铝合金的微观组织(金相分析)

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。

Value Engineering0引言材料科学与工程在现代科学技术中，材料科学是国民经济发展的三大支柱之一。

主要专业方向有金属材料、无机非金属材料、高分子材料、耐磨材料、表面强化、材料加工工程等等，在研究金属材料时就要用到金相实验。

金相实验指的是一种试验方式，目的是金属材料的物理性能和机械性能与其内部之组织有相关连。

因此，可以借着金相试验的宏观组织及微观组织的观察判断金属及其合金的各项性能。

1实验背景将图像处理系统应用于金相分析具有精度高，速度快的优点，可以大大提高工作效率。

计算机定量金相分析正逐渐成为人们分析和研究各种材料，建立材料的微观结构与各种性能之间的定量关系以及研究材料结构转变动力学的有力工具。

该计算机图像分析系统可以轻松地测量特征的面积百分比，平均大小，平均间距，纵横比和其他参数，然后根据这些参数确定三维空间形状，数量，大小和分布。

它还建立了与材料机械性能的内部联系，以提供可靠的数据，以更科学地评估材料和合理使用材料。

2材料和仪器2.1钛合金材料实验选用钛合金-IMI834，将材料经过热处理和打磨，制得等轴、双态和魏氏三种微观结构的样品。

IMI834（Ti-6Al-5Sn-2Zr-1Mo-0.35Si-1Nd ）合金是一种具有优异蠕变，疲劳和拉伸强度的高温钛合金。

由于铝合金数量众多，因此可以视为α和β合金。

它可以在600℃的高温下使用，因此被广泛用作航空发动机的风扇盘。

β转变温度为1030℃。

2.2铝合金材料实验选用铝合金-2219-O （轧制板），除初始样品之外，将初始样品经过一次和多次旋压处理之后，得到另外两个样品。

铝合金2219由于其高的比强度，在低温和高温下良好的机械性能，高的断裂韧性和良好的抗应力腐蚀性能而被广泛用于航空航天。

2.3实验仪器实验选用COSSIM 倒置金相显微镜和CMY-50三目金相组织分析仪观察透明与不透明的标本。

部件号为TP609000B USB2.0DC SV 250mA ，使用UCOMS09000KPB 9.0MP 1/2.4M APTINA COMS 传感器。

目录1 绪论 (1)1.1断口分析的意义 (1)1.2 对显微组织及断口缺陷的理论分析 (1)1.3研究方法和实验设计 (3)1.4预期结果和意义 (3)2 实验过程 (4)2.1 生产工艺 (4)2．1.1 加料 (4)2.1.2 精炼 (4)2.1．3 保温、扒渣和放料 (5)2.1. 4 单线除气和单线过滤 (5)2.1. 5连铸 (6)2.2 实验过程 (6)2.2. 1 试样的选取 (6)2.2.2 金相试样的制取 (8)2.2.3 用显微镜观察 (9)2.3 观察方法 (10)2.3.1显微组织的观察 (10)2.3.2 对断口形貌的观察 (11)3 实验结果及分析 (11)3.1对所取K模试样的观察 (11)3.2 金相试样的观察及分析 (12)3.2.1 对显微组织的观察 (12)3.2.2 断口缺陷 (15)结论 (23)致谢 (24)参考文献 (25)附录 (27)1 绪论1.1断口分析的意义随着现代科技的发展以及现代工业的需求，作为21世纪三大支柱产业的材料科学正朝着高比强度，高强高韧等综合性能等方向发展。

长久以来，铸造铝合金以其价廉、质轻、性能可靠等因素在工业应用中获得了较大的发展。

尤其随着近年来对轨道交通材料轻量化的要求日益迫切[1]，作为铸造铝合金中应用最广的A356铝合金具有铸造流动性好、气密性好、收缩率小和热裂倾向小，经过变质和热处理后，具有良好的力学性能、物理性能、耐腐蚀性能和较好的机械加工性能[2-3]，与钢轮毂相比，铝合金轮毂具有质量轻、安全、舒适、节能等，在汽车和航空工业上得到了日益广泛的应用[4]。

然而，由于其凝固收缩，同时在熔融状态下很容易溶入氢，因此铸造铝合金不可避免地包含一定数量的缺陷，比如空隙、氧化物、孔洞和非金属夹杂物等[5-7]。

这些缺陷对构件的力学性能影响较大，如含1%体积分数的空隙将导致其疲劳50%，疲劳极限降20%[8-9]。

所以研究构件中缺陷的性质、数量、尺寸和分布位置对力学性能的影响具有重要意义[10]。

铝铜合金金相显微组织分析铝铜合金是世界上最常用的金属合金，由于其优良的力学性能和良好的加工性能，在建筑、制造、交通等各个领域得到了广泛的应用。

但是，为了获得良好的性能，在开发铝铜合金时，必须综合考虑多种因素，包括其微观组织、晶粒尺寸、均匀度和含量等。

从金相显微镜的角度来看，金相显微组织分析可以更全面地了解铝铜合金的组织结构和性能特征，从而更好地实现性能的优化和改进。

铝铜合金金相显微组织分析主要可以从两个相关性方面进行。

首先，金相显微镜可以观察到合金中细小晶粒的形状、尺寸和分布情况，以及合金组织中相互关系的特征。

其次，金相显微镜可以准确地分析铝铜合金中基体和夹杂物之间的相互作用，揭示合金中基体、析出物、熔合现象以及其他特殊组织成分的聚集状态和分布规律。

进行金相显微组织分析前，需要准备具有良好的外观性质的铝铜合金，以确保技术结果的准确性。

通常，需要对样品进行热处理，以消除机械冲击、疲劳和拉伸等影响，从而有效地稳定晶界和含量，使分析结果更准确。

其次，样品需要进行锉削，以消除表面的划痕和污染，使表面的晶界更加明晰和更加自然。

此外，金相显微镜分析一般采用原子比色分析技术，通过观察晶界的颜色差异，从而准确地识别和分析基体与夹杂物之间的特征和分布规律。

铝铜合金金相显微组织分析技术的准确性和可靠性决定了铝铜合金加工工艺的发展，同样也直接影响着性能的优化和改进。

因此，在实际应用中，金相显微组织分析无论对于对新型铝铜合金的开发和改进，以及对现有材料应用的改进都是至关重要的。

综上所述，金相显微组织分析可以更准确地解释铝铜合金的组织结构，揭示其微观组织的特性和分布规律，提高合金的性能，并有效地指导铝铜合金的开发和应用。

因此，金相显微组织分析一直是铝铜合金加工的重要技术，也是未来铝铜合金加工产业发展的核心能力。

抛光3系铝合金时，抛光后金相观察到一些黑点，请问那些黑点会是什么？脏东西？夹杂？ 磨了好久都磨不掉！7楼: Originally posted by geoge at 2011-11-23 18:03:19: 抛光3系铝合金时，抛光后金相观察到一些黑点，请问那些黑点会是什么？脏东西？夹 杂？磨了好久都磨不掉！ 黑点有多种可能性：1、疏松的孔洞，这种黑点是因为反射光在孔洞里面，就是黑色；2、 抛光膏沾黏在金属表面，很细小，形状太同一方向的“小尾巴” ；3、抛光时抛光布上面的纤 维造成的压痕，也会带有小尾巴！3、如果这种黑点不是布满在视野范围内的，偶尔有几个 小黑点甚至是比较大的黑点，那就是夹杂了！ ！以上是经验，仅供参考。

对于铝合金试样，楼主的制备方法也就只能做成这个样子了。

要想看清楚铝合金的晶界，必 须要电解抛光+阳极制膜+偏光显微镜观察。

材料是 7075 铝合金 正常温度铝熔体凝固过程，平时组织如图 1，可以看到晶界比较清晰，晶粒内部有很多析出 相； 而温度更高热铝熔体凝固后的金相组织如图 2， 其性能 （尤其是延伸率） 比起前者大大降低， 晶界看起来比较暗。

是否可以看出是发生过烧了呢？还只是腐蚀染色的问题。

那么性能的降低可能是什么原因， 谢谢 腐蚀剂是混合酸。

在金相观察中有些问题困扰我很久了，希望大家帮忙哦 1、相关参考书中说，7 系列铝合金微观组织是枝晶网络组织，那么枝晶网络结构和晶粒有 什么关系？我在腐蚀后好像只能看到枝晶， 那么晶粒就是枝晶网络结构包裹的区域吗？另外 枝晶间距如何测量？ 还是以我的照片为例吧， 我死活看不出来那部分是晶粒。

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是腐蚀的问题吗？希望高手帮忙 标示出来一个晶粒，谢谢 2、铝合金晶粒的观察是否最好通过阳极覆膜再偏振光来进行？还是通过更换腐蚀剂也能很 好的观察晶粒大小？偏光和普通光的区别是什么？为什么标准中说腐蚀 10 几秒钟，而我腐 蚀 1 分多效果不好。

铝合金金相组织的观察一、实验目的1.了解铸造、固溶处理、轧制及时效处理4种加工工艺对铝合金的组织特征的影响； ⒉分析不同材料加工工艺对铝合金力学性能的影响；3.深入了解材料四要素之间的内在联系及其在材料生产制造环节中的实际应用。

二、实验内容分别观察：（1）铸造，（2）固溶处理，（3）轧制，（4）时效处理后铝合金的金相组织；三、实验过程1. 样品制备每一位同学根据名单选取相应工艺的样品，根据《光学技术实验平台》中对于金相样品制备的学习，按照金相样品制备的一般要求进行制样。

样品涉及4种工艺，参看下表：磨光在M-2型预磨机上进行，依次使用200、400、600、800等四种牌号的水砂纸，然后进行抛光、腐蚀。

铝合金比较软，在样品制备过程中一定要控制好磨光的力度，以减少砂粒的嵌入，减轻样品表面内部损伤层的厚度。

同时，样品上应当保持一个方向的划痕。

在整个制备过程中，样品的倒角一定要始终保持，特别是抛光阶段。

为了保证样品在磨光过程中尽量不出现歪斜，请按照下面示意的实线磨削方向进行磨光操作，避免沿虚线示意的方向进行。

铸锭、固溶处理样品的磨光方向 轧制、轧制时效样品的磨光方向制样的要点：A 缩短在砂纸上停留的时间B 挡水盘距离盘面1cm，请节约用水C 样品抛光前必须在粗砂纸上修出倒角D 抛光膏的使用原则是微量、多次；注水少量、恰当E 抛光时，用力避免过大，应当适中，可以任意方向抛光腐蚀：腐蚀剂采用HF1.0%、HCl1.5%、HNO32.5%、水95%的混合试剂；腐蚀时间为5分钟左右。

为了保证腐蚀效果，样品避免放置在腐蚀液中长时间不动，应当每隔20~30秒钟移动、按动（在脱脂棉上），以保证金属面所接触腐蚀液的效力。

2. 组织观察5×50×一号样二号样三号样四号样四、实验分析1、观察各种工艺下的样品以及显微组织图片，分析各种工艺处理后，形成的显微组织的特点、原因。

答：（1）铸造组织：铸造金属在冷却时由于局部负温度梯度，导致过冷度不同，金属晶粒多呈树枝晶生长。

金相组织的观察实验报告金相组织的观察实验报告引言：金相组织是材料科学领域中一项重要的研究内容，通过观察材料的金相组织可以了解其内部结构、晶体形态以及相对应的性能。

本实验旨在通过金相显微镜观察和分析不同材料的金相组织，以探索其微观结构与性能之间的关系。

材料与方法：在本实验中，我们选择了三种不同的材料进行观察，分别是钢材、铝材和铜材。

首先，我们将这些材料进行切割和打磨，以获得平整的试样。

然后，我们使用金相显微镜对试样进行观察，并通过图像处理软件对显微照片进行分析。

实验结果与分析：1. 钢材的金相组织：钢材是一种常见的金属材料，其内部结构由铁素体、珠光体和渗碳体组成。

通过金相显微镜观察，我们可以清晰地看到钢材中这三种组织的分布情况。

铁素体呈现出深色，珠光体呈现出亮色，而渗碳体则呈现出深色的颗粒状结构。

这些组织的分布情况对钢材的力学性能和耐腐蚀性能有着重要影响。

2. 铝材的金相组织：与钢材不同，铝材的金相组织主要由铝晶粒和亚晶组成。

通过金相显微镜观察，我们可以看到铝材中晶粒的形态和大小。

晶粒的大小与材料的冷加工程度有关，通常情况下，冷加工程度越高，晶粒越细小。

此外，亚晶是铝材中的一种细小结构，其存在对铝材的塑性变形和强化效果具有重要意义。

3. 铜材的金相组织：铜材是一种具有良好导电性和导热性的金属材料，其金相组织主要由铜晶粒和孪晶组成。

通过金相显微镜观察，我们可以看到铜材中晶粒的形态和大小，以及孪晶的存在。

晶粒的大小与材料的冷加工程度有关，孪晶则是由于晶格错位引起的。

这些组织的存在对铜材的导电性和塑性变形性能有着重要影响。

结论：通过金相显微镜的观察和分析，我们可以了解不同材料的金相组织特征，并进一步探索其与性能之间的关系。

钢材中的铁素体、珠光体和渗碳体对其力学性能和耐腐蚀性能具有重要影响；铝材中的晶粒和亚晶则对其塑性变形和强化效果具有重要意义；铜材中的晶粒和孪晶则对其导电性和塑性变形性能有着重要影响。

金相组织的观察实验为我们深入了解材料的微观结构与性能之间的关系提供了有力的工具和方法。

一、实验目的1. 了解金相显微镜的构造、原理及使用规则；2. 掌握金相显微试样制备的基本操作方法；3. 通过观察金属材料的金相组织，分析其成分与组织之间的关系；4. 培养实验操作能力和分析问题能力。

二、实验原理金相分析是利用金相显微镜对金属材料进行微观组织观察和分析的一种方法。

通过观察金属材料的金相组织，可以了解其内部结构、成分分布、相变过程等，从而为金属材料的性能评价、生产工艺改进、质量控制等提供依据。

金相显微镜主要由光源、物镜、目镜、载物台、调焦装置等组成。

实验中，通过调节物镜和目镜的放大倍数，以及调整载物台的高度，实现对金属材料的微观组织进行观察。

三、实验仪器与材料1. 仪器：金相显微镜、抛光机、砂轮机、金相试样、金相砂纸、脱脂棉、3~5硝酸酒精溶液等；2. 材料：不锈钢、碳钢、铝合金等金属材料。

四、实验步骤1. 金相试样制备（1）取样：从待分析的金属材料上截取适量的试样，确保试样表面平整、无划痕；（2）粗磨：将试样放入砂轮机中，用粗砂纸进行粗磨，直至试样表面基本平整；（3）细磨：用细砂纸对试样进行细磨，直至试样表面无明显划痕；（4）抛光：将试样放入抛光机中，用抛光布和脱脂棉进行抛光，直至试样表面光滑；（5）浸蚀：将试样放入3~5硝酸酒精溶液中，根据试样材料选择合适的浸蚀时间。

2. 金相显微镜观察（1）将制备好的试样放置在金相显微镜的载物台上；（2）调节物镜和目镜的放大倍数，找到合适的观察倍数；（3）观察试样的金相组织，记录观察结果。

五、实验结果与分析1. 不锈钢试样通过观察不锈钢试样的金相组织，可以发现其主要由铁素体和奥氏体组成。

铁素体呈针状分布，奥氏体呈块状分布。

这表明不锈钢具有良好的耐腐蚀性能。

2. 碳钢试样观察碳钢试样的金相组织，可以发现其主要由珠光体和铁素体组成。

珠光体呈层状分布，铁素体呈针状分布。

这表明碳钢具有良好的强度和硬度。

3. 铝合金试样观察铝合金试样的金相组织，可以发现其主要由α相和β相组成。

在当今工业领域，铝合金作为一种重要的结构材料，其焊接技术一直备受关注。

其中，搅拌摩擦焊接是一种先进的焊接方法，能够在不融化材料的情况下实现高强度的焊接接头。

本文将深入探讨铝合金搅拌摩擦焊接接头组织特征，以帮助读者全面理解这一焊接方法的特点。

二、铝合金搅拌摩擦焊接接头组织特征的表现1. 微观组织分析铝合金搅拌摩擦焊接接头的微观组织特征是研究的重点之一。

在接头区域，可以观察到晶粒细化、晶粒再结晶等现象。

还会出现强化相分布不均匀、晶粒取向偏移等情况。

这些微观组织的变化直接影响着接头的性能和稳定性。

2. 组织相分析铝合金搅拌摩擦焊接接头中的组织相也是需要重点关注的对象。

通过金相显微镜等手段，可以发现接头中出现了多种组织相，如固溶相、析出相等。

这些组织相的形成对接头的强度、硬度等性能指标具有重要影响。

3. 动态组织特征在搅拌摩擦焊接的过程中，焊接接头的组织特征还会随着时间和温度的变化而发生相应的动态变化。

这些动态组织特征包括晶粒的再排列、组织相的数量和尺寸的变化等，对于接头的稳定性和可靠性产生着重三、铝合金搅拌摩擦焊接接头组织特征的影响因素1. 工艺参数搅拌摩擦焊接的工艺参数是直接影响焊接接头组织特征的重要因素。

包括搅拌头形状、转速、下压力等参数的变化，都会对接头的组织特征产生显著影响。

2. 材料属性铝合金的成分和性能对于搅拌摩擦焊接接头组织特征也具有重要影响。

不同种类的铝合金，其组织特征会有所差异，需要针对不同材料进行研究和分析。

3. 环境条件焊接过程中的环境条件，如温度、气氛等，也会对接头的组织特征产生一定的影响。

特别是在特殊环境下进行焊接时，需要对组织特征进行更加深入的研究。

四、总结与展望通过对铝合金搅拌摩擦焊接接头组织特征的深入探究，我们能够更全面地了解这一焊接方法的特点。

未来，随着材料科学和焊接技术的不断发展，我们可以预见，对接头组织特征的研究将会更加深入，为铝合金搅拌摩擦焊接技术的进一步改进和应用提供更多的理论支持和实个人观点：铝合金搅拌摩擦焊接作为一种新型的焊接方法，其接头组织特征的研究对于提高焊接接头的质量和性能具有重要意义。