大学生创新训练项目申请书终极版

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1、编号:哈尔滨工业大学大学生创新训练项目申请书项目名称：超声场下铅锡合金流动充型规律及停止流动机理的研宄申请级别：国家级执行时间：2014年11月至2016年11月负责人：张夏林学号：1130910128联系电话：15754601057电子邮箱：594922337@Qq.com院系及专业：材料科学与工程学院材料成型及控制工程专韭指导教师：李邦盛职称教授联系电话：045186403268电子邮箱：Lbshit@163.com院系及专业：材料科学与工程学院材料加工系哈尔滨工业大学本科生院2014年11月1曰项目名称：

2、超声场下铅锡合金充型流动规律及停止流动机理申请经费：7000元一、课题组成员：（包括项目负责人、按顺序）姓名性别所在院年级学号身份证号本人签字二、指导教师意见:签名：年月曰三、院（系）专家组意见：组长签名：（盖章）年月日四、学校专家组意见:批准经费:组长签名.•（盖章）五、立项报告1、项目简介本项目研究课题是超声场下铅锡合金充型流动规律及停止流动机理的研究。微铸造技术指的是利用微尺度型腔的铸型来制备整体尺、?在微米尺度或带有微米尺寸结构的金属构件的一种加工技术，尺度范围在10um到10mm。该技术作为微细加工的

3、一种方法进入人们的视线，它成型容易，可以一次近终成形三维复杂构件，但目前该技术实现过程中，面临着浇注过程中充型不完全，液体流动不充分，均匀等缺陷和问题。本项H研宂引入超声场下，其充型流动过程中的规律，机理，以期望改善浇筑过程中的缺陷。本项目使用的材料是Pb90Snl0合金，该合金广泛应川于电子封装等微电子领域，因而，在铸造成型时经常川到微铸造技术。2、申请理由本小组成员在大一年度科创立项屮得到锻炼，并且在老师的和学长的指导和帮助下，学习和阅读了大量有关铅锡合金充型流动规律及停止流动机理的文献，并且对在超声场卜铅

4、锡合金充型流动规律及停止流动机理从理论上和实际操作上进行大量的研宂工作，取得了一些有价值的研究成果。上述工作为本项目研究奠定了良好的理论和实验基础。本项目操作相对简单但是借助超声的空化效应，声流效应等却可以解决微铸造过程中的许多问题，很有实际意义。不仅如此,学校拥有大量的材料制备、结构分析和性能测试设备以供使用，项目前期，小组成员已经对项H用到的设备已经必备知识进行学习，可保证本项目得以顺利实施。3、立项背景金属模微铸造技术即采川金属材料制造铸型，以熔融的金属液浇注入模型经冷却成型制备零件的技术。由于该技术采用

5、金属作为模具，高温金属液在铸型内冷却速度非常快，从而使金属液成型困难，对于微尺度零件尤为如此，因而想利用超声波高频率、高能量的特性来提高金属液的流动性，从而提高成型率。金属模微铸造技术有着制造成本低、加工效率卨、适于大批S生产、加工高度复杂金属微构件等优势，因而逐渐受到追捧。微精密铸造工艺的研宄在世界范围内都是刚刚展开，研究历史不超过十年，而且现有的研宂多集中在微精密铸造工艺的开发、验证上，关键的工艺参数优化、基础理论研宂等都未展开，所以有关微精密铸造的研宂还存在E大的发展空间。而将超声波应用于铅锡合金的微铸造

6、在国内还属首创。微铸造技术进一步发展最终实现产业化，是对微机械发展的有力支撑，将推动微机械发展达到一个全新的高度。同吋，由于现代科学技术的发展不仅对材料性能要求越来越高，对环保要求越来越严格，超声场下成型作为一种新兴的提高材料性能的重要工艺手段应运而生，目前已经成为铸造领域一个重要方向。其中，功率超声波通过其与传声介质的相互作用来表现或加速改变一些物理，化学，生物特性或状态，对铸造过程能产生很大影响。1.功率超声波在液体中的基本机制(1)空化效应：超声波在液体媒质中传播时，在液体中微小区域会形成局部的暂时负压区

7、，当超声强度超过液体张力时，液体溥弱部位被撕开而产生大量的气泡，产生局部的高温高压等一系列特殊效应；(2)声流效应：超声波在液体中传播吋产生有限振幅衰减使液体内从声源处开始形成一定的声压梯度，导致液体高速流动。在高能超声情况下，当声压幅超过一定值时，液体屮可以产生一个流体的喷射。此喷流直接离开超声变幅杆的端面并在整个流体屮形成环流；(1)热效应：超声波是一种机械波，具有良好的定向性和聚焦性。当超声波在液体介质中传播时，质点首先受到机械作用，部分机械能又转化为热能。因此，超声波热效应源于其机械效应，温热效应和空化

8、效应;(2)袞减效应：超声波在介质中传播时，随着传播距离的增加其能量逐渐袞减。按照引起声强减弱的不同原因，可把声波衰减分为三种；扩散衰减、散射衰减和吸收衰减。扩散衰减是由声源特性引起的，而散射衰减和吸收衰减取决于媒质的特性。1.超声场在金属凝固过程中的应用早在20IU:纪30年代，Loomis,Wood和Danilov等学者就对功率超声对金属盒有机物凝固过程的影响进行了研究，到20世纪