实验二十五 铝合金时效硬化曲线的测定
1 材料制备与加工实验指导书
材料制备与加工实验实验指导书目录实验1、铝合金时效硬化曲线的测定及其影响因素分析实验2、焊接工艺与焊缝组织检验实验4、热塑性塑料的挤出造粒和注射成型实验1、铝合金时效硬化曲线的测定及其影响因素分析一、实验目的1．掌握固溶淬火及时效处理的基本操作；2．了解时效温度和时效时间对时效强化效果的影响规律；3．了解固溶淬火工艺(淬火加热温度、保温时间及淬火速度等)对铝合金时效效果的影响；4．掌握金属材料最佳淬火温度的确定方法；5．加深对时效强化及其机制的理解。
二、实验原理从过饱和固溶体中析出第二相(沉淀相)或形成溶质原子聚集区以及亚稳定过渡相的过程称为脱溶或沉淀，它是一种扩散型相变。
发生这种转变的最基本条件是，合金在平衡状态图上有固溶度的变化，并且固溶度随温度降低而减少，如图2-1所示。
如果将C成分的合金自单相α固溶体状态缓慢冷却到固溶度线(MN)以下温度(如T3)保温时，β相将从α相固溶体中脱溶析出，α相的成分将沿固溶度线变化为平衡浓度C1，这种转变可表示为α(C)→α(C1)+β。
其中β为平衡相，它可以是端际固溶体，也可以是中间相，反应产物为(α+β)双相组织。
将这种双相组织加热到固溶度线以上某一温度(如T1)保温足够时间，β相将全部溶入α相中，然后再急冷到室温将获得单相过饱和的α固溶体。
这种处理称为固溶处理（淬火）。
图2-1 固溶处理与时效处理的工艺过程示意图然而过饱和的α相固溶体在室温下是亚稳定的，它在室温或较高温度下等温保持时，亦将发生脱溶。
但脱溶相往往不是状态图中的平衡相，而是亚稳相或溶质原子聚集区。
这种脱溶可显著提高合金的强度和硬度，称为时效硬(强)化或沉淀硬(强)化。
合金在脱溶过程中，其力学性能、物理性能和化学性能等均随之发生变化，这种现象称为时效。
室温下产生的时效称为自然时效，高于室温的时效称为人工时效。
若将过饱和固溶体在足够高的温度下进行时效，最终将沉淀析出平衡脱溶相。
但在平衡相出现之前，根据合金成分不同会出现若干个亚稳脱溶相或称为过渡相。
铝合金时效实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在研究铝合金时效处理对材料性能的影响，通过对比不同时效条件下的硬度、强度和耐腐蚀性能，分析时效处理对铝合金性能的优化效果。
二、实验材料与方法1. 实验材料：选用某型号铝合金板材，尺寸为100mm×100mm×10mm。
2. 实验方法：- 时效处理：将铝合金板材分别进行以下时效处理：- 人工时效：将板材加热至180℃，保温2小时，自然冷却至室温；- 自然时效：将板材在室温下放置，自然时效30天；- 低温时效：将板材加热至-20℃，保温2小时，自然冷却至室温。
- 性能测试：- 硬度测试：采用维氏硬度计测试板材的维氏硬度；- 强度测试：采用万能试验机测试板材的拉伸强度和屈服强度；- 耐腐蚀性能测试：采用盐雾试验箱测试板材的耐腐蚀性能。
三、实验结果与分析1. 时效处理对硬度的影响：- 人工时效处理后的板材硬度最高，维氏硬度为300HV；- 自然时效处理后的板材硬度次之，维氏硬度为280HV；- 低温时效处理后的板材硬度最低，维氏硬度为260HV。
2. 时效处理对强度的影响：- 人工时效处理后的板材拉伸强度最高，达到400MPa；- 自然时效处理后的板材拉伸强度次之，达到380MPa；- 低温时效处理后的板材拉伸强度最低，达到360MPa。
3. 时效处理对耐腐蚀性能的影响：- 人工时效处理后的板材耐腐蚀性能最佳，盐雾试验后无腐蚀现象；- 自然时效处理后的板材耐腐蚀性能次之，盐雾试验后出现轻微腐蚀；- 低温时效处理后的板材耐腐蚀性能最差，盐雾试验后出现严重腐蚀。
四、实验结论1. 时效处理对铝合金的硬度、强度和耐腐蚀性能均有显著影响。
2. 人工时效处理能够有效提高铝合金的硬度、强度和耐腐蚀性能；3. 自然时效处理对铝合金的性能提升效果较好，但不如人工时效处理；4. 低温时效处理对铝合金的性能提升效果较差，且耐腐蚀性能最差。
五、实验建议1. 在实际生产中，应根据铝合金的使用要求选择合适的时效处理方法；2. 对于要求高硬度和强度的铝合金制品，建议采用人工时效处理；3. 对于要求良好耐腐蚀性能的铝合金制品，建议采用自然时效处理；4. 对于要求兼顾性能和成本的铝合金制品，建议采用低温时效处理。
铝试剂法测铝的工作曲线
铝试剂法测铝的工作曲线
铝试剂法测铝的工作曲线是以不同浓度的已知铝标准溶液为样品，测量其对应的吸光度或荧光强度，得到一系列数据点，然后将吸光度或荧光强度作为因变量，铝标准溶液的浓度作为自变量，制作出铝浓度与吸光度或荧光强度之间的曲线。
该曲线可以通过线性回归或非线性拟合等方法进行拟合，以得到一个数学模型，这个模型就是工作曲线。
通过工作曲线，可以根据未知样品的吸光度或荧光强度，推算出其对应的铝浓度。
具体的步骤如下：
1. 准备一系列已知浓度的铝标准溶液。
2. 分别将已知浓度的铝标准溶液用铝试剂反应，形成铝试剂与铝离子反应产生的复合物。
3. 通过光谱仪测量每个标准溶液的吸光度或荧光强度。
4. 将吸光度或荧光强度与铝标准溶液的浓度进行对应，得到一系列数据点。
5. 使用统计软件或数据处理工具，对数据点进行拟合，得到一个数学模型。
6. 经过验证和优化，将该模型用于未知样品的测量。
值得注意的是，铝试剂法测铝的工作曲线还需要考虑到样品基质的干扰以及仪器的判别能力，以确保准确性和可重复性。
铝合金最佳固溶时效强化工艺参数的研究
实验十铝合金最佳固溶时效强化工艺参数的研究—Al—Si－Cu－Mg－Mn系合金最佳固溶时效强化工艺参数的测定一、实验目的：通过Al—Si－Cu－Mg－Mn的成分配制—合金的熔炼—合金的固溶时效—显微组织分析—机械性能测定，最终测得最佳的铝合金固溶与时效温度及热处理时间的工艺参数。
二、原理概述：从过饱和固溶体中析出第二相（沉淀相）或形成溶质原子聚焦区以及亚稳定过渡相的过程称为脱溶或沉淀，是一种扩散型相变。
具有这种转变的最基本条件是，合金在平衡状态图上有固溶度的变化，并且固溶度随温度降低而减少，如图1所示。
如果将C0成分的合金自A单相α固溶体状态缓慢冷却到固溶度线（MN）以下温度（如T3）保温时，β相将从α相中脱溶析出，α相的成分将沿固溶度线变化为平衡浓度C1，这种变化可表示为：α（C0）→α（C1）＋β。
β为平衡相，可以是端际固溶体，也可以是中间相，反应产物为（α＋β）双相组织，将这种双相组织加热到固溶度线以上某一温度，（如T1）保温足够时间，将获得均匀的单相固溶体α相，这种处理称为固溶处理。
图1固溶处理与时效处理的工艺过程示意图若将经过固溶处理的C0成分合金急冷，抑制α相分解，则在室温下获得亚稳的过饱和α相固溶体。
这种过饱和固溶体在室温或在较高温度下等温保持时，亦将发生脱溶，但脱溶往往不是状态图中的平衡相，而是亚稳相或溶质原子聚焦区。
这种脱溶可显著提高合金的强度和硬度，称为沉淀强化或时效强化，是强化合金材料的重要途径之一。
固溶加时效是提高合金强度的一种重要途径，它不同于钢材的强化，钢在淬火后可立即获得很高的硬度和强度。
铝合金淬火后，硬度和强度并不立即升高，但塑性较高，但把这种淬火后的铝合金放置一些时间（4～6天）后，强度和硬度显著提高，而塑性明显降低。
人们把淬火后的铝合金性能随时间而发生显著提高的现象称为时效。
时效可以在室温发生，也可以在高于室温的某一温度范围（100～200℃）内发生。
前者称自然时效，后者称人工时效。
材料基础实验(二)铝合金析出硬化实验
铝合金的析出硬化处理一.实验目的1.了解析出硬化的机制。
2.学习铝合金析出硬化处理之适当作业步骤。
3.学习析出硬化效果之量测。
二.实验设备中温加热炉、低温加热炉、淬火槽、硬度试验计及金相观察设备。
三.实验原理1.析出硬化简介【1~8】：二十世纪初德国人Alfred Wilm 把含有4%Cu及微量Mg和Mn之铝合金，经高温淬火后，室温放置或于稍高温下恒温处理一段时间，发现此合金有时效硬化现象；即其硬度和强度会随放置（或处理）时间之增长逐渐增加。
1930年代Guinier和Preston利用X-Ray 绕射法量测出微细析出物的存在，1950年代TEM发明而可直接观察析出粒子，使析出硬化之理论快速进展而逐渐建立。
目前已可使某些铝、钛、镁和铜之合金、不锈钢、超合金及麻时效钢等结构材料，利用析出硬化处理大幅提高它们之强硬度。
析出硬化处理的最基本程序至少须包含三个步骤：溶体化处理（solution treatment）、快速淬火（quenching）及时效处理（aging treatment）。
溶体化处理是将材料加热至固溶线以上之单相区，持温一适当时间使合金元素全部溶入基地而形成单相固溶体。
快速淬火至低温，则材料形成过饱和固溶体。
时效处理是要把过饱和固溶体放置于室温或在稍高温恒温加热，使超过溶解度的合金元素或金属间化合物逐渐析出，来产生强硬化的效应。
因此，能析出硬化的材料必需具备两项基本的特性：（1）主要合金元素的溶解度须随温度之升高而增加，亦即能在淬火后形成过饱和固溶体。
（2）能在室温或稍高温析出微细又密集的非平衡相析出物。
2.热处理型铝合金【3】铝合金因所含的合金元素及产生的组成结构对热处理的反应不同，一般可粗分成两种类型，热处理型与不能热处理型铝合金；前者是指铝合金之强硬度主要可藉热处理（析出硬化）来增大，后者之强硬度只有利用固溶硬化或加工硬化来增大。
属于热处理型之商用铝合金有2000系之Al-Cu-(Mg)，6000系之Al-Mg-Si及7000系之Al-Zn-Mg-(Cu)；其他1000系之纯铝，3000系之Ai-Mn，4000系之Al-Si及5000系之Al-Mg等合金虽亦具有析出硬化所需的第一项特性，但因析出物为粗大之平衡相，而不适合用为析出硬化型铝合金。
实验二十五 铝合金时效硬化曲线的测定
实验一铝合金时效硬化曲线的测定一、实验目的1. 掌握铝合金淬火及时效操作方法。
2. 了解时效温度、时间对时效强化影响规律。
3. 加深对时效强化及其机理的理解。
二、实验原理淬火时效是铝合金改善力学性能的主要热处理手段。
淬火就是将高温状态迅速冷却到低温，钢的淬火是为了获得马氏体，而铝的淬火是为了获得过饱和固溶体，为随后时效所准备的过饱和固溶体。
铝合金的淬火常称为固溶处理；铝合金的时效是为了促使过饱和固溶体析出弥散强化相。
室温放置过程中使合金产生强化的效应称为自然时效；低温加热过程中使合金产生强化的叫人工时效。
固溶与时效处理的示意图如图1-1所示。
图1-1 固溶时效处理示意图从过饱和固溶体中析出第二相（沉淀相）或形成溶质原子聚集区以及亚稳定过渡相的过程，属于扩散型相变。
下面以Al-Cu二元合金为例，来讨论铝合金的时效过程，一般分为四个阶段：α过G.P区θ"相θ'相θ相G.P区就是指富溶质原子区。
是溶质原子在一定镜面上偏聚或从聚而成的，呈圆片状。
它没有完整的晶体结构，与母相共格。
在一定温度上不再生成G.P区。
室温时效的G.P区很小。
在较高温度时效一定时间后，G.P区直径长大，厚度增加。
温度升高，G.P区数目开始减少。
θ"相是随时效温度升高或时效时间延长，G.P区直径急剧长大，且溶质、溶剂原子逐渐形成规则排列，即正方有序结构。
在θ"相过渡相附近造成的弹性共格应力场或点阵畸变区都大于G.P区产生的应力场，所以θ"相产生的时效强化效果大于G.P区的强化作用。
θ'相是当继续增加时效时间或提高时效温度时由θ"相转变而成。
θ'相属正方结构，θ'相在一定面上与基体铝共格，在另一晶面上共格关系遭到部分破坏。
θ相是平衡相，为正方有序结构。
由于θ相完全脱离了母相，完全失去与基体的共格关系，引起应力场显著减弱。
这也就意味着合金的硬度和强度下降。
2024铝合金的熔铸及时效处理对其力学性能的影响
目录第一节实验目的及实验题目----------------------- 2 第二节实验材料及试验方法----------------------- 21、实验材料与实验方法-------------------22、实验仪器与设备-------------------------33、实验原理-------------------------------44、技术路线-------------------------------55、合金的熔铸-------------------------------66、试样的制备-------------------------------67、测试方法-------------------------------7 第三节实验结果及实验分析------------------------7第四节实验结论与心得体会----------------------10第一节实验目的及实验题目一、实验目的本综合实验是在金属材料本科生完成相关专业理论课之后得一次全面综合实验训练，通过从铝合金材料设计与选择、制备到性能检测的全程训练，使学生了解铝合金材料及其加工的生产全过程，所学基础理论和专业理论来解释实验中的各种实验现象，培养学生的动手能力和综合分析问题的能力，特别是学生的独立设计实验方案及创新能力。
二、基本要求了解课题所研究铝合金材料的设计方法；初步掌握铝合金制备和试样加工基本技能；熟悉铝合金材料的生产的过程，了解与掌握材料科学与工程研究的基本步骤及思维方法，所用的仪器设备及操作使用；学会整理数据，运用知识解释实验中的现象，理论联系实际，培养动手能力，采集并分析数据的综合能力。
二、实验题目2024铝合金的熔铸及时效温度对其力学性能的影响实验条件：1）固溶处理：500℃，保温30min:；2）水淬；3）时效处理：170℃-200℃（每15℃一组），保温时间6h。
Zr_Al合金的时效过程与析出相研究_杜晓东
Zr-Al合金的时效过程与析出相研究杜晓东(合肥工业大学材料学院,安徽合肥230009)摘要:研究了含微量锆的铝合金时效过程中微观组织、析出相结构和合金性能的变化。
结果表明:时效过程中先后析出与基体共格的V相和非共格的Al3Zr,V相尺寸小,时效硬化效果不明显,Al3Zr析出相是Zr-Al合金的主要强化相。
Al3Zr在合金中呈细小、弥散分布,其析出与固溶处理/冻结0的空位有关。
关键词:锆铝合金;时效;显微组织;析出相A Study on Aging Process and Separated Phaseof Aluminum Alloy Containing Trace ZrDU Xiao-dong(Department o f Material Science and Engineering,He f ei University o f Technology,Hefei230009,Auhui,China) Abstract:The Changes in microstructure,separated phase struc ture and properties of aluminum alloy containing trace Zr in a ging ha ve been investigated.The results show that X phase coherenting with matrix and Al3Zr incoherenting with matrix are successively precipitated in the aging process.Ho wever,the X phase has a small dimension and no obvious hardening effect. The Al3Zr phase is a main intensified phase of Zr-Al alloy and scatters as fine particles in the alloy.I ts separation relates to the density of0frozen0vacancies during solution treatment.Key words:zirconium alloy;aging;microstructure;separated phase纯铝具有重量轻、导电性好的优点,用于大容量、远距离输电比铜线更优,关键问题是如何提高其强度和抗蠕变能力。
铝合金淬火及时效曲线测定
四、实验步骤与方法
读数显微镜使用 首先将读数显微镜划线板刻度0~8mm调清楚，对准压痕一 边相切，然后读数鼓轮旋转与压痕，另一边相切，这时可以在 鼓轮上读出数据(鼓轮为0.01mm)。 可能出现如下三种情况： (1)满一个格子为1.00mm； (2)不满一个格子在鼓轮上读数为0.01mm； (3)超过一个格子在鼓轮上读数再加上1.00mm。 如1.00+0.78=1.78 查10D2得HBSA=97.2
D d
2 2
F：负荷250kgf π：系数3.14 D：压头5mm d：压痕直径 从公式得到，F、D、π是已知，只要测量d 值就知道HBS值。因此采用DM读数显微镜(放 大20x)测量d值，然后查表(10D2)即可。
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T
α
β
固溶处理 速冷 过饱和α 人工时效 饱和α＋析出相 自然时效
α
α＋β A B
析出
t
饱和α固溶体＋析出相 过饱和α固 固溶处理 （弥散细小的硬质点） 溶体 （固溶淬火）
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二、实验原理
脱溶的一般序列：
以Al－Cu合金为例说明脱溶转变的过程：从Al－Cu合金相图可知，该合金 室温组织由α固溶体和θ相（CuAl2）构成，加热到550℃保温，使θ溶入α，得单 相α固溶体，如果淬火快冷，便得到过饱和α固溶体，然后再加热到130℃保温 进行时效处理，随时间的延长，将发生下列析出过程（析出序列）： α → G· P区 → θ// → θ/ → θ 其中G· P区、θ//、θ/为亚稳定相。
测定硬度应取三点进行测定(最好选中心部位), 但每两点离压痕中心距离不小于压痕直径4倍，压痕 中心距试样边缘的距离不小于压痕的2.5倍，查表。 （建议根据实验条件要求，试样测定布式硬度值HB， 测定硬度时选用参数为：负荷250kgf（2.452kN）， 淬火钢球直径Φ5mm，负荷保持时间30秒）。
铝合金时效分析
铝合金时效分析实验
一、实验目的
（1）熟悉铝合金的分类、特性及用途。
（2）掌握变形铝合金的时效处理过程及组织分析。
（3）掌握变形铝合金时效过程的硬度变化。
（4）掌握铝合金的硬度测试。
二、实验原理概述
（1）铝合金时效硬化现象——铝合金淬火后放置，其硬度将随时间的推移不断升高。
（2）时效硬化的本质——在固溶度曲线以下自过饱和固溶体析出了能使硬度得到提高的第二相。
（3）时效是铝合金强化的重要方法之一.
三、实验内容及步骤
（1）熟悉本实验所用的7A04合金的组织。
（2）观察和分析7A04合金的固溶+时效的组织。
（3）测试7A04合金自然时效和人工时效的硬度。
四、实验仪器及设备
布、洛氏两用硬度计显微维氏硬度计
五、实验结果及数据处理。
2 实验预习报告
实验预习报告
实验1、铝合金时效硬化曲线的测定及其影响因素分析
1．何谓时效处理工艺？说明时效强化的机理（举例说明）。
2. 什么是峰时效？说明温度和时间对时效过程的影响关系，并根据时效强化机制解释曲线的变
化规律。
实验2、焊接工艺与焊缝组织检验
1. 说明常用焊接方法、可焊材料、适用范围及特点。
2. 查阅国家能源局发布的中华人民共和国行业标准NB/T 47015-2011 “压力容器焊接规程”中“钢制
压力容器焊接规程”，简要回答对于（1）焊接材料；（2）焊接材料的使用；（3）坡口制备；（4）预热；（5）后热；（6）焊后热处理；（7）焊接返修等方面的主要规定。
3. 对比分析低淬透性和高淬透性钢的焊接接头热影响区的显微结构演化（图示）。
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铝合金时效硬化曲线的测定 ppt课件
铝合金时效硬化曲线的测定
一、实验目的
掌握固溶淬火及时效处理的基本操作。 了解时效温度和时效时间对时效强化效 果的影响规律。 加深对时效强化及其机制的理解。
铝合金时效硬化曲线的测定
二、实验原理概述
定义：从过饱和固溶体中析出第二相（沉
淀相）或形成溶质原子聚集区以及亚稳定 过渡相的过程称为脱溶或沉淀，是一种扩 散型相变。
其中 相为平衡相，可以是端际固溶体，也可以是中间相，反应产物 为 ( ) 双相组织。将这种双相组织加热到固溶度线以上某一温度
（如T1）保温足够时间，将获得均匀的单相固溶体相，这种处理称为固 溶处理。
铝合金时效硬化曲线的测定
图1 固溶 处理 与时 效处 理的 工艺 过程 示意 图
二、实验原理概述
温时效的温度越高，硬度上升就越快，达到最大值的 时间就越短，但所能达到的最大硬度值反而就越低。
铝合金时效硬化曲线的测定
二、实验原理概述
图2 冷时效和铝合温金时时效效硬化过曲线程的硬测定度变化示意图
二、实验原理概述
图3 Al-Cu合金在130℃时效时的硬度和析出相的关系 铝合金时效硬化曲线的测定
二、实验原理概述
铝合金时效硬化曲线的测定
四、实验步骤与方法
每班分成五个小组，每组分别领取一套样品 （12块），作好标记。 将试样用砂纸或预磨机磨掉车痕，以达平整、 光洁，然后用铁丝绑好。 将绑好试样在盐浴槽中加热。加热温度为 500±3℃，保温约10～15分钟，保温结束后 快速淬入水槽中。 每组取一个试样立即测定淬火后的硬度。
时效硬(强)化或沉淀硬(强)化：若将经过固溶处
理后的C0成分合金急冷，抑止 相 分解，则在室温下获得 亚稳的过饱和 相 固溶体。这种过饱和固溶体在室温或 较高温度下等温保持时，亦将发生脱溶，但脱溶相往往不 是状态图中的平衡相，而是亚稳相或溶质原子聚集区。这 种脱溶可显著提高合金的强度和硬度，称为时效硬(强)化 或沉淀硬(强)化。
金属塑性加工中的硬化曲线的确定方法
金属塑性加工中的硬化曲线的确定方法[摘要] 本文给出了单项和多项带函数的硬化曲线，并考虑了试验工作量，试验取点数等特殊情况下的误差近似值。
最后由试验得出了其工作量最小的确定硬化曲线的方法。
[关键词] 硬化曲线近似值试验方法误差值[Abstract] There is carried out the analysis of estimations of approximation error for several types of simple power and polynomial curves of hardening in view of sampling, number of points of the plan of experiment and scatter of random values. Recommendation on the plotting such curves , providing the minimal volume of experiments are offered.[Key words] curves of hardening approximation test approach error value一、前言无论是金属塑性加工理论或塑性加工的实践生产，对于变形中的各种类型的硬化曲线，及其它们的连续性、适应性都是十分重要的，也是从事该部门领域研究这十分感兴趣的问题，它关系到将对材料的力学性能产生不同的影响。
研究的主要任务，是如何建立在冷状态下的硬化曲线，也就是在塑性变形过程中的总的变形或累积变形与屈服应力的关系。
金属的冷塑性变形的硬化曲线，可以确定它在不同时期的强度和有效地计算塑性加工过程中力能参数。
二、硬化曲线的建立方法在建立这些硬化曲线时，需要着手进行各种工艺任务，主要有：1、选择采用试验的方法来确定屈服应力。
最好的方法是在室温下，在一定的进行连续拉伸，达到所需的单项应力状态的变形程度。
形变铝合金的形变硬化特性
Cr
4. 28 -
1. 49 4. 55
0. 60 5. 96 2. 67 1. 60
0. 82 0. 61 0. 34 0. 57
1. 10 -
0. 003 1
-
5. 85 -
0. 044
-
0. 14 -
%
Al 其余 其余 其余 其余
图 1 拉伸试样尺寸 (mm) Fig. 1 Size of tensile specimen
由图 3 知 ,在整个硬化过程中四种形变铝合金 材料的形变硬化指数不是一定值 ,在不同的应变区 间计算而得到的 n 值不同 ,具体情况见表 3 。
表 3 所取的应变区间具有典型性 ,在整个均匀 塑性形变阶段 (即 1 %至最大负荷前) ,以每增加 1 % 的应变为计算区建立 n 值与应变之间的变化关系 , 结果见图 4 。
由图 4 知 ,四种形变铝合金的形变硬化指数与 应变之 间 的 关 系 较 复 杂 , 随 着 应 变 的 增 加 其 硬 化指数不断增大 (LC4除外) ,在低应变区间内
·5 ·
刘 俊等 :形变铝合金的形变硬化特性
表 3 不同应变区间的硬化指数
Tab. 3 The hardening exponent s in different st rain sections
鞲确试验溅爨结果表爨煎速度疲变硬讫摇数恒应变速率形变硬化指数和恒载荷形变硬化指数随万方数据表1四种形变铝合金化学成分thechemicalcompositionoffourkindsofdeformedaluminumsalloytab1图l拉伸试样尺寸ramfig1sizeoftensilespecimen表2四种形变铝合金热处理工艺theheattreatmenttechnologyoffourkindsofdeformedaluminumsalloy材料牌号固繁度ldl04955155土36h15tab2时效工艺固溶转移s时间
铝合金实验结论和心得体会
铝合金实验结论和心得体会实验结论：从实验的数据可以初步得出：在本次试验所取的温度梯度范围内，随着升高到一定温度（200℃），2024铝合金硬度明显下降。
未作处理的2024铝合金硬度最低。
在170℃或185℃时效温度2024铝合金硬度明显升高，但是相差不大。
这只是基于实验所得数据所做出的初步评估，而事实是否如此还需要在搜集大量数据和信息之后，结合自己所得实验数据，综合分析才能得到比较合理和正确的实验结论。
2024铝合金加热时，合金中形成了空位；在淬火时，由于冷却快，这些空位来不及移出，便被“固定”在晶体内。
这些在过饱和固溶体内的空位大多与溶质原子结合在一起。
由于过饱和固溶体处于不稳定状态，必然向平衡状态转变，空位的存在，加速了溶质原子的扩散速度，因而加速了溶质原子的偏聚。
硬化区的大小和数量取决于淬火温度与淬火冷却速度。
淬火温度越高，空位浓度越大，硬化区的数量也就越多，硬化区的尺寸减小。
淬火冷却速度越大，固溶体内所固定的空位越多，有利于增加硬化区的数量，减小硬化区的尺寸。
2024合金属于A1-Cu-Mg系高强度硬铝合金，由于合金板带材的最佳淬火工艺，以达到改善合金性能，控制其具有强度高，耐热性好，成型性优良及耐损伤等特制淬火变形，提高产品质量的目的。
高纯高强铝合金的时效时间和温度对其性能的影响很大，尽可能地增加时效时间是提高该类铝合金综合性能的一个有效途径。
过高的时效温度或过长的时效时间，将导致过时效，脱溶相尺寸过大，并与基体完全脱离共格关系，形成平衡相，此时位错环绕质点所需切应力小丁切割质点的应力，从而形成位错环，强度、硬度下降。
此次实验对铝合金的硬度以及淬火时形成的空间结构提供了理论支持，对以后分析铝合金结构很有帮助。
时效制度对6063铝合金板硬化指数n值的影响
时效制度对6063铝合金板硬化指数n值的影响吴海旭;杨丽;王周兵;孟祥军;秦利【摘要】通过拉伸试验测试了6063铝合金板的硬化指数n值,研究了不同时效制度对6063铝合金硬化指数的影响.试验结果表明,6063铝合金硬化指数随时效温度的变化呈波动趋势,随温度的升高先减小后增大；而时效时间对其硬化指数的影响不明显.【期刊名称】《轻合金加工技术》【年(卷),期】2013(041)010【总页数】3页(P33-34,53)【关键词】6063铝合金板;时效制度;硬化指数【作者】吴海旭;杨丽;王周兵;孟祥军;秦利【作者单位】辽宁忠旺集团有限公司,辽宁辽阳111003;辽宁忠旺集团有限公司,辽宁辽阳111003;辽宁忠旺集团有限公司,辽宁辽阳111003;辽宁忠旺集团有限公司,辽宁辽阳111003;辽宁忠旺集团有限公司,辽宁辽阳111003【正文语种】中文【中图分类】TG166.3金属材料的硬化指数n值是材料非常重要的力学性能之一，是表征金属材料应变硬化行为的性能指标。
它在宏观上是材料形变强化特性的表征，微观上则反映材料不同的形变强化机制［1-2］。
6063铝合金广泛应用于建筑铝门窗、幕墙的框架，为了保证门窗、幕墙具有高的抗风压性能、装配性能、耐蚀性能和装饰性能，对该铝合金型材综合性能的要求远远高于工业型材标准［3］。
6063合金属铝-镁-硅系可热处理强化型铝合金，铸态组织为α(Al)+共晶(α+Mg2Si)组织，少数还含有少量的Si［4］。
6063铝合金应用广泛，对于其时效后的力学性能及热处理工艺研究较多，但对于其时效后的硬化指数研究较少。
本试验旨在研究不同时效制度对6063铝合金硬化指数n值的影响。
1 试验材料及方法1.1 试验材料试验材料为辽宁忠旺集团有限公司生产的6063铝合金挤压板，厚度为5 mm，热处理状态为T6，其合金成分见表1。
生产工艺参数:(1)铸造:铸造温度730℃，铸锭未采用均匀化处理;(2)挤压:挤压温度500℃，挤压系数λ=38;(3)固溶热处理:520℃保温50min，水冷;(4)按不同制度进行人工时效。
2024铝合金的熔铸及时效时间对其性能的影响4
2024铝合金的熔铸及时效时间对其性能的影响一、实验目的与任务 (2)二、基本要求 (2)三、实验材料与实验方法 (2)3.1 原材料介绍 (3)3.2 实验所需仪器设备 (3)3.3 实验原理 (4)3.4 技术路线 (5)3.5 合金的熔铸 (6)3.6 试样的制备 (6)3.7 测试方法 (6)四、实验结果与分析 (6)五、结论与心得体会 (10)5.1 实验结论 (10)5.2心得体会 (11)附录：参考文献 (11)一、实验目的本综合实验是在金属材料本科生完成相关专业理论课之后的一次全面综合试验训练，通过铝合金材料设计与选择，制备到性能检测的全程训练，使学生了解铝合金材料及加工的生产全过程，所学基础理论和专业理论来解释实验中的各种现象，培养学生的动手能力和综合分析问题的能力，特别是学生的独立设计实验方案及创新能力。
2、基本要求了解课程所研究铝合金材料设计方法；初步掌握铝合金材料制备和试样加工基本技能；熟悉铝合金材料生产的过程，了解与掌握材料科学与工程研究的基本步骤及思维方法，所用的仪器设备及操作使用；学会整理数据，运用知识解释实验中现象，理论联系实际，培养动手能力，采集并分析数据的综合能力。
三、实验材料与实验方法3.1原材料介绍原材料：铝锭、镁锭、铜丝铝，是一种化学元素。
它的化学符号是Al，它的原子序数是13。
银白色轻金属。
有延性和展性。
商品常制成棒状、片状、箔状、粉状、带状和丝状。
在潮湿空气中能形成一层防止金属腐蚀的氧化膜。
铝粉和铝箔在空气中加热能猛烈燃烧，并发出眩目的白色火焰。
易溶于稀硫酸、硝酸、盐酸、氢氧化钠和氢氧化钾溶液，不溶于水。
相对密度2.70熔点660℃ 沸点2327℃。
铝元素在地壳中的含量仅次于氧和硅，居第三位，是地壳中含量最丰富的金属元素。
航空、建筑、汽车三大重要工业的发展，要求材料特性具有铝及其合金的独特性质，这就大大有利于这种新金属铝的生产和应用。
应用极为广泛。
铜，是一种化学元素，它的化学符号是Cu（拉丁语：Cuprum），它的原子序数是29，是一种过渡金属。
铝合金淬火及时效曲线测定实验
六、读数显微镜
• • • • • • 放好样品 调焦 移动样品台，把压痕放置于刻度 线上 旋转手柄，使线分别与压痕的两 边相切，并读出读数 两个读数相减，得到压痕直径 查表，得到布氏硬度
2
3
4
5
2
3
4
5
2.87mm
实验完成后，把样品交给班长 实验样品须回收
School of Materials Science and Engineering
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Thank you !
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二、实验原理
脱溶（时效的实质） ----从过饱和固溶体中析出第二相(沉淀相)或形成溶质原 子聚集区以及亚稳定过渡相的过程。属扩散型相变。
T α
α
β
固溶处理 速冷 过饱和α
人工时效
自然时效
α＋ β A 过饱和α固溶体 固溶处理 固溶淬火 B 析出
F：负荷250kgf D：压头5mm
D
D2 d 2
π：系数3.14 d：压痕直径
从公式得到，F、D、π是已知，只要测量d 值就知道HBS值。因此采用DM读数显微镜(放 大20x)测量d值，然后查表(10D2)即可。 测定硬度应取三点进行测定(最好选中心部位), 但 每两点离压痕中心距离不小于压痕直径4倍，压 痕中心距试样边缘的距离不小于压痕的2.5倍
每组的其他试样立即放入箱式电阻炉中进行时效处理，时效 温度分别为130 ℃,160 ℃,190 ℃，每组取一个温度进行实 验，保温时间分别为1，2，4，6, 8, 10, 12，14，16h。 时效后将样品表面氧化层磨去，再进行硬度测定。
铝合金力学性能的测定
图2 洛氏硬度—试样最小厚度关系图（用球压头试验（B、E、F、G、H和K标尺））二、实验要求1、样品测试面需要经过200号水砂纸磨光，以满足测试得粗糙度要求[6]。
背面平整，测试面与背面没有明显歪斜；2、本次实验所用洛氏硬度仪为八分之一英寸的钢头压球（3.175mm），载荷为60kg，在压力的作用下保持5秒后，读出显示的数值，即为材料的洛氏硬度；3、两相邻压痕中心之间的距离至少应为压痕直径的4倍，并且不应小于2mm；4、任一压痕中心距离试样边缘的距离至少应为压痕直径的2.5倍，并且不应小于1mm三、实验仪器1、TH320全洛氏硬度计2、经不同工艺处理的铝合金试样四、实验数据及处理实验数据见下表：HRH）五、思考题1、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。
答：1、通过第1行和第2行的对比可发现，固溶处理后合金的硬度高于铸态试样的硬度。
原因是固溶处理产生了固溶强化作用。
固溶强化作用的实质是溶质原子（团）一定程度上阻止位错运动。
Cu原子在Al中以置换固溶体形式存在，结合成CuAl2聚集在晶界或相界上，位错的通过是需要绕过或切过原子团，需要较大的能量。
结合金相观察发现材料晶粒尺寸明显比铸态时大，且晶粒更加紧密有规则，而晶粒尺寸越大其硬度强度也越高，排列越紧密，形状越规则硬度越大。
2、通过第2行和第3行的对比可发现，轧制状态的组织的硬度高于未经轧制的固溶处理组织的硬度。
这是由加工硬化造成的。
轧制使金属产生塑性变形，使内部钉扎，位错密度增加，位错间相互作用大，阻碍位错间相互运动。
表现为强度、硬度增大。
而在高倍镜下观察试样时也看到了明显的位错抬头，晶粒被轧制成纤维状，在与轧制相垂直方向上的硬度提高最大。
3、通过第3行和第4行的对比可发现，时效状态的组织的硬度高于未经时效处理的轧制组织的硬度。
时效过程中，铝铜合金逐渐由GP区过度到 区，在此过程中分别会析出硬度越来越大的Cu(GP)和CuAl2。
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实验二铝合金时效硬化曲线的测定
一、实验目的
1. 掌握铝合金淬火及时效操作方法。
2. 了解时效温度、时间对时效强化影响规律。
3. 加深对时效强化及其机理的理解。
二、实验原理
淬火时效是铝合金改善力学性能的主要热处理手段。
淬火就是将高温状态迅速冷却到低温，钢的淬火是为了获得马氏体，而铝的淬火是为了获得过饱和固溶体，为随后时效所准备的过饱和固溶体。
铝合金的淬火常称为固溶处理；铝合金的时效是为了促使过饱和固溶体析出弥散强化相。
室温放置过程中使合金产生强化的效应称为自然时效；低温加热过程中使合金产生强化的叫人工时效。
固溶与时效处理的示意图如图1-1所示。
图1-1 固溶时效处理示意图
从过饱和固溶体中析出第二相（沉淀相）或形成溶质原子聚集区以及亚稳定过渡相的过程，属于扩散型相变。
下面以Al-Cu二元合金为例，来讨论铝合金的时效过程，一般分为四个阶段：α过G.P区θ"相θ'相θ相
G.P区就是指富溶质原子区。
是溶质原子在一定镜面上偏聚或从聚而成的，呈圆片状。
它没有完整的晶体结构，与母相共格。
在一定温度上不再生成G.P区。
室温时效的G.P区很小。
在较高温度时效一定时间后，G.P区直径长大，厚度增
加。
温度升高，G.P区数目开始减少。
θ"相是随时效温度升高或时效时间延长，G.P区直径急剧长大，且溶质、溶剂原子逐渐形成规则排列，即正方有序结构。
在θ"相过渡相附近造成的弹性共格应力场或点阵畸变区都大于G.P区产生的应力场，所以θ"相产生的时效强化效果大于G.P区的强化作用。
θ'相是当继续增加时效时间或提高时效温度时由θ"相转变而成。
θ'相属正方结构，θ'相在一定面上与基体铝共格，在另一晶面上共格关系遭到部分破坏。
θ相是平衡相，为正方有序结构。
由于θ相完全脱离了母相，完全失去与基体的共格关系，引起应力场显著减弱。
这也就意味着合金的硬度和强度下降。
图1-2 时效时铝-铜合金的硬度与时间关系
时效强化效果与加热温度和保温时间有关。
当温度一定时，随着时效时间延长，时效曲线上出现峰值，超过峰值时间，析出相聚集长大，强度下降，此时为过时效。
随着时效温度提高，峰值强度下降，出现峰值的时间提前。
三、实验材料及设备
1.2024铝合金试样。
2．材料：金相砂纸、研磨膏、抛光呢、4%硝酸酒精、氢氟酸、盐酸、酒精、脱脂棉等
3．主要设备：箱式电阻炉、淬火水槽、抛光机、砂轮机、布什硬度计等。
四、实验内容与步骤
1. 按班级进行分组，每组5-6人，分别领取一套试样（10块试样）。
2. 将试样放入箱式电阻炉中，加热温度为500℃左右，保温1h后，快速淬入水槽中冷却。
3. 每组取一个淬火后试样立即测定布什硬度（固溶态的样品硬度）
4. 将剩余的其他试样立即放入箱式电阻炉中进行时效处理，时效温度分别为130℃、160℃、190℃、220℃，250℃、280℃。
每组取一个温度进行时效实验，保温时间分别为1，2，4，6，8，10，12，14，16h。
5. 用砂轮机将时效后试样表面氧化皮打磨掉，再进行布什硬度测定，硬度测定时，每个试样测三点取平均值，填入表1-1中（建议测定布氏硬度的参数选为250kgf，钢球直径5mm，保持时间为30s）。
6. 根据硬度值，绘制时间~硬度曲线。
表1-1 时效工艺对铝合金硬度值
五、实验报告要求
1. 记录相关的实验数据，并绘制出相应的时效硬度曲线。
2. 根据实验结果，说明时效工艺造成硬度变化的原因及其变化规律。
3. 根据实验结果，说明时效温度对时效硬度峰值的影响规律。
4. 对实验结果进行误差分析，说明造成误差可能存在的因素有哪些？。