材科實驗一金相分析-資料下載頁
2025-06-29 14:23本頁面
【正文】 、實驗步驟 熔化將適量碎鋁塊加入干燥空陶瓷容器中，置于加熱爐，850186。C加熱20min。 澆鑄甲負責打開爐門，乙將盛有鋁液的容器以坩堝鉗取出，迅速澆鑄入置于砂箱內(nèi)的石墨模，讓鋁錠在空氣中凝固成鋁錠，這就是通常所說的空冷，樣品會在凝固的過程中形成縮孔。待鋁冷卻定型后，丙以坩堝鉗將石墨模放倒并倒出其中鋁錠。將鋁錠以坩堝鉗夾起，迅速投入水中，片刻后取出，得到成品。 制樣取出冷卻后的鋁錠，將其固定在桌沿上，以鋼鋸將其縱剖為兩半，選取剖面較清晰（若兩半不太對稱，應(yīng)選取其中較大塊進行打磨，把握較穩(wěn)不易飛出）的一面以200紙打磨，直至剖面平整無明顯劃痕。將剖面清理干凈，以竹鑷夾脫脂棉蘸取腐蝕液（質(zhì)量比為1：9的CuCl2溶液）擦拭剖面腐蝕，直至可看見晶粒組織，用清水沖洗并用干凈脫脂棉用力擦去剖面腐蝕物及殘渣。用數(shù)碼相機進行常規(guī)拍照。 注意事項及操作要點i. 融化后迅速取出澆注，注意澆注的時候不要貼壁澆注，盡量從中間倒入液體。ii. 整個澆注過程中操作的同學(xué)要穿好長衣長褲，帶好手套，做好充分的防護工作，注意安全。iii. 在鋸樣之前先用鉛筆在鋁錠表面畫上中心分割線，并保證切割時盡量沿著分割線切割，以得到較好的平面。iv. 為防止由于鋸條與鋁錠之間的摩擦，導(dǎo)致鋁錠溫度升高，在鋸樣的過程中旁邊同學(xué)需要輔助澆少量水進行冷卻。四、實驗結(jié)果及分析討論 實驗結(jié)果所得樣品剖面以常規(guī)數(shù)碼相機拍照如下圖，激冷層的表面細晶區(qū)可見但不明顯，同時可清晰見到柱狀晶區(qū)與等軸晶區(qū)。圖8 鋁錠剖面照片 分析與討論本實驗獲得的樣品可以看到三個晶區(qū)，它們的形成原因和過程如下： 細晶區(qū)位于鑄錠的外殼層，由細小晶粒（枝晶）組成。將液態(tài)鋁倒入模具結(jié)晶剛開始時，由于模具溫度較低形成較大的過冷度，同時模具壁和金屬摩擦以及液體金屬的激烈騷動，于是靠近模具壁大量形核，又由于壁不光滑，晶粒長大時各枝晶主軸很快彼此接觸并不再長大，所以晶粒尺寸不大，形成細晶區(qū)。 柱狀晶區(qū)隨著外殼層的形成，液態(tài)鋁冷卻作用減緩，只有處于結(jié)晶前沿的一層液態(tài)鋁才是過冷的。這個區(qū)域可以結(jié)晶但是一般不會形成新的結(jié)晶核，而是以外殼層內(nèi)壁原有的晶粒為基礎(chǔ)進行生長。同時由于散熱是沿著垂直于模具壁的方向進行而每個晶粒的長大又受到四周正在成長的晶體的限制，因此結(jié)晶只能沿著垂直于模具壁的方向由外向內(nèi)生長，結(jié)果形成了柱狀晶區(qū)。隨著柱狀晶的生長，散熱越來越慢而柱狀晶前沿的溫度又由于潛熱放出而升高，這樣整個截面的溫度均勻。當剩余液態(tài)金屬都過冷到熔點以下時，就會在整個殘余的液態(tài)鋁金屬中同時形核而進行結(jié)晶。由于中心的散熱沒有方向性，從而形成許多位向不同的等軸晶區(qū)。在這種情況下，鑄錠的中心區(qū)就形成了比較粗大的等軸晶區(qū)。 影響金屬鑄錠成型的因素 影響鑄錠組織的因素很多，如澆鑄溫度，鑄模的壁厚及形狀，鑄模溫度，鑄錠大小，鑄造方法以及是否加有晶粒細化劑等，因此要想獲得某種所需要的凝固組織可按以下幾種方法選擇：a) 采用金屬模及增加壁厚，可使液態(tài)金屬獲得較大的冷卻速度，造成大的內(nèi)外溫差，有利于柱狀晶的發(fā)展，有時在中心區(qū)域尚未形核時，柱狀晶就已發(fā)展到鑄錠中心，從而沒有中心等軸晶帶，只有激冷與柱狀晶兩個帶。b) 澆鑄溫度越高，內(nèi)外溫度越大，冷凝時間越長，將有利于柱狀晶的發(fā)展。c) 加入一定晶粒細化劑，可促進非均勻形核，有利于得到細小的等軸晶粒。但如液態(tài)金屬過熱程度太大，將會使非自發(fā)核心數(shù)目減少，易得到較粗大的柱狀晶。d) 機械震動，磁場攪拌，超聲波處理等，可促進形核，減弱柱狀晶的發(fā)展。五、鋁錠鑄造總結(jié) 鋁錠鑄造，工藝不多，但是每一步都是真正的動手實踐。膽大心細并且敢于創(chuàng)新突破最為重要。一步將鋁錠從高溫爐中拿出，倒在模具中，等待冷卻，也要五個組員分別承擔不同的任務(wù)，即是一種對大家的安全的負責，每人各負責一塊，就會注意每一個細節(jié)，把握好每一個環(huán)節(jié)；同時也是一種團隊的鍛煉，需要每一個人協(xié)調(diào)配合。大學(xué)中的理論知識，總是面臨著空洞的特色，長期以往，對學(xué)習必然不好。而作為材料人，說的通俗一些，就是以冶金的高級發(fā)展。而鑄錠應(yīng)該算得上最基本的材料常識了，從鑄錠開始，一系列的工藝開始應(yīng)用在金屬上。金屬要按人的意志成為各式各樣的性狀，呈現(xiàn)各種性能，就需要借助高溫增加其能量，使其形變與摻雜都成為可能。在鋸開鋁錠時，各個組的鋸開鋁錠時間差異特別大，這其中反映出來的不只是熟練度，還有很多的常識知識。從小在教科書里就教導(dǎo)的鋸口相對于刀的特殊性能，卻只知道鋸口，而什么是鋸口，至少在大學(xué)本年級中知道鋸口的不超過十個人。駁過口的鋸片才稱得上鋸片，那樣的口才是鋸口，效率顯著提升。在操作臺中有許多鋸片，然而只有一片生銹的駁過口的鋸片沒有人用，而亮堂堂的新鋸片卻已經(jīng)斷了許多，其它組用的鋸片也都是新鋸片。即使建議過好多次用駁口鋸片，然而全部都因為鋸片生銹而不愿使用。本來平均計劃的15min完成的鋸鋁錠，卻沒有幾組沒超過30min，45min的也不少。本組比較值得驕傲的，應(yīng)該就算是鋸鋁錠的表現(xiàn)了。5min不到就鋸開了鋁錠，不僅僅是靠力氣與用生銹的駁口鋸片的運氣因素，更多的是常識吧！從生活中發(fā)現(xiàn)蘊含的科學(xué)道理，探清科學(xué)道理的現(xiàn)實運用，不僅僅有利于生活，對于學(xué)習更是有益?？粗延薪滩闹械匿X錠鑄錠圖，對照自己澆鑄的鋁錠。看到的不只是幾個金相區(qū)，回想著澆鑄的過程，原理也就一目了然。如果說實踐是檢驗真理的唯一標準，那么實驗就是檢驗知識的最佳途徑。 15 / 1
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