铝铜实验材料

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1、金属材料综合实验材料熔铸铝铜实验指导书一、实验目的专业综合实验是材料类专业的一个重要的实践教学环节。由于它对前继课程的涵盖性以及牛产实际的密切联系，所以在培养学牛的综合实验能力和提高综合索质方面具有不可替代的作用。专业综合实验是学牛在校期间第一次鮫全血的实验能力训练，在学牛总体培养hl标中占有亟耍的地位。通过对一般通用材料的化学成分、显微组织分析、建立热处理工艺与性能Z间的联系，使学牛掌握成份、加热温度、冷却速度对组织性能的彫响，熟悉材料分析的基木方法；对学生进行热处理工程师的基木训练，是学生会使川现代的实验方法。加深学生对也学过的专业基

2、础及专业课的理解，为学生的毕业设计打下坚实的基础。在有色金屈加工牛产中，熔炼•铸锭是一个重耍的牛产环节，它虽然不出最后产品，但在很大程度上控制着大部分加工产品的质量。因此，通过木环节的专业技能训练，学握如何运用理论知识，指导生产实践，从而达到培养自C分析问题和解决问题的能力。有色金属熔炼与铸锭技能训练主要学习有色金属及其合金床力加工用锭坯的熔铸。进行一定的加工，并进行性能检测，进行前后的对比。要求学牛查阅一定数量的相关资料，根据口己的题tl制定实验方案，口己动手实丿施材料的化学成分及强度、豹性、韧性、硬度筹。照出的显微组织要淸晰、典型，最

3、后整理实验数据、写出实验报告。二、实验原理熔化状态的金属进行冷却时，当温度降到Tm（熔点）时并不立即开始结晶，而是当降到Tm以下的某一温度后结晶才开始，这一现象称为过冷。熔点Tm与开始结品的温度Tm之差AT称为过冷度。过冷现象衣明，金属结品必须有一•定的过冷度，只有其有一定的过冷度下才能为结晶提供相变驱动力。结晶由两个基本过程所组成，即过冷液体产牛细小的结晶核心（形核）以及这些核心的成氏（长大）。其中，形核又分为均匀形核和非均匀形核。通常情况下，山于外來杂质、容器或模樂等的影响，一般都是非均匀形核。将铸锭沿纵向或横向剖开，经过磨制和腐蚀，

4、把内部纽织显示出来，从而可川肉眼或低倍放大镜观察其内部组织，如晶粒人小、形状及分布等。这种组织称为铸锭的粗视组织。典型的金屈铸锭横断面的宏观组织，一般是由三个晶区组成。山外向内依次分布为细晶粒区（外壳层）、柱状晶粒区和中心等轴晶粒区,分别如图a、图b、图c所示。图a细晶粒区形成示意图图b柱状晶粒形成示意图图C中心等轴晶粒形成示意图第一晶区是铸锭的外壳层，由细小等轴晶粒（枝晶）组成。把液体金属浇铸入铸型，结晶刚开始时，由于铸型温度较低，形成较大的过冷度，同时模壁与金属产牛磨擦及液体金属的激烈骚动，于是靠近型壁大量形核，还由于型壁不是光滑的镜

5、面，晶粒长大时，各枝品主轴很快彼此相互接触，使晶粒不能继续长大，所以晶粒的尺寸不大，既形成细晶粒区。图a表示在液体金属和铸型边界上结晶开始的情形。等轴晶粒的第一晶区较薄，因此对铸锭的性能没有重要的影响。第二晶区是柱状晶区。液态金属与铸型接触处的型壁剧烈的过冷是在液体金属和铸型的分界血上生成很多小品粒的原因，英中过冷与经过铸型猛烈的传热有关，随着外壳层的形成,铸型变热，对液态金属的冷却作用减缓。这吋只有处于结晶前沿的一层液态金属才是过冷的。这个区域可以进行结品，但一般不会产生新的品核，而是以外壳层内舉上原有晶粒为基础进行长大。同时，由于散热

6、是沿着垂直于模壁的方向进行，而结晶时每个晶粒的成长又受到四周止在成长的晶体的限制，因而结品只能沿着垂直于模舉的方向山外向里生长，结果形成彼此平行的柱状晶区图bo柱状晶区各品粒朝中心液体生长时，由于其他方向的长人都受到阻碍，使树枝晶得不到充分的发展，树枝的分枝很少。因此结晶后的显微缩孔少，组织较致密。但是山于柱状晶较粗大，因而较脆并口方向一致，引起热加工困难。第三晶区是铸锭的中心部分，随着柱状晶的发展，模壁温度进一步升高，散热愈來愈慢,而成长着的柱状晶前沿的温度乂由于结晶潜热的放出而有所升高。这样整个截而的温度逐渐变为均匀。当剩余液态金属都

7、过冷到熔点以下时，就会在整个残留的液态金属中同时出现晶核而进行结晶。在铸锭中心散热己无方向性，形成的晶核向四周各个方向自由生长，从而形成许多位向不同的等轴晶粒。在这种情况下山于冷却较慢，过冷度不大，形成的品核也不会很多，所以铸锭的中心区就形成了比较粗大的等轴晶粒区。如图c所示。等轴晶与柱状晶相比，因各枝晶彼此嵌入，结合得比较强固，铸锭易于进行压力加工,铸件性能不显方向性。其缺点是因树枝晶较发达，分枝较多，显微缩孔增多，使结晶后的纽织不够致密,觅要工件在进行锻压时应设法将•I•心压实。三、实验用设备、工具、材料1、设备:划竭，电阻炉;2、工

8、具：浇铸模，手钳，手锯，台称，抱钳，锯床，帆布手套;3、材料：铝锭，紫铜杆；四、实验内容与步骤1＞确定铝铜小间合金的成分及总量：铝97%,铜3%；铝合金中铜含量通常在2.5%〜5%,铜含量在4