鋁合金顯微組織及斷口分析論文-全文預(yù)覽
【正文】 可分別測量出圖32b和32c中矩形方框中所標(biāo)注的二次枝晶間距為：。由于變質(zhì)后共晶硅形態(tài)的改變，可使得合金性能有所提高。共晶Si呈灰色針狀雜亂無章地分布在αAl鋁基體晶界上(如圖32a中方框內(nèi))，當(dāng)裂紋擴(kuò)展遇到與裂紋前進(jìn)方向相異的共晶硅粒子時(shí)，將截?cái)喙簿Ч枇Ｗ?，使硅粒子發(fā)生斷裂[23]，即穿晶斷裂。 對顯微組織的觀察主要觀察鋁合金中αAl基體（如圖32a和圖33b、圖33c、圖33d中A）形態(tài)和共晶Si相形態(tài)、大小。所取K模（如圖31）分為精煉前、精煉后、過濾前和過濾后的鋁液澆鑄的，粗略地觀察和分析鋁水純凈度以及精煉、除氣和過濾效果。表格如下： 各階段K值級別K值級別10ABCDEF其中，對于澆包A級為合格，靜置爐B級合格，和料爐E級合格。 對斷口形貌的觀察1）肉眼觀察：對于K模，主要是用來檢查鋁液純凈度的。如圖24所示，即畫一條平行于一次枝晶的線和若干條平行于二次枝晶臂且垂直于一次枝晶的線，通過測量各條平行線的間距大小并取平均值來計(jì)算二次枝晶的平均間距。對共晶Si相晶粒大小的測量首先要選定具有代表性的或顆粒便于測量的晶粒，要對不同處理的晶粒（如變質(zhì)的與未變質(zhì)的）進(jìn)行觀察。利用顯微鏡對所有試樣進(jìn)行顯微組織觀察和斷口缺陷分析后可獲得顯微組織圖像和斷口缺陷圖像。%氫氟酸水溶液(+蒸餾水100mL)，浸蝕時(shí)間為10s15s。拋光過程也分三步：粗拋、中拋和細(xì)拋，拋光時(shí)不噴水，有對應(yīng)的拋光液。要求每次要覆蓋上次的磨痕，磨完后要清洗掉砂紙上的殘留。2）磨樣：磨光過程是試樣制備最重要的階段，除使試樣表面平整外，主要是使組織損傷層減少到最低程度。金相試樣的制取是十分關(guān)鍵的一步[18]，若制備不當(dāng)，則可能出現(xiàn)假象，從而得出錯(cuò)誤的結(jié)論[19]。圖23 長柄樣勺2)爐外取樣：爐外取樣與爐內(nèi)取樣大致相同，但用短柄樣勺（圖242）取樣。表22 1爐參數(shù)表階段 時(shí)間 取樣溫度熔煉 8 h 724℃精煉 737℃噴吹 699℃過濾 693℃表23 3爐和4爐參數(shù)表階段 時(shí)間 取樣溫度3爐熔煉 8 h 747℃3爐精煉 737℃4爐熔煉 702℃4爐精煉 699℃1)爐內(nèi)取樣：爐內(nèi)取樣用長柄樣勺（如圖23），取樣前先給樣勺和模具刷一層涂料并烘烤干燥，保證樣勺和模具干凈。因此實(shí)驗(yàn)主要分三個(gè)步驟：1)試樣的選取；2)金相試樣的制備；3)觀察記錄。鋁錠的冷卻是通過噴水冷卻的，分三段冷卻。CFF泡沫陶瓷過濾裝置可以有效除去直徑大于20um的夾渣物，過濾效率可達(dá)75%。精煉氣體可以是氮?dú)猓部梢允堑獨(dú)馀c氯氣的混合氣體。. 4 單線除氣和單線過濾鋁液出和料爐后先進(jìn)行在線除氣，在經(jīng)過過濾，之后進(jìn)入結(jié)晶器開始連鑄。．3 保溫、扒渣和放料精煉結(jié)束后保溫一段時(shí)間（一般在10min15min），待溫度均勻后開始扒渣。 （%）Si Ti Mg Fe Cu Mn Zn P ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ 痕跡 精煉加料后為了快速均勻成分和溫度，在和料爐中進(jìn)行電磁攪拌。詳細(xì)工藝過程如下。該廠有四個(gè)和料爐，每爐裝料量為30t，從南到北分別為1爐、2爐、3爐和4爐。2）用掃描電鏡觀察鋁合金斷口形貌，并研究其斷裂過程及機(jī)理。首先是取樣：包括用長柄樣勺從和料爐鋁液、用短柄樣勺從爐外取樣以及取成品樣，將取到的熔液倒入樣餅?zāi)：蚄模得到樣餅和K模試樣，用上述取樣方法選取不同工藝參數(shù)、不同生產(chǎn)階段的試樣。若共晶Si呈灰色針狀和片狀，雜亂無章地分布在αAl鋁基體上，用光學(xué)顯微鏡可以看到鑄造過程中的鑄造縮孔、鑄造氣孔、氧化膜等缺陷。A356鋁合金內(nèi)部缺陷主要有偏析、縮松、縮孔、氣孔、針孔、非金屬夾雜和夾渣、金屬夾雜、氧化鋁膜、白點(diǎn)等。室溫下的組織為初生αAl、（αAl＋Si）共晶和Mg2Si。A356合金處于αAl＋Mg2Si＋Si三元共晶系內(nèi)，其平衡組織為初生αAl＋（αAl＋Si）共晶＋Mg2Si。但關(guān)于該合金的微觀組織及其斷口分析研究較少，研究內(nèi)容深但不夠綜合，每篇論文多研究其部分缺陷，斷口的獲得多為拉伸端口。這些缺陷對構(gòu)件的力學(xué)性能影響較大，如含1%體積分?jǐn)?shù)的空隙將導(dǎo)致其疲勞50%，疲勞極限降20%[89]。目 錄1 緒論 1 1 對顯微組織及斷口缺陷的理論分析 1 3 32 實(shí)驗(yàn)過程 3 生產(chǎn)工藝 42． 加料 4 精煉 4．3 保溫、扒渣和放料 4. 4 單線除氣和單線過濾 5. 5連鑄 6 實(shí)驗(yàn)過程 6. 1 試樣的選取 6 金相試樣的制取 8 用顯微鏡觀察 9 觀察方法 10 10 對斷口形貌的觀察 113 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 11 11 金相試樣的觀察及分析 12 對顯微組織的觀察 12 斷口缺陷 15結(jié)論 23致謝 24參考文獻(xiàn) 25附錄 2730 / 321 緒論隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展以及現(xiàn)代工業(yè)的需求，作為21世紀(jì)三大支柱產(chǎn)業(yè)的材料科學(xué)正朝著高比強(qiáng)度，高強(qiáng)高韌等綜合性能等方向發(fā)展。然而，由于其凝固收縮，同時(shí)在熔融狀態(tài)下很容易溶入氫，因此鑄造鋁合金不可避免地包含一定數(shù)量的缺陷，比如空隙、氧化物、孔洞和非金屬夾雜物等[57]。另外，通過顯微組織和斷口分析所得到的結(jié)果可以分析這些缺陷產(chǎn)生的原因，研究斷裂機(jī)理，比結(jié)合工藝過程分析缺陷產(chǎn)生的原因，從而對改進(jìn)工藝提出一定的有效措施，確定較好的生產(chǎn)工藝，以提高鋁合金鑄錠的性能。A356合金是一個(gè)典型的AlSiMg系三元合金，它是AlSi二元合金中添加鎂、形成強(qiáng)化相Mg2Si，通過熱處理來顯著提高合金的時(shí)效強(qiáng)化能力，改善合金的力學(xué)性能。凝固后鋁固溶體含有Si和Mg元素，在繼續(xù)冷卻過程中析出Si和Mg2Si(如圖11)。一般來說，鑄造缺陷對構(gòu)件的抗拉強(qiáng)度影響較小，但較顯著影響構(gòu)件的伸長率[14]。由于以上因素的影響，A356鋁合
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