铝合金金相观察实验

铝合金金相观察实验

一、实验过程

1.浇铸

坩埚炉

熔炼铝合金的材料包括金属炉料，助剂和辅助材料

1）根据配比计算，配置炉料，并将配制好的炉料充分预热；

2）将定量的铝及全部硅装炉，随着硅的熔化，分批将剩余铝锭加入熔炉，并充分搅拌，至全部熔化；

3）在700℃左右（680~710℃）加入精炼剂，进行除气精炼处理，扒渣后浇锭4）选用需要的锭模，将合金液体注入其中

5）根据锭模，确定冷却时间，及时开模，取出铸件

6）取出铸件后，观察铸件是否合格，若有缺陷，应采取措施解决，直至合格为止

铸件毛坯

2.切割

实验过程中，首先取出铸造好的样品，呈圆柱形，直径约12~15 mm，根据实验的需要大概需要切下与直径相当长度的样品

切割机

内部构造3.镶嵌

镶嵌机

1）将待镶嵌的样品置于样品台上，按“下降”按钮时样品台下降至镶嵌机最低部。

2）向槽内加入1勺左右镶嵌粉粉末，旋上盖子，设置好镶嵌参数，按动开始按钮开始镶嵌操作。

4.磨光

主要参数有：1号、2号、3号、4号磨光盘设置压力22N，5号磨盘设置压力44N，平均每个盘进行磨光操作3－4分钟，其中平均30秒左右加一次水或抛光液。样品光亮如镜，但由于浇注的材料反复使用本身质量问题等原因，稍有划痕。但不影响后续观察

普通的磨光机器（当然与我们实验所用设备无法相比）

5.观察

Nikon EPIPHOT 300 光学显微镜

OLYMPUS—CK40M光学显微镜

将抛光后的试样，选择合适的浸蚀剂，利用化学浸蚀法，使各组织间、晶界和晶内产生一定的衬度，金属组织得以显示

使用Nikon EPIPHOT 300电子显微镜观察组织结构

使用OLYMPUS—CK40M光学显微镜成像拍摄组织图片

二、讨论题：

1.同样是共晶成分，为什么精砂，精金，变金的显微组织不同，为什么？

金属模散热快，快速冷却，结晶迅速细密均匀。砂模……变质处理……

照片有点地方拍出来糊的原因：没有水平放置

最后稍微分析一下

铝－硅合金机械性能的关系

a－砂型铸件

b－金属型铸件

c－高硅含量铸件

2.为什么Si呈黑色，Al呈白色？为什么显微组织观察是白色多边形为晶粒，黑色网状为晶界？化学浸蚀在此过程中起了什么作用？

答：对于单相合金与两相合金，所采取的浸蚀原理是不同的。纯金属与单相合金的浸蚀是一个化学溶解过程，而两相合金的浸蚀主要是电化学浸蚀过程。不同的相由于成分、结构的不同，具有不同的电极电位，在浸蚀液中形成了许多对微小的局部电池，Si具有较高的电极电位为阳极，浸蚀时发生溶解变得低洼粗糙，Al具有正电位为阴极基本不受浸蚀。所以Si在光学显微镜下呈现黑色，而Al 呈现白色。

另外，白色多边形为晶粒，黑色网状为晶界的产生机制，同单相合金显微成像的原理相同。当抛光后的试样与浸蚀剂接触时，首先抛光面上的形变扰动层被溶解掉，这是显微组织没有任何的显露。接着是对晶界的化学溶解，在晶界上的原子排列规律性较差，因而快速被腐蚀掉形成凹沟，这是合金显示多边形晶粒。随后进行晶粒本身溶解，由于每个晶粒溶解速度的不同，浸蚀后每粒晶粒都按照原子排列最密的面露出表面，在垂直光线的照射下显示出明暗不同的晶粒。所以，有凹沟的晶界呈现黑色，而后浸蚀的晶粒呈现白色。