專利共4篇;李棟,進入鋼鐵研究總院攻讀碩士研究生,目前準備入職山東鋼鐵集團有限公司研究院;崔清麗,本科時期負責國家級大學生創新訓練項目一項、申請專利一項,現就讀於中國石油大學(北京)。屬材料工程專業現有專任教師14人,其中特聘教授1人,教授1人,副教授5人,分別在浙江大學、上海交通大學、中國科學院金屬研究所等大學及科研院所獲得博士學位,其中特聘教授楊院生為國務院政府特殊津貼專家,長期從事新型金屬材料及其製備的研究工作,在新型金屬材料的製備、電磁場和多物理場控制凝固等方面取得了國際先進水平的研究成果。

  目前,金屬材料工程專業已被評為山東省高水平應用型重點建設專業、山東省高水平專業立項建設羣專業之一和山東省“卓越工程師”計劃培養專業,在2019年教育部實施的“雙萬計劃”中,作為材料科學與工程學院的方向之一被批准為“山東省一流本科專業”建設專業。

  李文智院長説:“‘磨礪當如百鍊之金,急就者,非邃養’金屬材料的學習是一個磨練身心的過程,要像鍊鋼一般經過千錘百煉,具備了紮實的專業知識、技能和實踐創新能力,擁有了良好的職業道德和團隊精神,才能在高等院校、科研院所和相關企事業單位,做好金屬材料方面的研究生產、技術開發和經營管理等工作。”

  這些金屬材料工程專業的學生們,正如他們手中正在磨製的金屬試樣一般,一日日、一年年,經歷磨練,去掉斑斑鏽跡,浸蝕極具干擾性的晶界,展露出最本真的樣貌,創造出了屬於他們的精彩世界。

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