同济大学航空材料实验报告

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.抗拉强度：375--460MPa 化学组成：其成份为：C 0.14--0.22Mn0.30--0.65Si 0.3S 0.05P 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0.42~0.50%,Si 含量为0.17~0.37%,Mn 含量

0.50~0.80%,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：0.27～0.34Si：0.90～1.20Mn：0.80～1.10Cr：0.80～1.10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、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。

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