同济大学航空材料实验报告

1、航空材料实验报告姓名： 学号：1153342专业：航空航天类几种航空材料金相制备和观察一 实验原理：1、金相学：金相学是一门使用显微镜研究金属及合金内部组织的学科。广义的金相学与金属学相似。金相学主要研究的是金属及合金因化学成分、冷凝、压延、焊接、热处理等所引起的内部组织改变及其对物理、化学和力学性能的影响1。随着新材料的不断出现，目前金相学的研究范围已经不仅限于金属与合金2。金相学的研究对材料评价和故障分析有重要的意义。实验简单流程图待测金属材料切割好的金属块镜面金属块金相图打磨、抛光化学腐蚀、显微镜下观察2、实验材料：1）Q235A:力学性能：Q代表材料的屈服强度，即235MPa. 抗拉强

2、度：375-460MPa化学组成：其成份为：C 0.14-0.22 Mn0.30-0.65 Si 0.3 S 0.05 P 0.045工程应用：一般在热轧状态下使用，用其轧制的型钢、钢筋、钢板、钢管可用于制造各种焊接结构件、桥梁及一般不重要的机器零件，如螺栓、拉杆、铆钉、套环和连杆等。2）45号钢力学性能：抗拉强度：不小于600Mpa ；屈服强度：不小于355Mpa化学组成：含碳(C)量是0.420.50%,Si含量为0.170.37%,Mn含量0.500.80%,Cr含量0.25%,Ni含量0.30%， Cu含量0.25%工程应用：45号钢为 优质碳素结构用钢，硬度不高易切削加工，模具中常用

3、来做模板，梢子，导柱等，但须热处理。3）30CrMnSi合金钢力学性能：抗拉强度：1100MPa 屈服强度：800MPa化学组成：质量分数（%）：C：0.270.34 Si：0.901.20 Mn：0.801.10 Cr：0.801.10工程应用：属于合金结构钢，多用于制造高负荷、高速的各种重要零件，如齿轮、轴、离合器、链轮、砂轮轴、轴套、螺栓、螺母等，也用于制造耐磨、工作温度不高的零件，变载荷的焊接构件，如高压鼓风机的叶片、阀板以及非腐蚀性管道管子。二、实验目的1 初步掌握金属材料的金相实验的制作方法2 使用光学显微镜观察金相，通过与标准图样比对完成对金属材料的确认，并加深对金相的理解三、实

4、验仪器设备和材料1 光学显微镜2 磨抛机3 数码照相机4 聚酯，固化剂，促进剂，粗中细三种水砂纸，金刚石抛光剂，硝酸，工业酒精，木夹，吸管，玻璃容器，剪刀，吹风机。5 丙酮清洗剂四、实验流程1）金属镶嵌块制作的主要过程1、被测金属块制作：将不同的金属原材料切割成小块规整的材料，切割时用水冷却，保证被测表面不得有烧伤。2、小金属块待测表面处理：用锉刀锉平尽可能使被测面光滑平整。3、镶嵌块制作：准备适量的聚酯？加促进剂（蓝色）加入固化剂（白色）搅拌均匀静置2到4分钟4、将小金属块待测表面朝下放入橡胶模具中，浇入静置后的聚酯，待固化后取出，固化时间大约为5-6小时2）、金属镶嵌块的磨抛和腐蚀过程1、

5、镶嵌块的磨、抛：使用磨抛两用机，先后用粗、中、细水砂纸磨光，在喷有适量金刚石抛光剂的绒布上抛光，直至将露出的金属表面磨抛成镜面后，用清水冲洗待用。2、腐蚀液配制：腐蚀：工业酒精加硝酸（工业酒精/硝酸=100/4 重量比）用夹子夹住镶嵌块，只腐蚀镜面，全程用表计时，时间依据材料而定，不同材料腐蚀的时间不一样。3、腐蚀结束后用清水和酒精冲洗，再用吹风机吹干。3）、金属镶嵌块图片及金相图光学显微镜参数：目镜X20，物镜X40，即放大800倍，通过耐心地调焦、对光，等图像清晰后摄影。 图1(拍照得到的金相图)图2（标准图样）五、结果分析：经过比对标准图样，确认材料是Q235A六、注意事项1. 、聚酯要

6、先和促进剂混合均匀了再加入固化剂，否则会发生剧烈的反应，并放出毒气。2、打磨，抛光的过程：由于金属表面很容易被磨成多面体，很多小组在打磨的时候都太急，针对这样的情况，应该用粗砂纸打磨再继续进行磨抛。在打磨过程中一定要注意确保金属镶嵌块的水平，手拿稳金属块，稍微向下用力即可，不要经常更换位置，才能保证把金属磨平。3、用腐蚀液抛光的时候一定要注意安全，腐蚀完毕拿去冲洗的过程中小心不要把酸液溅出来。4、腐蚀的时候要先咨询指导老师，该腐蚀多久，老师第一次给出的时间是2分15秒，但是显微镜下的观察并不理想。于是我们有重新磨抛、腐蚀。这次老师给出的时间比上次短了几秒，然后成功的观察到了金相图。后来我们分析

7、原因，认为在把金属镶嵌块从酸液中取出到清水池边这段时间里金属也是受腐蚀的，所以老师第二次才会减去洗掉酸液路上的时间。七、实验收获 通过本次航空材料实验，我们学到了金相的相关知识。铁素体在显微镜下是白亮片或者块状，而渗碳体是先暗黑片状。最后通过对三种不同材料的金相图对比，发现Q235A图像明显比其他的两种式样暗黑片少。这也说明了Q235中含有杂质较少。因此各方面的性能也不如后两种材料。 在整个实验尤其是磨抛过程中，一定要沉下心来，脚踏实地的去操作。端正自己的学习态度，严格要求自己，不得马虎。另外，我们将目光仅仅局限于自己的实验，认真观察其他组同学的操作，取其精华去其糟粕，争取用最快的时间完成实验

8、。真空袋法成型工艺一、 实验目的1、 初步了解复合材料成型法之一的真空袋法成型工艺2、 基本掌握真空袋法成型工艺的操作方法二、 实验原理:真空袋法又称布袋压法，用于制造应用于风能、航空的紧实坚固的复合材料部件，它通过抽真空的方式使袋内复合材料坯件受到均匀压力来制备复合材料制件的一种成型方法。真空袋材料通常使用聚酰胺、聚酯等薄膜或其他柔性材料制成。真空袋压法也可和其他工艺配合使用，如真空灌注和手糊成型。三、 实验器材1、 真空泵2、 碳纤维布3、 红色脱模布、白色模布、吸胶毡、透明薄膜4、 环氧树脂、固化剂、促进剂5、 尼龙管、导流管6、 剪刀、双面胶、胶布四、 实验步骤1、 清理玻璃板2、 固

9、定好用以抽取空气的尼龙管3、 从下往上，一次铺上白色脱模布、吸胶毡、白色脱模布、红色脱模布、碳纤维材料、红色脱模布、白色脱模布、吸胶毡4、 在玻璃板的四周贴上密封胶条5、 用胶带把尼龙管和导流管连接起来，并固定住，盖上真空袋6、 将密封胶条的胶布撕下，仔细地将真空袋的四周与密封胶条紧密无缝地贴合，使整个真空袋完全密封7、 将尼龙管的外端用布条束紧，开启真空泵，通过声音和真空袋的外形检查真空袋是否漏气。如果有漏气的地方，需要用手压实密封胶条。当气压调节阀指向-0.1MPa时，关闭真空泵，等待半个小时，若气压调节阀不再变化，说明真空袋密封性良好。图1（前期准备）8、 配制环氧树脂、固化剂及促进剂的

10、混合溶液，质量比为100：26： 89、 打开真空泵，将尼龙管的外端打开，伸入装有树脂的容器后在松手10、 让树脂缓慢地充满整个真空袋，等待树脂固化图2（树脂浸润）五、 注意事项1、 因为导流管上有很多孔缝，所以放置时一定要保持管子水平的铺在上面，不要把真空袋划破。2、 真空袋必须完全密封，因此密封时十分讲究方法。首先用玻璃片压住真空袋中央位置，撕密封胶带时要从中间处撕起，从中间向两端平铺。另外，在矩形边适当位置贴上突起的密封胶带，可减少真空袋的褶皱。3、 老师说树脂固化的时间大概是一个半小时，所以树脂配好后不能耽搁，树脂浸润碳纤维布的时间在保证质量的前提下也要尽可能短。4、 为了让树脂流速均

11、匀，导流管一定要和矩形的边平行，其一端伸到接近布的边界3到5厘米5、配制树脂时，一定要先让树脂和促进剂充分均匀之后才可以加固化剂，否则促进剂和固化剂之间会发生剧烈化学反应，并放出有毒气体。六、 实验心得1、 通过这次试验，我们初步了解了真空袋法的操作过程。老师给展示的成型板较厚，因为担心我们初次接触不清楚流程，让我们做的板子比较薄2、 制作过程中，最重要的是保证真空袋的密封性，所以操作时要认真听取老师的经验，操作也应十分小心，不要把锐利物比如剪刀之类的随意放在真空袋上。RTM成型工艺一、 实验目的掌握RTM成型工艺的操作方法二、 实验器材和材料1、 空气压缩机2、 储料罐3、 RTM模具4、

12、麻布、丙酮、聚酯、促进剂、固化剂、脱模剂5、 尼龙管、金属卡箍6、 扳手、秒表等图1（模具）三、 实验内容1、（1）、用丙酮清理储料罐、模具（2）、剪亚麻布200X140mm（六层）（3）、清理上下模具表面及各浇冒、喷脱模剂（4）、放入布料，布料的两端距模具浇冒口515mm（5）、用密封胶条粘在下模具内沿（6）、盖上盖，拧紧所有的螺栓，至少检查三遍（7）、用压缩空气检查密封后的模具、不得漏气2、制作（1）、分别把压缩空气出口与储料罐上端、储料罐下端与模具浇口、冒口与外界大气用尼龙管连接，除了冒口和大气的连接，其他连接必须用金属卡箍卡紧。（2）、把静置后的聚酯导入储料罐、并且盖上盖，注意罐体和罐

13、盖之间需用硅橡胶垫密封。（3）、紧固螺栓，确保密封。（4）、压缩空气压气至自动停止（大概0.8Mpa）（5）、将出气调压阀调至0.1Mpa，开启压缩空气出口阀压入聚酯。（6）、等模腔充满树脂，并且冒口有部分聚酯溢出时关闭压缩空气出气阀，将与储料罐连接的管子拔出，卸压。（7）、固化约34小时。图2（树脂进入腔模）3、卸模（1）、松开所有螺栓。（2）、拧紧卸模螺栓，使上下模分离，取出成品板（3）、取出多余的固化树脂，清理模具和储料罐四、 注意事项1、 丙酮有毒，使用时需小心。2、 亚麻布边角部分应该剪掉3、 螺栓一定要拧紧，扳手的使用有技巧，应好好研究。螺栓没拧紧会发生聚酯喷出等现象。4、 实验结

14、束后要及时将储物罐清理干净，否则聚酯在储物罐中固化会难以清理。五、 实验收获1、 RTM工艺也有很多种，实际生产中还可以采用一边通树脂、一边抽真空的手段，这样可以减少复合材料中的空隙。2、 理论上，加入的增强材料越多，板的力学性能越好。但是在实际操作中如果放入的纤维过多，模具难以密封好。因此，纤维含量是收到限制的。3、 RTM工艺所得到的板质量远不如热压工艺的好。这是由于热压板是在高压高温下得到的。因此空隙少，性能高。而且采用的树脂类型也不同，RTM采用的是聚酯，热压方法中采用的是酚醛树脂。复合材料力学性能测试-三点弯曲试验第八组一、 实验目的1、 测量亚麻纤维增强复合材料板的力学性能2、 加深对复合材料各向异性的理解3、 理解三点弯曲实验方法4、 学会万能试压机的使用方法二、 实验器材与材料1、 万能试验机与配套电子设备、分析软件2、 亚麻纤维式样图1（复合材料板破坏）三、 实验过程1、 将实验试样放到万能试验机上，注意使施压点距试样左右两端距离相等2、 手动调节使施压装置靠近试样3、 使用软件将力与位移清零，开始实验，加压运动速度为1.5mm/s4、 试样剧烈变形，并出现明显的分层后结束实验，导出实验数据四、 数据处理和分析1、 载荷-位移曲线2、 试样的基本尺寸和力学性能试样宽度b试样厚度h弯曲模量Ef弯曲强度fM跨度单位 mm