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- 2022-05-14 14:54:14 发布
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毕业论文中文题目深冷处理对BS型Cu基触头组织结构的影响英文题目Theeffectofcryogenictreatment ontheStructureofBS type Copperbasedcontact ororganization4\n【摘要】低温处理是一个令人兴奋的、重要的和廉价的技术,并且已有了许多重要发现和拥有很多未来的发展前景。低温处理是将材料在非常低的温度77K下冷却进行处理。这种技术已被证明能有效的提高材料如金属,合金,塑料和复合材料的物理和机械性能。它提高了磨损,磨损,腐蚀和腐蚀,耐久性和稳定的各种材料的强度特性。低温处理能改善和稳定的晶格结构和分布的碳粒子在产生更强、更耐用的材料。在本文中,我们回顾了深冷处理对某些金属,合金,塑料和复合材料的影响,包括组织和硬度的变化。【关键字】低温处理,金属,合金,塑料,复合材料[1]【Abstract】Cryogenicsisanexciting,importantandinexpensivetechniquethatalreadyhasledtomaindiscoveriesandholdsmuchfutureassurance.Cryogenicprocessingisthetreatmentofthematerialsatverylowtemperaturearound77K.Thistechniquehasbeenproventobeefficientinimprovingthephysicalandmechanicalpropertiesofthematerialssuchasmetals,alloys,plasticsandcomposites.Itimprovesthewear,abrasion,erosionandcorrosionresistivity,durabilityandstabilizesthestrengthcharacteristicsofvariousmaterials.Cryogenicrefinesandstabilizesthecrystallatticestructureanddistributecarbonparticlesthroughoutthematerialresultingastrongerandhencemoredurablematerial.Inpresentpaper,wehavereviewedtheeffectofcryogenictreatmentonsomemetals,alloys,plasticsandcomposites.,includingchangesinmicrostructureandhardness.【Keywords】Cryogenicprocessing,Metals,Alloys,Plastics,Composites[1]4\n目录第一章绪论…………………………………………………………………………………11.1前言…………………………………………………………………………………………11.2深冷处理发展历史…………………………………………………………………………11.3深冷处理机理………………………………………………………………………………11.3.1黑色合金(钢铁)的深冷机理……………………………………………………………11.3.2常用工模具钢深冷处理效果与主要作用机理…………………………………………31.3.3马氏体相变与深冷处理的研究讨论……………………………………………………41.4深冷处理设备………………………………………………………………………………51.5深冷处理应用………………………………………………………………………………61.6深冷处理效果………………………………………………………………………………61.7.选题的目的、意义及内容…………………………………………………………………71.7.1选题的目的及意义………………………………………………………………………71.7.2主要研究内容……………………………………………………………………………8第二章深冷处理实验方案及方法…………………………………………………………92.1前期准备……………………………………………………………………………………92.1.1实验材料…………………………………………………………………………………92.1.2实验设备及用品…………………………………………………………………………92.1.3实验步骤…………………………………………………………………………………92.1.4研究的工艺流程………………………………………………………………………102.2深冷处理及测量材料性能………………………………………………………………102.2.1深冷处理………………………………………………………………………………102.2.2洛氏硬度、密度和电导率的测量……………………………………………………11第三章实验结果分析………………………………………………………………………123.1.1分析深冷处理时间对材料的显微硬度的影响………………………………………123.1.2分析深冷处理时间对材料的电导率的影响…………………………………………143.1.3分析深冷处理时间对材料的密度的影响……………………………………………163.1.4分析深冷处理对材料内部组织结构的影响…………………………………………174\n3.2实验小结……………………………………………………………………………………17第四章总论…………………………………………………………………………………19致谢……………………………………………………………………………………………20参考文献………………………………………………………………………………………214\n第一章绪论1.1前言在一般工业材料通过冷处理的一般步骤冷却至温度低于零摄氏度(通常是0~-100℃)处理方法称为普通冷处理;而低于100℃(通常是-100℃~-196℃)冷处理称为深冷处理。深冷处理通常被称为超低温处理,这是一个普通热处理的延续,低温技术的一个分支。深冷处理低温环境下将待加工的工件在特定的,可控的,微观结构的变化,从而达到提高材料性能的新技术。要处理的材料在低温下由于微观结构的变化,在耐磨性的宏观性能,材料的导电性,硬度,拉伸强度提高,国内外学者进行了大量的研究。通过查阅中国知网全文数据库,根据关键词及作者名搜索,找到了有关深冷处理对材料的影响等内容相关的文章数十余篇,摘录主要内容。本文介绍了深冷处理的含义及应用、深冷处理对材料组织的影响等内容[1,2]。1.2深冷处理发展历史早在100年前,对关键零部件的手表埋寒冷的高山雪为了提高时钟使用寿命的瑞士手表;和一些有经验的工具制造商在使用工具,刀具存放在冰箱的几个月,可以达到类似的效果。现在,他们已经用冷处理的无意识。中国起步较晚的深冷处理的研究和开发,在第二十世纪80年代末,中国研究人员已经开始对过程的研究,深冷处理机理,材料主要集中在工具钢,模具钢和高速钢。研究结果表明,比一般的性能普遍提高冷处理后的深冷处理后,材料的性能。近年来,随着低温技术的发展,低温处理从黑色金属的研究逐步扩展到有色金属和复合材料,并已在研究取得了一定的进展[3]。1.3深冷处理机理关于深冷处理的机理问题,现在还处于一个研究初期阶段,对材料内部变化机理的认识还不够完善。相对来说有关黑色金属(钢铁)的深冷机理已经研究得较为深入、透彻,各国研究者已达成一些共识,而有色金属及其它材料的深冷处理机制研究的相对较少,也不是十分清楚,现有的机理分析基本上是沿用钢铁材料的相关理论[4,5,6]。1.3.1黑色合金(钢铁)的深冷机理\n关于钢铁材料的深冷处理的作用机理,国内外的研究已较为广泛和深入且大家均已基本取得共识,主要的观点如下:(1)残余奥氏体的改变低温下(即Ms点以下)残余奥氏体继续发生相变,转变为马氏体,提高了工件的硬度和强度。有学者认为深冷处理可以完全消除残余奥氏体;也有学者发现深冷处理只能降低残余奥氏体的数量,但不能完全消除;还有人认为深冷处理改变了残余奥氏体的形状、分布和亚结构,有利于提高合金材料的强度与韧性。对合金工具钢和结构钢来说,其硬度主要取决于内部残余奥氏体的量。在深冷处理过程中,残余奥氏体的数量受到两个因素制约:一是深冷处理前材料中奥氏体的数量;二是材料的马氏体开始转变点Ms和马氏体转变结束点Mf。而马氏体开始转变点Ms主要取决于材料的化学成份,其中又以碳含量的影响最为显著。材料中残余奥氏体的存在,除了使得材料硬度降低以外,在使用或保存过程中残余奥氏体还会发生转变,使材料在磨削过程中可能出现裂缝。从这个角度来看,残余奥氏体的存在会损害材料的耐磨性。但是,经深冷处理之后的合金材料中,残余奥氏体是相当稳定的组织,此时残余奥氏体处于等轴压应力状态,而等轴压应力不会引起塑性变形,这部分残余奥氏体很少再发生转变,它在磨损过程中以韧性相出现,起到缓和应力,防止接触疲劳扩展的作用,使材料的韧性增加。所以,深冷处理对降低材料中的残余奥氏体含量,提高材料的硬度及耐磨性起了很大作用,此外材料中一定量残余奥氏体的存在对提高材料的韧性也是有好处的。(2)从马氏体中析出超细碳化物这一点主要原因为马氏体基体组织经深冷处理后,由于体积收缩,铁的晶格常数有缩小的趋势,从而增加了碳原子析出的驱动力;另一方面,低温下残余奥氏体转变为马氏体,合金材料的内应力增加,也促进了碳化物的析出。于是在随后的回火过程中,在马氏体的基体上析出了大量弥散的超微细碳化物,从而引起材料强化。(3)组织细化组织细化引起工件的强韧化。这主要指原来粗大的马氏体板条发生了碎化。有研究学者认为马氏体点阵常数发生了变化;也有研究学者认为马氏体分解析出微细碳化物时造成了组织细化。(4)表面产生残余压应力\n深冷处理过程可能引起材料内部缺陷(微孔,内应力集中部位)的塑性流变。在随后的复温过程中在空位表面产生残余应力,这种应力可以减轻缺陷对材料局部强度的损害。最终表现为磨料磨损抗力的提高。(5)深冷处理部分转移了金属原子的动能原子间既存在使原子紧靠在一起的结合力,又存在使之分开的动能。深冷处理部分转移了原子间的动能,从而使原子结合的更紧密,提高了金属的性能。1.3.2常用工模具钢深冷处理效果与主要作用机理[7,8,9]表1-1常用工模具钢的深冷处理效果及深冷主要作用机理材料主要效果作用机理碳素工具钢T8显著提高耐磨性从超细碳化物马氏体析出,弥散强化;残余奥氏体向马氏体转变,提高其硬度和强度;显微组织细化,引起工件的强韧化。T12硬度提高1HRC,相对耐磨性提高40%低合金工具钢9Mn2V提高硬度,减小残奥量,降低残余应力CrWMn冷冲模具钢Cr12提高硬度和耐磨性,寿命提高1倍Cr12MoV稳定尺寸,寿命提高9—10倍7Cr7Mo2V2Si提高强韧性和疲劳寿命9SiCr提高硬度和冲击韧性GCr15提高硬度、冲击韧性、抗弯强度和冲击韧性D2提高硬度,冲击韧性和耐磨性。寿命提高1.3—6.6倍热作模具钢3Cr2W8V提高硬度、强度和耐磨性高速钢W18Cr4V提高硬度、红硬性、耐磨性和冲击韧性,使用寿命提高2—5倍W5MoCr4V2\n其他钢铁材料深冷处理效果及作用机制表1-2钢铁材料的深冷处理效果及深冷主要作用机理材料主要效果主要作用机理渗碳钢20#提高硬度、强度和韧性残余奥氏体转变;马氏体分解析出和超细碳化物生成;产生表面压应力20Ni3Mo提高硬度和耐磨性,使用寿命提高1.5—2.5倍组织细化;析出超细碳化物;促进残余奥氏体转变20Cr2Ni4提高工件表面硬度和精度降低残余奥氏体含量18Cr2Ni4W20CrMnTi提高表层硬度,减少脱碳碳素结构钢45#提高使用寿命表面形成残余压应力合金结构钢40Cr减弱或消除高温回火脆性析出超细碳化物;基体组织和碳化物细化20MnV提高硬度和耐磨性,显著提高冲击韧性40MnVB不锈钢300、400系列17-4PH提高耐磨性和耐腐蚀性弹簧钢65Mn改善疲劳性能和耐磨性能超高强度钢TRm80改善塑性和抗疲劳裂纹扩展能力马氏体中碳化物析出强化\n耐磨铸铁镍硬铸铁高铬铸铁显著提高抗磨能力,使用寿命91%残余奥氏体转变为马氏体1.3.3马氏体相变与深冷处理的研究讨论材料经奥氏体化后快速冷却,在较低温度下发生无扩散型的马氏体相变。马氏体转变是强化材料的重要手段之一,是一种非常重要的固态相变。人们对马氏体相变的研究经历了近100年的时间,形成了一些理论。但有些理论还不十分完善,如形核理论,切变模型等尚存在一些争议,缺乏统一的认识。国内的徐祖耀、邓永瑞、王世道等研究学者对马氏体相变的热力学、动力学、晶体学、形核长大等各方面进行了较为深入、系统的研究,提出了一些马氏体相变的形核理论及物理模型,对马氏体相变理论的进展和马氏体相变在铁基合金、有色合金、陶瓷材料和其他无机非金属材料方面的应用做出了重要的贡献[11]。材料的马氏体相变是一种无扩散相变,通过切变完成晶格改组,而不涉及成分变化,只有在冷却过程中具有同素异构转变的材料才可能有马氏体转变。由于马氏体转变的无扩散性,相变需要很大的驱动力和过冷度。由淬火冷却形成的马氏体相变,又称为热诱发马氏体相变,经淬火处理后再进行回火处理,来调整硬度、韧性等以满足各种工件的不同性能的要求。目前工业生产中,金属材料的淬火工艺主要是将工件加热到材料的Ac3或Ac1以上30-50℃,保温一定时间后,快速在水,盐水或油中冷却。这些淬火介质的淬冷能力虽然都很强,但是由于先转变的奥氏体对未转变的奥氏体的转变具有抑制作用,只有进一步增加相变驱动力,即增加过冷度才能使相变继续进行,所以对于大多数的铁碳合金,淬火后总是存在一部分残余奥氏体。若残余奥氏体含量过大,将会直接影响回火处理的质量,达不到工件所要求的性能。此外,对于某些不锈钢,高合金钢,氧化锆陶瓷等由于其Ms(马氏体转变开始温度)远远低于室温,所以常规的淬火介质不能使材料淬火后得到全部马氏体。因此,为了提高工件的性能及使用寿命,得到满意的淬火质量,尽量减少残余奥氏体以获得最大数量的马氏体,目前工业上采用深冷处理的方法,即淬冷至室温的材料继续冷却到更低的温度,使残余奥氏体在这一过程中继续转变为马氏体。这样可进一步提高钢的硬度和耐磨性,并稳定钢件的尺寸。1.4深冷处理设备\n深冷处理涉及到的关键技术之一就是如何方便、快捷、低廉、可靠且可控地获得低温。因为装置的性能直接影响到深冷处理工艺的进行。如同热处理一样,如果不能保证热处理工艺的合理进行,就难以充分发挥金属材料的潜力,难以达到提高零件质量和延长使用寿命的目的。深冷处理工艺也是如此,要想在实际应用中确保深冷处理技术对处理材料产生预想的效果,就必须保证深冷处理工艺的合理[12]。合理的深冷处理工艺的顺利执行,这就要求所使用的深冷装置满足以下要求:(1)可靠性高,使用寿命长;(2)温度场和温度控制准确率均匀分布;(3)制冷剂耗量少,节约成本;(4)加工工件范围广。目前深冷处理的设备主要有两种形式,一种采用压缩空气来致冷,最低使用温度为-100℃,而最常用的深冷设备都采用液氮致冷,它既经济又方便。液氮制冷的方式,大致可以分为下面两种方式:(1)液氮浸泡式制冷:将工件直接放到装有液氮的容器中,使工件骤冷至液氮温度,并在此温度下停留一段时间,最后复温而完成整个深冷处理过程。深冷处理的研制前期都是采用液氮浸泡式方法进行深冷处理的。由于这种深冷处理工艺简单方便,应用较为广泛。但是,这种方法的降温速度较快,导致热应力过大,容易对工件材料造成组织损害,而且工件材料在降温过程中降温速度是不可控制的,进而影响工艺的可调性。(2)利用液氮的汽化潜热或者低温氮气制冷:利用低温氮气实现制冷的原理是低温氮气与材料直接接触,通过对流换热来使材料温度降低,而利用液氮的汽化潜热的原理就是液氮与材料不直接接触而通过间接方式使材料温度降低。该深冷处理系统的处理室内通过对流换热的方式对工件材料进行处理,即液氮经喷管喷出后在深冷箱内直接汽化,利用汽化潜热及低温氮气吸热使处理箱及被冷工件温度降低,通过控制液氮的输入量和风机的转速来控制降温速度,并实现对处理温度的自动调节。依靠这种系统对材料进行深冷处理时,具有换热效果好、降温速度和处理温度可控、温度分布均匀等优点。1.5深冷处理应用\n随着深冷处理技术和材料科学的不断发展,深冷处理技术已经从传统的钢铁材料延伸到粉末冶金、铜合金、铝合金及其它非金属材料(如塑料、尼龙等),应用范围遍及诸多领域。以下将分别介绍深冷处理在这些材料中的具体应用及深冷处理效果的对比[13]。1.6深冷处理效果采用深冷处理技术可以明显提高材料的使用寿命。如高速钢、工具钢、模具钢、铜电极、粉末材料、硬质合金等等。表3和表4分别为美国和我国一些单位采用深冷处理延长工件使用寿命的实例;表5为部分常用模具材料经深冷处理后耐磨性变化的比例系数。从三个表格可以看出,深冷处理对于不同材料的工件和工具产生了不同的效果,使零部件和工具的耐磨性显著提高[16,17]。表3美国采用深冷处理延长零件使用寿命的实例公司处理的材料处理的零部件原寿命处理后的寿命效果(提高倍率)Metals铜电极触头2周6周3.0Chrysler1020钢拉刀(拉钢套管)1810件拉8600件4.761020钢拉刀(拉连杆锻件)拉1500件拉8600件5.73FordM2拉刀拉孔2000件拉孔12000件6.0表4国内深冷处理提高工件使用寿命的实例材料处理前寿命处理后寿命效果(提高倍率)5cm端面铣刀,加工C1065钢65件200件3.07钢锯条,加工C107壳体上的轮毂4h6h1.50冲孔冲头64件5820件82.5\n切丝板牙,用在M485壳体上225件487件2.129SiCr钢冷拉伸凸模制造202轴承内圈5000件15000件2.0表5模具经深冷处理后的寿命变化模具名称材料未深冷的工具寿命深冷处理后的工具寿命效果(提高倍率)M16切边模9SiCr1000件5000件5.00M16冲孔冲头W12RE20000件40000件2.00M16冲孔冲头65Nb100030003.00搓丝板滚针Cr12MoV8000180002.251.7选题的目的、意义及内容1.7.1选题的目的及意义随着机械工业的不断发展,对金属材料的要求也越来越高,如何在材料以及热处理工艺既定的前提下尽量提高金属工件的机械性能及使用寿命,这成为很多热处理行业前沿人士思考并探索的问题。在模具的制造生产过程中,模具质量的优劣直接影响企业的经营状况,利用深冷处理技术,提高模具的使用寿命,增加企业的经济效益。所以低温改性技术在模具行业中得到应用,取得良好的经济效益,推而广之具有很大的实用价值。深冷处理在航空航天、武器、工程机械、道路桥梁、半导体、电器、计算机等领域有着广泛的应用前景。本研究的主要目的是在实验室研究中探索不同长度的冷却时间对铜基材料性能的影响。主要探究了在不同的冷却时间下铜基材料硬度、密度、体积的变化趋势,来寻求最佳的深冷处理方式,为生产大批量优质材料奠定基础。1.7.2主要研究内容本论文的主要研究内容是研究冷却时间对铜基材料性能的影响,具体表现以下几个方面:1.采用液氮对铜基材料进行冷处理,并以1h、2h、6h、12h、24h……为实验时间。2.进行数据分析,了解材料硬度、密度和电导率的变化趋势。\n3.分析处理前与处理后内部组织结构的变化。4.探究冷却时间对材料性能的影响。第二章深冷处理实验方案及方法2.1前期准备2.1.1实验材料(1)钨铜合金:钨和铜组成的合金,常用合金的含铜量为10%~50%。高硬度,具有很好的导电导热性。(2)液氮:液态的氮气;在常压下,液氮温度为-196℃。2.1.2实验设备及用品2.1.2.1实验设备表2-1实验设备设备名称设备型号∕规格生产商用途数控线切割机DK7732采用划线法切割合金试样\n自动转台显微硬度计HVS-1000Z上海研润光机科技有限公司测量合金试样的显微硬度涡流电导仪ZXDT-101上海正夕自动化科技有限公司测量合金试样的电导率电子天平FC104精度:0.1mg上海精密科学仪器公司测量合金试样的质量和体积,求出密度金相显微镜AFT-DC200上海金相机械设备有限公司观察试样的金相组织金相试样抛光机YMP-2B上海金相机械设备有限公司对合金试样进行抛光2.1.2.2实验用品(1)烧杯(2)铁条(3)细绳(4)蒸馏水2.1.3实验步骤2.1.3.1准备液氮液氮气化时温度降低至-196℃,以达到深冷处理所需温度。2.1.3.2选取BS型铜基触头BS型铜基触头应选取其中一组,作为实验前后的对比参照。(1)选取一块钨铜合金材料,将其中一个最光滑的面磨平。(2)用数控线切割机切割钨铜合金(垂直于光滑面切割),制得两块钨铜合金标准试样并标记为1和2。2.1.3.3进行深冷处理实验以1h、2h、6h、12h……为实验周期进行冷却,在一定的条件下检测钨铜的洛氏硬度、电导率、密度等物理性能。2.1.3.4材料性能检测将1号试样(未深冷处理)进行硬度测量、电导率测量、密度测量。2号试验放入液氮中后,以1h、2h、6h、12h……180h为实验周期依次进行检测。2.1.3.5磨金相并拍照深冷处理实验结束后,将1号试样(未深冷处理)和2号试样(深冷处理120h和深冷处理180h)进行金相观察,对比深冷处理前后的组织的不同。2.1.4研究的工艺流程\n2.2深冷处理及测量材料性能2.2.1深冷处理深冷处理(cryogenictreatment)又称超低温处理(一般为-130℃以下),是指将被处理的对象置于特定的、可控的低温处理环境中,使材料的微观组织结构产生变化,从而改善材料性能的一种工艺方法。一般以液氮来达到冷却效果。液氮如图2-1所示:\n图2-1准备液氮时的现象操作方法:1.用细绳将钨铜固定在铁条上。2.将钨铜放进装有液氮的保温瓶里。3.记录冷却时间2.2洛氏硬度、密度和电导率的测量2.2.1测量洛氏硬度本实验中采用HVS-1000Z自动转台显微硬度计进行硬度测量。测试条件:载荷4.903N,载荷时间10s,物镜倍率40X。2.2.2测量密度不规则形状的材料就采用比较简单的方法进行一般性测量-排水法。操作方法是:先用电子秤称量钨铜材料的质量并记录。然后将钨铜材料固定在一根细线上(体积可忽略),再把装一定量水(必须能完全淹没铜基材料)的烧杯放在电子秤上并等读数稳定后调零,接着拉紧细绳并将固定钨铜材料的一头伸入水下(一定不要让材料转动或者碰到烧杯壁和底部),读取电子秤示数并记录。每组样品进行三次测量,取三次测量实验结果的平均值作为最后的结果记录,最后用公式(密度=质量∕体积)计算。2.2.3测量电导率实验过程中,采用涡流电导仪来测量材料电导率。其操作步骤为:先安装好电导仪的零件,之后进行校准(空中校准、第一标块校准、第二标块校准先后进行),校准确保无误后,就可以进行电导率测量了。由于材料各个部位的电导率不同的问题,我们可以对每组样品进行五次测量,取五次测量实验结果的平均值作为最后的结果记录。第三章实验结果分析3.1结果分析与讨论3.1.1分析深冷处理时间对材料的显微硬度的影响\n表3-1钨铜合金处理前与深冷处理后的显微硬度洛氏硬度(HV)第一组第二组第三组第四组第五组平均值0h323.78321.93333.26327.56327.49326.8041h339.05327.63338.98338.98335.04335.9362h327.49325.71335.11335.04347.00334.0706h340.94340.76341.05341.05340.83340.92612h370.53370.69368.43370.69372.93370.65424h377.02379.70379.70377.40377.52378.26836h381.99381.86384.07386.70386.61384.24648h384.42384.29384.25386.57382.16384.33860h409.61401.29401.75404.10406.84404.71872h386.87389.13384.46391.86386.92387.84884h409.56408.99401.57406.93401.66405.74296h401.84398.97399.29398.92393.89398.582108h407.02412.21409.46412.07417.01411.554120h411.59409.27411.78406.93411.83410.280132h414.26414.84411.69419.94419.79416.104144h425.27422.34422.99422.89422.64423.226156h425.77420.03414.36414.51420.18418.970168h422.29425.37419.74422.59420.18422.034180h420.43422.44419.98425.62425.32422.758\n图3-1钨铜合金处理前与深冷处理后各阶段的显微硬度变化趋势图通过对试验结果的分析,表明了深冷处理可以提高钨铜合金显微硬度,但并不是深冷时间越长越好,而是存在一个最佳深冷时间:最佳深冷时间为132h,硬度从326.804变为416.104,提高了27.3%。而通过对比深冷处理前后的组织结构,会发现会形成亚晶结构,从而使晶粒细化,形成细晶强化,提高钨铜合金材料的显微硬度。结合第二次试验结果分析,说明了通过深冷处理可以提高合金材料的显微硬度。结合之前的对比处理前后的微观组织结构,会发现会形成亚晶粒结构。综上所述可以总结出,随着温度下降,合金材料的表面残余压应力有较大程度升高。从微观角度分析,低温下残余奥氏体继续发生相变,转变为马氏体,提高了合金材料的硬度和强度。\n3.1.2分析深冷处理时间对材料的电导率的影响表3-2钨铜合金处理前与深冷处理后的电导率电导率(IACS)第一组第二组第三组第四组第五组平均值0h34.9535.4535.7035.3235.0335.291h34.4834.3235.2034.9534.4434.6782h34.5735.8334.5735.3234.5734.9726h34.4433.9432.3134.9534.5734.04212h34.5634.5734.4434.8234.3234.54224h34.9535.4535.7035.3235.0335.2936h35.3234.8234.8235.5735.8335.27248h34.5834.0734.1934.5734.4434.3760h34.1934.3234.4434.4434.5734.39272h34.2734.6134.5734.6934.7734.58284h34.2734.6134.5734.6934.7734.58296h33.9434.4434.3234.6534.8234.434108h34.6934.9535.2834.4434.8234.836120h35.3234.8235.2035.2834.5735.038132h34.3235.0734.6535.0734.9534.812144h34.6934.8235.2034.7734.8234.86156h34.3235.0734.6535.0734.9534.812168h34.6934.8235.2034.2734.8234.76180h35.2835.2034.5734.8235.3235.038\n图3-2钨铜合金处理前与深冷处理后各阶段的电导率变化趋势图本实验对钨铜合金的电导率进行了研究,利用涡流电导仪和origin7.5软件得到了材料深冷处理前后的电导率变化曲线,对比未处理到冷却180h的实验结果不难发现,深冷处理前后,钨铜合金材料的密度差别并不大。从电导率变化趋势图上看,材料的电导率几乎是趋于平稳。由图3-2可以认为,合金材料的电导率主要受其组成成分的影响。推知冷却时间不是合金材料的电导率的主要影响因素。根据所查资料分析,相比温度,化学成分对电导率的影响占据更大的主导性。\n3.1.3分析深冷处理时间对材料的密度的影响表3-3钨铜合金处理前与深冷处理后各阶段的密度冷却时间(h)质量(克)体积(立方厘米)密度(克∕立方厘米)7270.84.2716.588470.84.2416.709670.84.2116.8110870.84.1716.9812070.84.1617.0213270.84.1517.0614470.84.1716.9815670.84.1617.02图3-3钨铜合金处理前与深冷处理后各阶段的密度变化趋势图钨铜合金材料在不同时间的深冷处理后的密度变化趋势见图2-4。由图可知,在一定范围内,随着冷却时间的增加,钨铜合金的密度呈现上升趋势,密度从16.58变为17.06,提高了2.9\n%。通过数据比较,发现深冷处理过后的钨铜材料的密度与未深冷处理的相比,有大幅度的增加。但随着冷却时间的进一步增加,材料密度处于17.02的平稳状态。从宏观方面说,固态物体都具有热胀冷缩的特性,在一定范围内,随着冷却时间的增加,固体体积下降,密度上升。从微观方面讲,材料遇冷时受到压应力作用,体积减小,当达到屈服极限时,体积减小速度变慢甚至停止。3.1.4分析深冷处理对材料内部组织结构的影响图3-4未深冷处理图3-5深冷处理120小时图3-6深冷处理180小时\n从图3-4、图3-5和图3-6中可以看出,深冷处理后试样的组织中出现大量的较细小亚晶粒(晶粒细化),致使基体组织是产生了亚晶粒的显微结构。根据所学的材料科学的内容分析,由于温度降低,合金的变形的变形能量,相当一部分可以转化为能量,可提高合金材料的性能。另外,由于此时的合金结构是亚稳态。因此,组织必须沿位错线和晶界析出强化阶段(第二相析出)。随着冷却时间的增加,晶粒细化和第二相析出会越来越明显。3.2实验小结本章以对未深冷和深冷处理1h,2h,6h,12h,24h,36h……180h的钨铜合金试样分别进行显微硬度、密度和电导率测量,通过对实验结果的分析,具体结论如下:(一)通过对试验结果的分析,表明在一定的时间范围内,显微硬度随着深冷处理时间的增加而增加,深冷处理能更有效的提高合金材料的显微硬度。通过结合材料科学基础的晶体位错一文,金属材料由常温下进入低温环境,所受的轴向压应力增加,合金组织中产生了内应力并产生应力集中,致使微观组织结构发生位错变形,合金材料的硬度开始增加。随着深冷处理时间的增加,轴向压应力的作用时间增长,显微组织结构的位错程度更加明显,变形能增加,显微硬度增加。(二)通过对比各组钨铜合金的电导率,发现是否进行深冷处理和冷处理时间对材料电导率的影响不大,初步判断温度不是合金材料的电导率的主要影响因素。通过查阅资料并分析,合金材料的电导率主要和成分有关,改变组成元素才能有效的改变合金材料的电导率。材料的电导率对我们日常生活也有极大的帮助,比如输电。若温度对电导率的影响比化学成分的影响更为显著,我们的日常生活将收到许多不利影响。(三)由图3-3可知,合金材料的密度随着深冷处理的时间的增加而增加,深冷处理对合金材料的密度有不同程度的提高。对钨铜合金来说,通过深冷处理132h即能达到最大值,之后一直处于稳定状态。经过对实验结论分析并结合所学的知识,根据质量守恒、热胀冷缩与材料科学基础的原理,可以分析得到固体物质由于热胀冷缩的作用遇冷时会收缩,因此深冷处理过程中极低的温度下导致合金材料表面的压应力明显增强,而且\n合金材料深冷处理的时间的增加,受到轴向压应力作用的时间增加,从而造成应力集中,合金材料的体积减小。在深冷处理前后的合金材料的质量不变的前提下,密度和体积呈反比例趋势,所以合金材料的密度增加。随着深冷处理时间的增加,使得合金材料的抗压强度显著提高,故可将说明深冷处理对合金材料的压缩疲劳性能的有增强作用。这就可以解释为什么深冷处理一段时间后,材料的密度趋于稳定状态。(四)观测合金材料未深冷处理的微观组织、深冷处理120h和深冷处理180h的微观组织,可以明显看到:深冷处理过后,组织结果中出现了大量的亚晶粒结构。结合以前所学的知识,合金材料在液氮中受冷,所受应力为压应力,并且深冷处理可以诱发马氏体相变(由残余奥氏体变为马氏体)和第二相析出,使得合金组织处于亚稳态结构,微观结构组织中显现了大量的细小的亚晶粒结构。(五)深冷处理后试样的组织中出现了晶粒细化,存在大量的较细小的亚晶粒。经分析得知,原因是由于温度降低,合金材料由于热胀冷缩作用受到压应力,且同时诱发马氏体相变和第二相析出,产生变形能,材料内能升高和形成弥散强化,使得合金组织处于亚稳态。这些亚晶粒与位错相互作用,大大增强了结构的稳定性,使材料的力学性能得到提高。从合金材料的显微组织的改变可以更有力的说明深冷处理可以使材料性能得到改善。第四章总论研究结论:本文通过对未深冷和深冷处理1h,2h,6h,12h,24h,36h……180h的钨铜合金试样分别进行显微硬度、密度和电导率的测量,并对不同条件下的钨铜材料的内部组织进行分析。重点研究了不同的冷却时间对钨铜材料性能及内部组织的影响。1.钨铜合金的显微硬度变化趋势图说明,对金属材料的深冷处理存在一个最佳的时间。在这个时间范围内,对合金材料进行深冷处理可以提高合金材料的硬度值。而超过了这个范围,深冷处理对材料的硬度就没有太大的影响了。2.通过计算与比较材料的密度变化情况得出,密度随着冷却时间的增加呈现上升趋势。主要原因是金属材料都具有热胀冷缩的特性。在质量不变的情况下,由于热胀冷缩的作用遇冷时会收缩,使得体积下降,密度上升。3.根据试验过程中的电导率的变化趋势分析,深冷处理对材料的电导率没有影响。\n通过观察钨铜合金的电导率变化趋势,发现深冷处理和冷处理时间对密度的影响不大。4.通过对比未深冷处理的、深冷处理120h和180h的组织结构可以看出,深冷处理过后,材料的内部的组织结构变得更加密集,组织中出现大量较细小的亚晶。通过数据比较,发现在一定范围内,随着冷却时间的增加,钨铜合金的密度呈现上升趋势。深冷处理过后的钨铜材料的密度与未深冷处理的相比,有大幅度的增加。通过所学的知识加以分析,材料遇冷时受到压应力作用,并产生应力集中,合金材料的体积减小,而降低温度不会使合金材料的质量发生变化。所以当质量一定时,体积减小,材料密度上升。经分析表明,由于合金材料在深冷处理过程中产生了内应力,并产生应力集中,致使材料的内部组织产生了亚晶,这些亚晶与位错相互作用大大增强了组织结构的稳定性,使材料的力学性能得到提高。下一步工作设想1.对其他合金的深冷处理工艺进行进一步研究,包括进行冷却温度和冷却方式等,了解深冷处理对合金材料内部组织的影响等,对合金材料的优质性能进行进一步分析;2.设计深冷处理方式,能够合理把握深冷处理对材料性能的影响;3.采用更加廉价的冷处理方式作为加工方法,探索用深冷处理制备优质材料的新工艺;4.对深冷处理过后不同的合金材料的性能做更加详细的研究,包括晶粒大小、残余压应力、马氏体数量变化趋势等因素进行详尽的分析,以求达到控制微观结构来生产优质合金。致谢在完成此次毕业论文的几个月里,得到了很多人的帮助,也在他们的帮助下成长了很多,收获了很多,在此谨表深深的谢意。\n本课题在选题及研究过程中得到了胡业奇教授及张福斌学长的悉心指导。因为我有再准备二战考研,遇到困难比较多,胡教授和张学长都能及时的给我指导和帮助,引导我从一头雾水的情况下理出思路。在胡教授的帮助下,我的能力逐渐提高,原本并不擅长动手实践的我,对各种实验设备及规范操作有了深刻的了解,真正做到了从书本上的理论联系到了实践。同时,这段时间也是对四年来大学学习的一次总结,是对知识的再一次巩固,让我对知识的掌握更加扎实。胡教授严谨求实的态度,踏踏实实的精神,以后不管是在工作中还是在生活中,我都会把这种精神、态度延续下去。在这谨对导师的教导和关怀致以最衷心的感谢和最崇高的敬意!此外,我也感谢这四年来传授给我们知识的各科任老师,没有他们教授的知识来打基础,我也不可能顺利完成此次的毕业论文。同时,特别要感谢的是我的父母亲,是他们辛勤的汗水和默默的支持,才使我能顺利的完成学业,完成此次毕业论文。以前是自己太任性了,所以想在这里和他们说一声“谢谢”。最后,衷心地感谢各位在百忙之中评阅论文和参加答辩的讲师、教授!参考文献[1]黎文献,龚浩然,柏振海,陈鼎.金属材料的深冷处理[J].材料导报.2000(03)[2]王伊卿,张实诚.用深冷处理消除Cr12MoV钢冲模热处理变形[J].金属热处理.1998(11)[3]JLowTempPhys(2010)158:934–945DOI10.1007/s10909-009-0058-x[4]陈振华,程永奇,夏伟军.AZ3l镁合金薄板热拉伸工艺研究[J]\n.湖南大学学报:自然科学版,2005,32(1):83—86[5]沈利群.工模具材料的深冷处理及其效果[J].金属热处理.1995(04)[6]刘志奇,郝玉峰,阎献国,王俊杰.高性能低温深冷处理设备[J].机电产品开发与创新.2003(04)[7]吴一平,陈建国.嵌套式深冷处理设备[J].金属热处理.1993(06)[8]陈鼎.铝和铝合金的深冷处理[D].长沙:中南大学,2000[9]陈绍甫,瞿怀忠.深冷处理及其应用研究[J].云南农业大学学报.1996(02)[10]高华.金属模具的超零下温度处理[J].国外金属热处理.1993(01)[11]M.Kasen,R.Santoyo,Cryogenics35,731–733(1995)[12]A.Yamanaka,T.Kashima,Zairyo(FunctionandMaterials,Japan)20,40–46(2004)[13]S.Michael,K.Uwe,ColloidPolym.Sci.282,381–386(2004)[14]林晓娉,董允,王亚红.高速钢深冷处理及其机理研究[J].金属热处理学报.1998(02)[15]蒋琼.两种铸态镁合金的深冷处理研究.湖南大学.2010(04)[16]赛泰龙,晋芳伟.铝合金的深冷处理研究.三明学院物理与机电工程学院.2012(04)[17]大和久重雄.超寸7々口处理[J].热处理,1999,39(1):12-15.[18]陈鼎,黄培云,黎文献.金属材料的深冷处理发展概况[J].热加工工艺,2001,3(4):57-59[19]陈振华.镁合金[M].北京:化学工业出版社,2004[20]汤光平,黄文荣.循环处理对铝合金力学性能和组织结构的影响[J].金属热处理.1998(05)[21]尹洪臣,刘肃人.液氮深冷处理的应用研究[J].国外金属热处理.1999(04)[22]黄云战,晋芳伟,深冷处理对铜合金组织和性能的影响[J].金属热处理,2001,26(7):5-6[23]ZHIRAFARS.Effectofcryogenictreatmentonthemechanicalpropertiesofsteelandaluminumalloys[M].Montreal,Canada:MasterThesisofConcordiaUniversity,2005[24]SHEVTSOVMA.Somenewtendenciesinthedevelopmentofelectricalresistancefurnaceandproductionprocessesforheatandchemicalheattreatmentofmetalabroad[J].MetalScienceandHeatTreatment,1987,29(5∕6):428-434[25]陈鼎,黎文献.铝和铝合金的深冷处理[J].中国有色金属学报,2000,10(6):891-895\n[26]陈鼎,黎文献.深冷处理下铝和铝合金的晶粒转动[J],中南工业大学学报:自然科学版,2000,3l(6):544-547[27]朱流,郦剑,凌国平.超细WC-Co硬质合金及其耐磨性能研究[J].材料热处理学报,2006,27(3):112-115[28]谭永生,蔡和平,刘忠侠等。WC-Co硬质合金热处理后的TEM观察[J].稀有金属材料与工程,1997,26(5):58-62\n毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作者签名: 日 期: 指导教师签名: 日 期: 使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名: 日 期: \n学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名:日期:年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名:日期:年月日导师签名:日期:年月日\n指导教师评阅书指导教师评价:一、撰写(设计)过程1、学生在论文(设计)过程中的治学态度、工作精神□优□良□中□及格□不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度□优□良□中□及格□不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力□优□良□中□及格□不及格4、研究方法的科学性;技术线路的可行性;设计方案的合理性□优□良□中□及格□不及格5、完成毕业论文(设计)期间的出勤情况□优□良□中□及格□不及格二、论文(设计)质量1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?□优□良□中□及格□不及格三、论文(设计)水平1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意?□优□良□中□及格□不及格3、论文(设计说明书)所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格建议成绩:□优□良□中□及格□不及格(在所选等级前的□内画“√”)指导教师:(签名)单位:(盖章)年月日\n评阅教师评阅书评阅教师评价:一、论文(设计)质量1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?□优□良□中□及格□不及格二、论文(设计)水平1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意?□优□良□中□及格□不及格3、论文(设计说明书)所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格建议成绩:□优□良□中□及格□不及格(在所选等级前的□内画“√”)评阅教师:(签名)单位:(盖章)年月日\n教研室(或答辩小组)及教学系意见教研室(或答辩小组)评价:一、答辩过程1、毕业论文(设计)的基本要点和见解的叙述情况□优□良□中□及格□不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况□优□良□中□及格□不及格3、学生答辩过程中的精神状态□优□良□中□及格□不及格二、论文(设计)质量1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?□优□良□中□及格□不及格三、论文(设计)水平1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意?□优□良□中□及格□不及格3、论文(设计说明书)所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格评定成绩:□优□良□中□及格□不及格(在所选等级前的□内画“√”)教研室主任(或答辩小组组长):(签名)年月日教学系意见:系主任:(签名)年月日\n学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下进行的研究工作所取得的成果。尽我所知,除文中已经特别注明引用的内容和致谢的地方外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式注明并表示感谢。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者(本人签名):年月日学位论文出版授权书本人及导师完全同意《中国博士学位论文全文数据库出版章程》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库出版章程》(以下简称“章程”),愿意将本人的学位论文提交“中国学术期刊(光盘版)电子杂志社”在《中国博士学位论文全文数据库》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库》中全文发表和以电子、网络形式公开出版,并同意编入****《中国知识资源总库》,在《中国博硕士学位论文评价数据库》中使用和在互联网上传播,同意按“章程”规定享受相关权益。论文密级:□公开□保密(___年__月至__年__月)(保密的学位论文在解密后应遵守此协议)作者签名:_______导师签名:______________年_____月_____日_______年_____月_____日\n独创声明本人郑重声明:所呈交的毕业设计(论文),是本人在指导老师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,成果不存在知识产权争议。尽我所知,除文中已经注明引用的内容外,本设计(论文)不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本人承担。 作者签名:二〇一〇年九月二十日 毕业设计(论文)使用授权声明本人完全了解**学院关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定。本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版,同意学校保存学位论文的印刷本和电子版,或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计(论文);同意学校在不以营利为目的的前提下,建立目录检索与阅览服务系统,公布设计(论文)的部分或全部内容,允许他人依法合理使用。(保密论文在解密后遵守此规定) 作者签名:二〇一〇年九月二十日\n致谢时间飞逝,大学的学习生活很快就要过去,在这四年的学习生活中,收获了很多,而这些成绩的取得是和一直关心帮助我的人分不开的。首先非常感谢学校开设这个课题,为本人日后从事计算机方面的工作提供了经验,奠定了基础。本次毕业设计大概持续了半年,现在终于到结尾了。本次毕业设计是对我大学四年学习下来最好的检验。经过这次毕业设计,我的能力有了很大的提高,比如操作能力、分析问题的能力、合作精神、严谨的工作作风等方方面面都有很大的进步。这期间凝聚了很多人的心血,在此我表示由衷的感谢。没有他们的帮助,我将无法顺利完成这次设计。首先,我要特别感谢我的知道***老师对我的悉心指导,在我的论文书写及设计过程中给了我大量的帮助和指导,为我理清了设计思路和操作方法,并对我所做的课题提出了有效的改进方案。***老师渊博的知识、严谨的作风和诲人不倦的态度给我留下了深刻的印象。从他身上,我学到了许多能受益终生的东西。再次对周巍老师表示衷心的感谢。其次,我要感谢大学四年中所有的任课老师和辅导员在学习期间对我的严格要求,感谢他们对我学习上和生活上的帮助,使我了解了许多专业知识和为人的道理,能够在今后的生活道路上有继续奋斗的力量。另外,我还要感谢大学四年和我一起走过的同学朋友对我的关心与支持,与他们一起学习、生活,让我在大学期间生活的很充实,给我留下了很多难忘的回忆。最后,我要感谢我的父母对我的关系和理解,如果没有他们在我的学习生涯中的无私奉献和默默支持,我将无法顺利完成今天的学业。四年的大学生活就快走入尾声,我们的校园生活就要划上句号,心中是无尽的难舍与眷恋。从这里走出,对我的人生来说,将是踏上一个新的征程,要把所学的知识应用到实际工作中去。回首四年,取得了些许成绩,生活中有快乐也有艰辛。感谢老师四年来对我孜孜不倦的教诲,对我成长的关心和爱护。学友情深,情同兄妹。四年的风风雨雨,我们一同走过,充满着关爱,给我留下了值得珍藏的最美好的记忆。在我的十几年求学历程里,离不开父母的鼓励和支持,是他们辛勤的劳作,无私的付出,为我创造良好的学习条件,我才能顺利完成完成学业,感激他们一直以来对我的抚养与培育。最后,我要特别感谢我的导师***老师、和研究生助教***老师。是他们在我毕业的最后关头给了我们巨大的帮助与鼓励,给了我很多解决问题的思路,在此表示衷心的感激。老师们认真负责的工作态度,严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅。他无论在理论上还是在实践中,都给与我很大的帮助,使我得到不少的提高这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助,感谢他耐心的辅导。在论文的撰写过程中老师们给予我很大的帮助,帮助解决了不少的难点,使得论文能够及时完成,这里一并表示真诚的感谢。\n致谢这次论文的完成,不止是我自己的努力,同时也有老师的指导,同学的帮助,以及那些无私奉献的前辈,正所谓你知道的越多的时候你才发现你知道的越少,通过这次论文,我想我成长了很多,不只是磨练了我的知识厚度,也使我更加确定了我今后的目标:为今后的计算机事业奋斗。在此我要感谢我的指导老师——***老师,感谢您的指导,才让我有了今天这篇论文,您不仅是我的论文导师,也是我人生的导师,谢谢您!我还要感谢我的同学,四年的相处,虽然我未必记得住每分每秒,但是我记得每一个有你们的精彩瞬间,我相信通过大学的历练,我们都已经长大,变成一个有担当,有能力的新时代青年,感谢你们的陪伴,感谢有你们,这篇论文也有你们的功劳,我想毕业不是我们的相处的结束,它是我们更好相处的开头,祝福你们!我也要感谢父母,这是他们给我的,所有的一切;感谢母校,尽管您不以我为荣,但我一直会以我是一名农大人为荣。通过这次毕业设计,我学习了很多新知识,也对很多以前的东西有了更深的记忆与理解。漫漫求学路,过程很快乐。我要感谢信息与管理科学学院的老师,我从他们那里学到了许多珍贵的知识和做人处事的道理,以及科学严谨的学术态度,令我受益良多。同时还要感谢学院给了我一个可以认真学习,天天向上的学习环境和机会。即将结束*大学习生活,我感谢****大学提供了一次在**大接受教育的机会,感谢院校老师的无私教导。感谢各位老师审阅我的论文。