實(shí)驗(yàn)二 有色金屬的顯微組織觀察與分析

1、一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠^察常見(jiàn)的鋁合金、銅合金、鎂合金及軸承合金等有色金屬試樣的顯微組織特征。了解有色金屬中合金元素對(duì)其組織和性能的影響。二、 實(shí)驗(yàn)說(shuō)明（一）鋁合金鑄造鋁合金：應(yīng)用最廣泛的鑄造鋁合金為含有大量硅的鋁合金，即所謂硅鋁合金 。典型的硅鋁合金牌號(hào)為ZL102，含硅 1113%針狀的共晶硅分布在白亮色的 -Al 固溶體基體上，這種粗大的針狀硅晶體嚴(yán)重降低合金的塑性，因此通常在澆鑄時(shí)向合金溶液中加入 23%的變質(zhì)劑，進(jìn)行變質(zhì)處理，合金共晶點(diǎn)向右移，原來(lái)的合金變成亞共晶，其組織為枝晶狀初生 固溶體（白亮色）+細(xì)的（+Si）共晶體（黑色，如圖1-1所示，從而提高合金強(qiáng)度和塑性。（a）未經(jīng)變質(zhì)處理（b

2、）變質(zhì)處理圖1-1 鑄造鋁合金（ZL102）的顯微組織 500X形變鋁合金：硬鋁是Al-Cu-Mg 系合金，是重要的形變鋁合金具有強(qiáng)烈的時(shí)效強(qiáng)化作用，經(jīng)時(shí)效處理后具有很高的硬度、強(qiáng)度，故而稱(chēng)Al-Cu-Mg 系合金為硬鋁合金。在Al-Cu-Mg系中，形成了CuAl （ 相CuMgAl S 相，這兩個(gè)相在加熱時(shí)均能溶入合金22的固溶體內(nèi)，并在隨后的時(shí)效熱處理過(guò)程中通過(guò)形成“富集區(qū)“過(guò)渡相”而使合金達(dá)到強(qiáng)1-2所示。（a）鑄態(tài)（b）時(shí)效板材圖1-2硬鋁（ZL12）的顯微組織 100X（二）銅合金普通黃銅普通黃金是Cu-Zn 45%以下，根據(jù)Cu-Zn 合金狀態(tài)圖，含鋅量在32%以下的黃銅（如H80

3、、H70）為相固溶體的單相組織；而含鋅量在3245%之間的黃銅H6H5）則為+）兩相組織。 36% H70。鑄態(tài)組織為 1-3所示。+ 3245%的黃銅為(+)兩相黃銅，典型牌號(hào)為H62。在室溫下 相較 相硬的多，因而只能承受微量的冷態(tài)變形，但 600以上迅速軟化，1-4所示。圖1- 3H70 黃銅退火態(tài) 100X圖1-4 H62黃銅退火態(tài) 100X錫青銅錫青銅為Cu-Sn 合金。典型牌號(hào)為ZQSn10，其鑄態(tài)組織為枝晶狀的初生 相和枝間的（+）1-5 所示。經(jīng)的 3%FeCl+10%HCl 水溶液浸蝕后枝干中心呈白亮色， 之間是共析體。如圖1-5所示。（a）鑄態(tài)（b）擠壓態(tài)1-5 錫青銅的顯

4、微組織 500X鋁青銅鋁青銅為Cu-Al 合金。工業(yè)上常用的鑄造鋁青銅是ZQAl9-4，除含銅鋁外還含有少量鐵。ZQAl9-4 的鑄態(tài)組織是白色相邊界析出黑色（+）共析體，相中還有細(xì)小黑點(diǎn)FeAl31-6 所示。圖1-6鋁青銅的顯微組織 500X圖1-7鉛青銅的顯微組織 500X鉛青銅鉛青銅為Cu-Pb 合金。常用鉛青銅為QPb301-7 所示。鉛不能溶于銅。白亮色的-Cu上分布著暗色的鉛晶粒。（三） 鎂合金純鎂的力學(xué)性能很差，不能直接用做結(jié)構(gòu)材料，但通過(guò)綜合運(yùn)用形變硬化、晶粒細(xì)化、合金化及熱處理等多種方法，將大幅度提高鎂合金的力學(xué)性能。Mg-Al 合金為例，鋁在 -Mg 中的室溫固溶度為2%

5、，通常此類(lèi)合金的鑄態(tài)組織中存在 -Mg 和 -Al12Mg17 兩相。當(dāng)鋁含量很低時(shí)，隨著合金中鋁合金的增加，鋁在-Mg 中的固溶度增加，強(qiáng)化效果也隨之增加。當(dāng)鋁在-Mg 中的-A12M17 1-8為AZ91 鎂合金鑄態(tài)組織。1-8 鎂合金的鑄態(tài)組織 500X（四）鈦合金常用鈦合金為T(mén)C4， 為(+1-9固溶體，條間黑色為 固溶體，片交錯(cuò)排列，猶如編織的網(wǎng)籃狀，稱(chēng)為網(wǎng)籃組織。1-9 鈦合金的顯微組織 500X（五）鋅合金純鋅的機(jī)械性能很差，沒(méi)有彈性模量。高鋁鋅基合金中，鋁含量為10-12%時(shí)可替代青銅，鋁含量為 27-35%時(shí)，具有強(qiáng)度高、塑性好及較強(qiáng)的承載性和耐磨性。常用的合金牌號(hào)為ZA27

6、-相、富鋁的 相和富銅的（CuZ）1-101-10 鋅合金的顯微組織 500X（六）軸承合金1錫基軸承合金錫基軸承合金是在Sn-Sb Sn-Sb 狀態(tài)圖可知，Sb 含量為 90%的合金室溫組織由銻在錫中固溶體（軟基體）SnSb（即 相，硬質(zhì)相所組成。由于先結(jié)晶出來(lái)的 相液態(tài)合金輕，易產(chǎn)生比重偏析，故加入一定量的銅會(huì)先結(jié)晶出針狀的 Cu3Sn，它在溶液中構(gòu)成樹(shù)枝狀骨架，阻止 相上浮，從而防止偏析現(xiàn)象。見(jiàn)圖1-11所示。1-11 錫基軸承合金的顯微組織 500X（2）鉛基軸承合金常用的鉛基軸承合金為鉛青銅。由Cu-Pb 狀態(tài)圖可知，鉛在固態(tài)不溶于銅，其顯微組織是硬銅基體上分布著軟的鉛質(zhì)點(diǎn)。見(jiàn)圖1-

7、12所示。圖1-12鉛基軸承合金的顯微組織 500X三、 實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備1-1 所列有色合金試樣。材料：金相砂紙、研磨膏、拋光呢、酒精、氫氟酸、鹽酸、苦味酸等。主要設(shè)備：金相顯微鏡、拋光機(jī)等。四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容于步驟1-1 中有色合金的顯微組織。五、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告報(bào)告了解有色合金的類(lèi)別及其典型組織結(jié)構(gòu)特征。繪制表中各有色合金顯微組織示意圖，并在圖上標(biāo)出組織，圖下注明材料、處理狀態(tài)、浸蝕劑和放大倍數(shù)，說(shuō)明顯微組織形貌特征。1-1 有色合金試樣及顯微組織序號(hào)合金牌號(hào)（材料）處理狀態(tài)顯微組織說(shuō)明腐蝕劑放大倍數(shù)1ZL102鑄態(tài)+Si 粗+( Si+)共0.5%HF水溶液500晶體（鑄鋁）（未變質(zhì)）2ZL102

8、鑄造+（Si+）共晶體0.5%HF水溶液500（鑄鋁）（變質(zhì)）3LY12鑄態(tài)-Al+HNO3+HCl+HF 水100溶液（硬鋁）黑色共晶體4LY12時(shí)效板材-Al+黑色質(zhì)HNO3+HCl+HF 水100點(diǎn)相溶液（硬鋁）5H70變形退火（孿晶帶）3%FeCl3+10%HCl100水溶液（黃銅）6H62鑄造退火+3%FeCl3+10%HCl100水溶液（黃銅）7ZQSn10鑄態(tài)樹(shù)枝狀+枝間3%FeCl3+10%HCl500（錫青銅）（+）共析體水溶液8QSn10擠壓棒 固溶體3%FeCl3+10%HCl500水溶液（錫青銅）（晶內(nèi)滑移帶）9ZQAl9-4鑄態(tài)白亮色 固溶體+黑3%FeCl3+10%HCl500色（+）共析體水溶液4%4%硝酸+96%酒精15ZChPbSb16鑄態(tài)暗黑色軟基體500（鉛基）（+）+白色塊狀SbSn+白色針狀Cu3Sn（鋁青銅）10QPb30鑄態(tài)白亮色-Cu+3%FeCl3+10%HCl500水溶液（鉛青銅）暗黑色Pb 晶粒11TC4鑄態(tài)+500（鈦合金）（ 網(wǎng)籃組