实验-1.3 铝合金金相组织的检验.doc

材料工程基础综合实验 实验 1.3 铝合金金相组织的检验1.3 铝合金金相组织的检验本次实验每位同学需要制备、显示一个样品，此样品是同学自己在之前的实践教学环节过程中镶嵌的。请根据之前的记录，确认自己制备样品的工艺。样品涉及4种工艺，参看下表：工艺编号说明铸造状态1每位同学样品制备合格后，除了观察自己的样品，还需要观察其他同学制备的其他3种工艺的样品。固溶处理2固溶处理+轧制3固溶处理+轧制+时效4样品制备、组织显示提示：每一位同学寻找、领取属于自己的样品后，根据光学技术实验平台中对于金相样品制备的学习，按照金相样品制备的一般要求进行。磨光过程经历200、400、600、800等四种规格的水砂纸，然后抛光；随后，显微组织蚀刻。这一过程，实际上大家已经有过经验。下面的小字体提示，仅作为帮助：技巧小贴示：为了消除切割造成的影响，在第一道粗砂纸上暴露出完整样品截面后，继续减薄0.5mm。由于铝合金比较软，在样品制备过程中相应地请注意样品与砂纸之间接触时的黏着感，掌握控制样品平衡的技巧。最初向下用力不要过大，有经验后再逐步加大接触的力度。800号砂纸磨光时，在基本完成前，可以水流加大、用力减轻，近似于漂浮在砂纸上，这样，可以减少砂粒嵌入的机会，减轻样品表面内部损伤层的厚度。同时，样品上应当保持一个方向的划痕。在整个制备过程中，样品的倒角一定要始终保持，特别是抛光阶段。为了保证样品在磨光过程中尽量不出现歪斜，请按照下面示意的实线磨削方向进行磨光操作，避免沿虚线示意的方向进行。 铸锭、固溶处理样品的磨光方向 轧制、轧制时效样品的磨光方向样品制备的要点： A 缩短在砂纸上停留的时间（包括全过程及每次接触） B 挡水盘距离盘面1cm，请节约用水 C 样品抛光前必须在砂纸上修出倒角 D 抛光膏的使用原则是微量、多次；注水少量、恰当 E 抛光时，用力避免过大，应当适中，可以任意方向抛光样品蚀刻方法请注意：为了保证腐蚀效果，样品避免放置在腐蚀液中长时间不动，应当每隔2030秒钟移动、按动（在脱脂棉上），以保证金属面所接触腐蚀液的效力。同时，样品表面倾斜放置，保证腐蚀产生的气泡顺利溢出。实验涉及到的设备、耗材、器具：M-2型预磨机，P-2型抛光机，帆船牌水砂纸，海军尼，金刚石抛光膏（2.5W），培养皿，脱脂棉，不锈钢镊子，蚀刻剂，吸水纸以及金相显微镜（CK40M）。每一位同学样品制备完毕后，请清理自己的工作环境，包括：预磨机、抛光机、剪切砂纸的地方，（用抹布清理工作台面，不允许将任何废弃物往地面丢弃、将抛光用水瓶注满水）。蚀刻剂采用HF1.0%、HCl1.5%、HNO32.5%、水95%的混合试剂1；根据工艺不同，腐蚀时间为15分钟。注意安全！磨光、抛光，以及组织蚀刻在441；样品腐蚀后，经教师检查无误，去第一实验楼421实验室进行显微镜观察、手工记录。注意观察、记录其他同学的样品。实验报告的建议：请带好HB铅笔以及实验报告纸（可以预先画好4个直径30mm的圆圈）。1. 观察各种工艺下的样品以及显微组织图片，分析各种工艺处理后，形成的显微组织的特点、原因（注意放大倍数的影响）。这部分是本实验的重点所在。下面列出正常4种工艺2的金相组织图片；为了分析的方便，同一样品采集有不同放大倍数的图片。 图1 铸造组织50 图2 铸造组织500 图3 固溶处理组织50 图4 固溶处理组织500 图7 轧制、轧制时效 50 图8 Al-Cu局部相图说明：轧制与轧制+时效样品的显微组织类似。相图中的相，是指CuAl2。铝合金可分为铸造铝合金、变形铝合金；变形铝合金还可以再分为不能热处理强化铝合金（防锈铝）和可热处理强化铝合金（硬铝、超硬铝、锻铝）。硬铝中研究最为透彻的是4%Cu-Al合金3。金相检验，其观测研究的材料组织结构的代表性尺度范围为10-9-10-2m 数量级，主要反映和表征构成材料的相和组织组成物、晶粒（亦包括可能存在的亚晶）、非金属夹杂物乃至某些晶体缺陷（例如位错）的数量、形貌、大小、分布、取向、空间排布状态等4。2. 分析、总结同学自己在样品制备、组织显示过程中的收获、问题。3. 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（本部分内容也可以出现于实验1.4的分析部分）。这部分是1.3、1.4两个实验环节的衔接重点。铸造试样中存在成分偏析，显微组织是如何表现出来的？固溶处理的显微组织形貌的基本特征是什么？那么，铸态、固溶处理（强化）性能上的差异如何？另外，轧制、轧制时效样品，在光学显微镜的观察下，组织基本没有区别，但是，力学性能上应当表现出明显的差异，分析其原因。这需要涉及形变强化、时效强化的理论知识。分析各工艺是否有可以改进的地方。参考资料：1 GB/T 3246.1-2000，变形铝及铝合金制品显微组织检验方法S2 轻金属材料加工手册编写组，轻金属材料加工手册上册M北京：冶金工业出版社，1979.3 崔崑钢铁材料及有色金属材料M北京：机械工业出版社，1981.4 刘国权，刘胜新，黄启今等金相学和材料显微组织定量分析技术J中国体视学与图像分析，2002，7（4）：248-251.LY12的热处理工艺制度2：淬火温度：496504；人工时效温度：185195，612小时。过烧危险温度：507。LY12的熔铸、轧制、挤压、锻造温度（）范围2：熔炼温度：70075