铝合金力学性能的测定.docx

铝合金力学性能的测定一、实验原理将压头（金刚石圆锥、钢球或硬质合金球）分两个步骤，在初试验力F0 和主试验力F1 先后作用下，压入试样表面，保持一定时间，卸除主试验力，保留初试验力，此时的压入深度为h2，在初试验力作用下的压入深度为 h0，它们之差e(h2h0)来表示压痕深度的永久增量。每压入0.002mm为一个洛氏硬度单位。洛氏硬度试验原理图如图1所示。图1 洛氏硬度试验原理图图2 洛氏硬度试样最小厚度关系图（用球压头试验（B、E、F、G、H和K标尺）二、实验要求1、样品测试面需要经过200号水砂纸磨光，以满足测试得粗糙度要求6。背面平整，测试面与背面没有明显歪斜；2、本次实验所用洛氏硬度仪为八分之一英寸的钢头压球（3.175mm），载荷为60kg，在压力的作用下保持5秒后，读出显示的数值，即为材料的洛氏硬度；3、两相邻压痕中心之间的距离至少应为压痕直径的4倍，并且不应小于2mm；4、任一压痕中心距离试样边缘的距离至少应为压痕直径的2.5倍，并且不应小于1mm三、实验仪器1、TH320全洛氏硬度计2、经不同工艺处理的铝合金试样四、实验数据及处理实验数据见下表：表 不同工艺处理过的合金的硬度：（单位HRH）工艺硬度1硬度2硬度3平均值铸态59.856.252.158.9固溶处理100.6100.8103.1104.8轧制100.9102.7101.4102.1180时效处理109.5110.5106.8112.2数据处理：第一点不计，测得每个试样的硬度平均值为：（单位HRH）工艺硬度铸态55.7固溶处理102.9轧制102.1180时效处理109.8五、思考题1、请结合力学性能测试结果，分析各种工艺组织的力学性能表现的原因。答：1、通过第1行和第2行的对比可发现，固溶处理后合金的硬度高于铸态试样的硬度。原因是固溶处理产生了固溶强化作用。固溶强化作用的实质是溶质原子（团）一定程度上阻止位错运动。Cu原子在Al中以置换固溶体形式存在，结合成CuAl2聚集在晶界或相界上，位错的通过是需要绕过或切过原子团，需要较大的能量。结合金相观察发现材料晶粒尺寸明显比铸态时大，且晶粒更加紧密有规则，而晶粒尺寸越大其硬度强度也越高，排列越紧密，形状越规则硬度越大。2、通过第2行和第3行的对比可发现，轧制状态的组织的硬度高于未经轧制的固溶处理组织的硬度。这是由加工硬化造成的。轧制使金属产生塑性变形，使内部钉扎，位错密度增加，位错间相互作用大，阻碍位错间相互运动。表现为强度、硬度增大。而在高倍镜下观察试样时也看到了明显的位错抬头，晶粒被轧制成纤维状，在与轧制相垂直方向上的硬度提高最大。3、通过第3行和第4行的对比可发现，时效状态的组织的硬度高于未经时效处理的轧制组织的硬度。时效过程中，铝铜合金逐渐由GP区过度到区，在此过程中分别会析出硬度越来越大的Cu(GP)和CuAl2。产生间隙固溶强化作用。但是本试样是经过180C的时效处理，时间不长，析出的相尺寸很小，所以在金相显微镜下观察不到。2、分析各工艺是否有可以改进的地方。答：铸态条件下，铝合金的硬度最低，经过轧制、固溶处理后，硬度显著提高，硬度最高的是经过时效处理后的铝合金。如果延