大学生创新创业训练计划项目中期检查报告

编号：

哈尔滨工业大学

大学生创新创业训练计划项目

中期检查报告

项目名称： 探究超声波对流体填缝作用的影响

项目级别： 校级 （国家级、校级）

院系及专业： 材料科学与工程学院焊接技术与工程专业

哈尔滨工业大学本科生院

填表日期： 2015 年 4 月 23 日

联系电话： 157xxxxxxxx 电子邮箱： 院系及专业： 材料科学与工程学院 焊接技术与工程专业 指导教师： 许志武 职称： 副教授 执行时间： 2014 年 11 月至 2015 年 7 月 负责人： 秦梓轩 学号： 1132910126 联系电话： 138xxxxxxxx 电子邮箱： xuzwhit@qq.com

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一、课题组成员：（包括项目负责人、按顺序）

大学生创新创业训练计划项目中期检查报告

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二、指导教师意见：

三、专家组意见：

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四、项目研究中期报告

1、项目简介（300-500字左右）

2、立项背景（研究现状、趋势、研究意义等，400字左右）

3、项目方案

4、项目实施的进展情况及初步取得的成果

5、特色与创新

6、项目实施过程中的收获与体会

7、经费使用情况

探究超声波对流体填缝作用的影响中期检查报告

第一部分：项目简介

在介绍本项目的内容之前我们有必要先对传统钎焊的机理进行简单的阐述。

传统的钎焊是利用熔点较低的钎料在液态条件下在母材的欲连接处发生毛细作用，类似于水将纸浸湿一样扩散到母材中的微小间隙中，进而与母材“相溶”从而达成焊接的目的。这种毛细作用往往可以自发发生，但是其发生的速率受制于多种条件，包括外界的理化条件以及材料自身的性质等等。并且还有一点需要注意的是，由于钎焊的对象材料往往是金属，而许多金属单质及其合金都有着在常温常压下与空气接触时形成较致密氧化膜的性质，故而传统钎焊流程中有一个必不可少的步骤，即清除母材表面的氧化膜，因为致密的氧化膜将阻碍钎料的毛细作用的发生，进而导致钎料与母材之间未能形成有效的冶金连接从而发生冷裂脱离，也就是“水没有浸透纸”。

那么传统钎焊的短板就在上文中体现了：其一，去除氧化膜的流程耗费成本；其二，毛细作用发生速率缓慢进而影响作业效率。

而超声钎焊的方法则有效解决了这一问题，其一为超声作用下的空化作用能够破坏氧化膜；其二为超声作用下钎料将能够快速完成填缝。但是关于超声作用下流体的填缝机理至今没有一个明确的定论。我们的项目旨在对这一机理进行探究。我们打算开展一系列的控制变量探究实验来探究超声波作用下流体的填缝行为到底是怎么发生的？

第二部分： 立项背景

此项目事实上已经有过一些相关研究，N. Malykh等人通过实验研究了超声毛细现象，之后也有一些研究着进行过相关的研究，不过目前依然没有一个毋庸置疑的定论。但是超声波作用于流体的机理研究这一课题在未来一定会被攻破。研究这一机理有着很大的意义，因为研究结果能够揭示哪些因素对于填缝行为有着促进作用，而在这些因素中哪些又起着主导作用，找到这些主导因素意味着通过有针对性的改进，我们能够大大提高超声波钎焊设备的工作效率，在工业生产中有着深远的意义。

第三部分：项目方案

下面我们具体介绍一下本项目组计划执行的是什么样的实验：

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实验类型：使用控制变量法的探究性实验。

实验目的：探究多组变量对于超声波促进流体填缝作用的影响程度；研究超声波作用与流体并促进其填缝的机理所在；给出定性分析结论和定量关系。

实验器材：水槽、超声波发生器、不同口径和规格的玻璃管、水、甘油、酒精、酯类等多组试剂、声强测量仪、橡皮管、U型管、染色剂、试管架、摄像机等。

实验中的变量控制：

研究以下变量对实验结果的影响：玻璃管口径、超声波作用的位置、使用的液体类型、玻璃管内外气压是否相等（玻璃管是否是双通的）、超声波的振幅、水槽中液体的深度（玻璃管浸入水槽的深度）。初步确定这些变量，随着项目的开展和深入，我们在讨论中将会加入更多的研究变量。

实验简单步骤：

在控制了某一组的变量之后，我们用超声波发生器作用于水槽中的液体，同时使用摄像机拍摄下液面上升的全过程，通过影像测量出液面上升的平均速度并测量液面上升的高度。借助U型管等工具测量容器内的压力。记录下所得到的数据用以分析。

实验的研讨分析：

我们打算使用小组成员和导师共同探讨的形式来完成这一步骤，具体而言就是关于超声波作用流体的机理先做出一个猜想（例如说我们认为超声波作用下在玻璃管内外形成了气压差），再针对这个猜想设计下一组实验（同时使用双通和单通的两种玻璃管实验）。在不断地猜想和否定中接近正确的结论，在此基础上研究实验数据之间的定量关系从而达成最终目的。

第四部分：项目实施进展情况以及初步成果 首先说明一下目前进行过的实验：

实验使用的玻璃管（表格单位：mm）

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实验目的：探究玻璃管管壁厚度和填缝增幅程度的关系

控制不变的参量：水槽中的水量，玻璃管插入水槽的深度（6.5cm），玻璃管在水平面的坐标位置 实验结果：

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实验目的：研究水槽内水量和超声填缝之间的关系

控制不变的参量：玻璃管插入深度、玻璃管在水平面上的坐标位置、玻璃管内外径（即使用某一特定规格的玻璃管并保持不变） 本实验使用的是5号管。 实验结果：

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实验目的：探究玻璃管插入水面深度与填缝作用之间的关系 同样地，本实验中控制其余参量不变。 实验结果：

第三次实验

实验目的：对于造成最明显现象的水平面位置进行一个初步的探究

实验结果：找到了某一点，其在一定的纵向方向下，靠近池壁约3/8长度处将发生最为明显的填缝现象。

项目进行到目前为止我们的进度状况简单介绍如下：

第一，我们的项目目前仍然停留在定性阶段，计划下一步对仪器进行改进以提高测量精度，从而能够进入定量阶段。

第二，目前我们一共针对不同的变量进行过四次（其中一次为补充性质的实验），对于

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超声波作用下的流体填缝作用我们已经总结出以下结论：

1.超声波的发生与流体填缝行为的开始之间存在明显的时间先后顺序。

2.在其它参量一定的情况下，更厚的玻璃管壁厚将意味着填缝行为的弱化。

3.水槽中的水量越多，填缝行为越不明显，插入深度的增加则会使现象更加明显（但是这一作用是否是单调的有待于进一步验证）。

4.大致找到了一个水平面位置使得其它参量不变的条件下填缝行为最为明显，下一步将要探究这一位置与超声波声源之间的严格位置关系，得到规律性的结论。

第五部分：项目的特色以及创新之处

目前本实验中的创新之处在于我们的小组对于实验器材进行的改进：其一，加入了甲基橙指示剂使得实验现象更加方便观察；其二，实验仪器原本不支持定量测量，我们对设备进行了改造，增加了一组刻度（但是目前这组刻度只能满足定性实验的精度要求，下一步还需要再改进）。本项目相对而言一个比较大的优势就是成本较低，进行起来比较方便。 第六部分：项目进行中的收获与体会

我们在进行这组实验的过程中，小组成员进行过激烈的讨论乃至争论，这一过程使我们感受到在真正的科研过程中集思广益的重要性。虽然原始的实验器材相对而言是有一点简陋的，但是我们可以开动自己的脑筋对它进行改进，从中我们一定程度地体会到了攻克难题的过程。虽然这一实验距离真正的科研实验还是有不小的差距的，但是在项目执行的过程当中我们多少还是有些体会的。相信这一过程对于我们以后的求学、工作、研究都有所裨益。 第七部分：实验经费使用状况

项目开题时申请经费额度为2000元，目前使用状况如下：

6.00元 甲基橙指示剂

35.00元 铁架台

在下一阶段的实验中有可能有其它在经费额度内的开销。

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第二篇：福建省级大学生创新创业训练计划(创业训练类)项目中期检查报告

附件2：

福建省级大学生创新创业训练计划（创业训练类）项目中期检查报告

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