上海材料研究所分析培训.第十一章铝及铝合金的金相检验

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1、铝与铝合金金相检验杨力SeniorEngineerYangLi概述1、特点：密度小、优良的塑性、高导电性、导热性、抗蚀性能、铸造性、切削加工成型，高的比强度和比刚度。2、应用：飞机、机械、化工、电力、仪表、建筑等各领域。铝合金的分类铝合金的分类铸造铝合金合金组元含量在D点以右，由于出现共晶组织，其塑性差，液体流动性好，适合铸造，故称铸造铝合金。根据在铝基体中加入的主要合金元素分为铸造铝硅合金（ZL1XX）、铸造铝铜合金（ZL2XX）、铸造铝镁合金（ZL3XX）、铸造铝锌合金（ZL4XX）、铸造铝混合稀土合金、铸造铝锂合金等。变形铝合金合金组元含量在D点

2、以左的合金可通过加热得到单相固溶体，塑性变形能力较好，适合于冷热加工，故称为。根据其能否采用热处理手段来强化性能，分为可热处理强化铝合金：Al-Cu（2XXX）系列、Al-Si（4XXX）系列、Al-Mg（5XXX）系列、Al--Mg-Si（6XXX）系列、Al-Zn（7XXX）系列及其他系列（如Al-Li）。不可热处理强化铝合金：纯铝（1XXX）系列、防锈铝Al-Mn（3XXX）系列，Al-Mg（5XXX）系列。合金元素在铝中的作用Si：室温时硅在铝中溶解度极小，属共晶类组织Cu：高强度铝合金的重要合金元素Mg：可以提高铝合金的强度，降低比重，并有一

3、定的抗蚀性Mn：提高铝的抗蚀性Zn：在铝中溶解度很大，铝合金金相检验内容1、加工过程形成的不良组织2、确认各种合金元素加入而形成的金属间化合物相铝合金的宏观检验特点：使用简单手段，可在较大范围内对铝合金制品的内在缺陷作检验。方法：断口检验低倍检验铝合金的宏观检验1、试样的制备取样部位：有代表性取样方式：锯切或铣割加工方法：切削加工量小粗糙度要求：不低于3.2Ra清洗：汽油、酒精、丙酮铝合金的宏观检验2、试样的侵蚀侵蚀剂：NaOH（10%~25%）时间：3~30min去膜：20%~30%HNO3冲水铝合金的宏观检验3、检验标准JB/T7946.2-199

4、9《铸造铝合金针孔》五级针孔GB/T3246.2-2000《变形铝及铝合金制品低倍组织检验方法》缺陷分为22种晶粒度检验断口检验变形铝合金的缺陷疏松、非金属夹杂、外来夹杂及白斑、氧化膜、化合物（一次晶）、羽毛状晶、光亮晶粒、气孔、冷隔、铸造裂纹、板材分层、缩尾、成层、挤压裂纹、淬火裂纹、粗晶环、焊合不良、锻造裂纹、压折、流纹不顺、裂口、纵向裂纹。铝合金的微观检验1、试样的制备取样粗磨：锉刀锉平细磨：砂纸抛光粗抛（转速500~600rpm）精抛（转速150~500rpm）2、侵蚀剂的选择根据合金成分、材料状态及检验目的常用侵蚀剂（见表12-1）铸造铝合金

5、Al-Si系（ZL1××）15种牌号Al-Cu系（ZL2××）6种牌号Al-Mg系（ZL3××）3种牌号Al-Zn系（ZL4××）2种牌号铝硅合金（ZL1xx）第三代铸造铝合金具有良好的铸造性能和抗蚀性含硅（4.5%~13%）加入强化元素，形成强化相Mg2Si、Al2Cu、Al2CuMg等缺点：共晶Si呈粗大的针状，机械性能低。需经变质处理。Al-Si二元合金状态图Al-Si二元合金状态图Al－Si二元相图（最简单的共晶型相图）：在577℃和含12.6％Si时：二元共晶反应L→α(Al)+Si。在共晶温度（577℃），Si在固体Al中溶解度为1.65％

6、。室温时溶解度几乎为零。铝硅合金基本组成相α（Al）－树枝状晶（基体）Si初晶硅：多边形、几何状、深灰色共晶硅：针块状三种铝硅合金基本组织亚共晶Al－Si合金：树枝状α(Al)相＋（α＋Si）共晶体（分布在α枝晶间）共晶Al－Si合金：（α＋Si）共晶过共晶Al－Si合金：块状初生Si＋（α＋Si）共晶体：ZL102合金（10.0～13％Si）在Al－Si相图共晶点成分左右，其组织有大量α(Al)＋Si共晶组织以外，可出现少量的初生α(Al)或出生Si相。通常ZL102合金中含较多杂质元素Fe，因此用Al－Fe－Si三元相图可得出：对于含Fe量较低，且

7、含Si量处于共晶点成分左侧的ZL102合金组织为：α(Al)＋Si＋β（Al9Fe2Si2）三元共晶对于含Fe量较高，或有较多含P量时，ZL102合金组织为：初生Si＋β（Al9Fe2Si2）＋α(Al)＋有时可能有α（Al12Fe3Si）ZL103铸造态金相变质处理变质处理：为提高Al-Si合金的综合性能，加入变质剂，改变硅的分布形状，使其呈点球状。变质处理的类型：钠变质、磷变质、锶变质变质不正常原因变质不足是由于变质不完全，或部分变质失效所致变质后停留时间过长引起变质效果衰退。变质过度主要是由于变质剂加入过多所引起。变质处理前后硅形貌磷变质处理铝硅

8、合金组织中的杂质相及主要特征FeAl3:抛光态呈针片状、浅灰色（比β（Al－Fe－Si）稍明