参与大学生创新训练计划的收获与体会

王 通， 徐 虹， 郭 宁， 王金国， 付 坤， 刘兆翔

(吉林大学 a. 材料科学与工程学院；b. 教务处， 长春 130022)

参与大学生创新训练计划的收获与体会

王 通a， 徐 虹a， 郭 宁a， 王金国a， 付 坤b， 刘兆翔a

(吉林大学 a. 材料科学与工程学院；b. 教务处， 长春 130022)

以“汽车用高强塑第3代薄板钢的组织和力学性能”为题，申请了大学生创新训练计划。作者在参与过程中，提高了实验开展所需的理论知识和基本能力，扩展了科研方法和途径，并成功发表论文等。获得了知识、能力、态度的多方面提高，对今后的学习、科研及工作都有重要意义。该项工作获得了国家级优秀项目，并以此过程的收获与体会说明高校创新训练计划的重要性。

大学生创新训练计划； 提高； 论文； 收获

0 引 言

大学生创新训练计划是本科生个人或团队在导师指导下，自主完成创新性研究项目设计、研究条件准备和项目实施，研究报告撰写、成果(学术)交流等工作[1]。大学生创新性实验计划是“质量工程”的重要组成部分，全面开展大学生创新性实验计划正是进一步提高本科教学质量和大学生综合素质培养的重要手段[2]。以参加大学生创新实验项目为契机，从接触、了解到熟练和创新，不断更新我们的认知，以不受传统科研理念牵制的开放性思维为基础，培养面对科研的专业素质，最后成果以论文形式体现，且均被录取，取得了喜人的成果。

1 创新实验项目简介

本创新训练项目组以“汽车用高强塑第3代薄板钢的组织和力学性能”为题，成员为5名材料成型及控制工程专业本科生和1位指导教师。出于汽车轻量化、碰撞安全性以及降低成本等全方面考虑，美国学者在2007年首次提出了第3代汽车用高强度钢(AHSS)的构想，其力学性能和经济成本处于第1代汽车用AHSS和第2代汽车用AHSS中间[3-4]，弥补了第1代AHSS和第2代AHSS各自的缺点。第3代汽车用AHSS主要是指淬火-配分钢，即Q&P(quenching and partitioning)钢，如今国内外研究多集中于热处理工艺，而其塑性变形对组织和力学性能影响的研究较少，因此有必要针对此处开展研究。

Q&P钢最典型的组织是仅包含马氏体基体和残余奥氏体，若奥氏体化处理不充分则获得包含马氏体、铁素体和残余奥氏体的复合组织。对于Q&P钢来说，残余奥氏体含量及其碳含量十分关键。在塑性变形时，残奥会发生相变生成马氏体，相变诱发塑性，即具有很明显的TRIP效应，可同时提高强度和塑性[5-6]。本实验以Q&P 980为研究对象，综合运用TEM、XRD、拉伸试验机等测试手段研究Q&P 980钢的力学性能和组织成分，设定拉伸参数及条件，分析变形过程中组织对性能的影响，探索Q&P 980钢的强塑性机制。另外，奥氏体在TRIP效应前所起作用也是本项目的研究目标。

为能够实现预期目标，关键是获得不同塑性变形条件下的微观组织形貌，难点是残余奥氏体的精确测量，重点研究马氏体与位错密度变化的关系。本组导师徐虹老师从选题之初便着重培养我们主动思考的意识，主动掌握相关专业知识，告诫我们要自觉发现并解决问题，步步为营，不可避重就轻。并定期组织讨论，交流所遇问题，提出解决办法和依据，分析可能性，很大程度提高了成员的主观能动性[7-8]。倡导在相关文献中汲取经验，学习方法，取长避短，须求甚解，在掌握相当知识后寻求创新途径更好、更精准解决问题。要求我们精细制定计划，从理论讨论每一步计划的可行性及准确性。对于初入实验室的本科生，老师要求我们从基础学起，掌握实验开展所需基本技能，熟练各种图像及数据处理软件及其结果的分析。在这种严谨、务实的气氛下，每个成员的能力与见识都得到长足进展。

2 提高与感悟

从2015年4月开始申报项目，包括之前的准备工作，时至今日，已经走过了1年多的历程，从开始的憧憬，也经历过遇到问题时的无奈、低落，取得进展时的满心欢喜，获得知识的万千感慨。在这条道路上，项目成员使出了浑身解数，付出了大量的时间与精力，但求酝酿出一个好的结果，获得自身的沉淀与升华。

2.1 理论知识和基本能力的提高

创新是科学精神的精髓，要求一切从实际出发，正确把握客观事物的本质和规律[9]。创新总是依托一定的专业理论知识和经验，要在一定的科研背景之上继承发展[10]。课堂上所学知识难以满足实验开展的理论需求，为此，老师准备了许多有关背景知识、实验仪器用法、实验图像及数据解析、软件使用的书籍，要求我们负责不同部分的成员尽快掌握所需知识和技能。以透射电镜图像的分析为例，配合老师深入浅出的讲解，我们从大量资料中博观约取，掌握不同方法成像的原理，进而更好地从不同方法得到的图像中获取不同的信息，例如在明场像观察组织样貌和位错，电子衍射图像用来确定取向，有利于在微观角度上分析和对比，使信息最大化。以各种既得图像练习分析，确保结论的正确性。

第3代汽车用AHSS研究至今，已经有规律可循，均采用在高强度基体(BCC)的基础上，获得一定量稳定的残余奥氏体(FCC)的基本机制来提高其综合力学性能。Q&P工艺虽然早已被发现[11-12]，但因其强塑机理研究尚未完全明朗，并未大量应用到汽车行业中。同作为第3代AHSS的中锰钢强塑机理日趋成熟，于2015年，宝钢第3代汽车用钢中锰钢已实现材料和零件双全球首发，其性能良好。通过学习国内外学者研究中锰钢的经验、理论和方法，加以辨析，灵活渗入到既定思路中，及时调整实验方案，做最有效的努力。但其中也有例外，中锰钢在单向力学性能试验中所体现出的TRIP效应在形变后期并不明显[13-14]，而实验试样钢所得结论却是TRIP效应伴随整个变形的发生，后分析认为，中锰钢中的奥氏体稳定性分级，稳定性较低的先发生TRIP效应。

创新意识和创新能力来源于课堂和理论，更在于课堂之外的亲身体验和具体的实践操作[15]。对于初入实验室的我们，从制作试样到图像和数据分析都是陌生的，充满新鲜感的同时，也意味着挑战。研究生学长给我们讲解每一步的要点和注意事项，并亲自演示，使我们很快融入实验室氛围中。制作试样的熟练过程是漫长的，切样、磨样、抛光、腐蚀、保存等每一步都会影响到最后图像的观察效果。另外，不同的观察设备需要不同的试样处理。确保试样的厚度，腐蚀程度，保存效果达到各设备观察所需的最佳要求。

整个实验的过程，就是不断学习和自我提高的过程。既巩固了基础知识，又切实体验到如何将书本知识转化为实际应用，真正得到了锻炼和提高。

2.2 方法和途径的扩展

课堂上所能接触到的实验方法大多是原理性质，对于一些细节问题，还需要动脑来解决。在制作观察试样的过程中，需要将线切割后的受拉变形薄片固定在某一易持物体上进行磨样和抛光，之前的研究生将其粘结在圆柱铁块上，实际操作较笨重，不易控制力度并且粘结并不牢固，容易损伤而影响观察质量。组内成员尝试过瓶盖、硬币等，最后在网上购置树脂，遵循用法配比，最后成功获得质量轻，粘结牢的易持圆柱体树脂块。这一方法的成功不但提高了实验效率，还使我们增强了信心，向更好融入实验室又迈近了一步。

除了查阅纸质资料外，老师还建议我们使用网络途径，利用学校的公共网络和图书馆管理系统可以在各大网络平台上获得免费的资源，但有些国外资源并不能在国内网络平台上获得，为从国外学者的研究中获得更全面的信息，通过使用代理服务器来查阅和学习国外最新成果，并通过翻译大量的英文文献，不仅提高了专业英语能力，还及时发现了相关问题，避免走错路与弯路。

虽然以前接触过各类数据分析及制图软件，但是仅处在练习范畴，并未应用到实际中。实验过程中的拉伸试验机、SEM、TEM等设备配合相应软件，本身具有图像处理功能，但在数据分析、转化应用上略显不足。为获得更直观，更有说服力的表达形式，我们使用了Qrigin工程制图软件。其操作相对于Matlab简单，并且本实验所得力学性能的数据并不需要经过复杂的计算。其可以自编程序和模板，为了方便不同塑性变形条件下的数据同时分析和对比，我们自行设计了表达最清楚的图形样式。用X射线衍射(XRD)来测试不同形变量的试样，检测奥氏体在变形过程的含量变化，直观地对试样的XRD图谱中的奥氏体衍射峰进行观察。XRD用来分析物质构成是众所周知的，但在这个过程中只依靠XRD是不能完成的，还需要XRD分析软件Jade的协助。另外还需要在Jade软件里导入PDF卡片，Jade才能开始检索。得到了XRD曲线，对其进行标定分析后需要用到其曲线图，但我们发现，Jade本身导出的曲线并不理想，不够美观与直接。查阅相关资料后，将原始数据存入到Origin，将多组测得数据整合到同一坐标系下，进行标注和分析，最终得到易于观察、对比的XRD曲线图。这些都是在接触大学生创新实验项目之前所未能了解的，让我们对实验的了解并不只停留在书本认知的层面，实际的过程是相当繁琐、复杂的，但我们不惧困难，以饱满的热情迎接一个又一个挑战。

2.3 文章的初次发表

随着实验的不断进行，不仅获得了知识，还收获了一个又一个的结论。老师按照计划要求我们撰写论文，对毫无文章发表经验的本科生而言，我们依然是在学习和改进中摸索前进。在之前阅读了大量文献的基础上，配以老师耐心的指导，还有我们的不断修正和完善，组内成员为第一作者的三篇综述性文章在2016年1月份前后投稿，目前都已经录用，一篇已经发表，有两篇正在编辑老师要求下处在修改中。其中，《高强低密度钢的研究现状》《TRIP效应主要影响因素的研究》(已发表)投稿在《汽车工艺与材料》期刊，《中锰钢ART退火工艺强塑机制的研究》投稿在《热加工工艺》期刊。另外本项目还有一篇实验性论文正在酝酿。语言不够专业、精准导致文章冗长，版面也稍显随意。经老师指出，改稿多次，终于成功被录用，虽然几经坎坷，但这给了我们莫大的鼓舞和信心，确是收获不菲。

2.4 合理的分工与时间安排

早在立题之初，老师便依据每个成员的能力特点，分配了相应的任务重心。动手能力强的同学把工作重点放在试样的制作上；计算机基础好的同学主要负责各种软件的处理；思维缜密的同学负责文献查阅。使每个成员的能力得到相应发挥，优势互补。而每个成员都会参与到计划的制定、修改与结论的分析，发挥集体的智慧与力量，同时也不至于环节脱落。不仅提高了成员的参与度，也给每位成员发挥的自由度，使每个成员都能全程全身心地投入。

合理的时间安排是实验按期完成的必要保证。本实验的一大特点就是实验室任务繁杂，待处理试样颇多，且需要参与者的亲身实践操作，理论分析的重点集中在后期的结论部分，这要求我们对实验操作必须有一定的熟练度。为避免因不确定因素引起的进程耽搁，制定的进度都涵括了提前量。最终，即使遇到了操作失误、设备问题、考试月等波折，实验依然有条不紊地如期进行。

3 结 语

大学生创新实验项目是大学生课堂外的延伸，把握住此次难得的科研经历，对以后无论走向科研或工作岗位都大有益处。可以从3个方面概括收获：获得了比课堂所授更精细、专业的知识，不仅扩展层面，还有助于对所授知识更深入地理解；增强了撰写论文、软件处理、实验操作、文献查阅等多方面能力，综合提高自身素质；学到了创新、严谨、主动、好奇、守时、热情等正确对待实验的态度，以坚持不懈的努力来出色完成这次实验。

创新能力是新世纪人才的核心竞争力[15]，对于本科生而言，早一些亲身接触科研从而培养创新实践能力是至关重要的。全面开展大学生创新性实验计划是进一步提高本科教学质量和大学生综合素质培养的重要手段[16]。感谢创新实验项目给予我们这次难能可贵的机会，我们应当深入思考，反省不足，再接再厉，以全新的自己迎接更大的挑战。

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Harvests and Experience of Participating in College Students’ Innovative Training Project

WANGTonga，XUHonga，GUONinga，WANGJinguoa，FUKunb,LIUZhaoxianga

(a.College of Materials Science and Engineering; b.Dean’s Office, Jilin University, Changchun 130022, China)

The “Structure and Mechanical Properties of the 3rd Generation Advanced High Strength Steel (AHSS)” is taken as a project to apply for college students’ innovative training project. The authors all joined the project. In the process, the authors’ theoretical knowledge and basic skills were improved; the approaches and means of scientific research were extended; several research papers have been published. With the knowledge, ability and attitude enhanced on all fronts to our teammates, it has important significance for us in the future study, research or work. Eventually we won the national excellent project, and the importance of innovative training project has been proved by the harvests and experience in the process.

college students’ innovative training project; improvement; research papers; harvests

2016-04-12

吉林省科技发展项目(20130102021JC)；吉林大学2015年大学生创新创业训练计划国家级(优秀)项目(2015430451)

王 通(1995-)，男，内蒙古赤峰人，本科生，主要研究方向:汽车轻量化。

Tel.：15104455671；E-mail：WangTong4916@163.com

G 642.0

A

1006-7167(2017)03-0193-03