镁锂合金LA91热处理及组织观察

1、西安航空学院实验报告课程名称材料创新实验实验项目名称热处理保温时间对 LA91镁合金硬度的影响实验学生班级实验学生姓名同组学生姓名实验时间 2019.6.24 2019.7.5实验地点 材料研究中心实验成绩评定指导教师签字 年 月 日一、实验目的和要求.自己设计实验、自己动手完成实验，将学到的基础知识及 专业知识灵活地应用到实验设计中，加深理解专业基础课中的基 本概念、重点和难点内容。.研究不同热处理工艺下的组织变化。3,研究不同的退火热处理工艺对镁锂合金硬度的影响二、实验主要仪器和设备箱式电阻炉、抛光机、金相显微镜、洛氏硬度计、维氏硬度计、布氏硬度计三、实验方法与步骤设计实验考虑可行性一一切

2、割样品做标记一一热处理一一制 作金相试样并观察（粗磨、倒圆角、抛光、腐蚀液配置、腐蚀、 观察）一一使用三种硬度仪测硬度记录数据1设计实验考虑可行性：通过小组分工并查阅镁锂合金和热处理 相关文献，设计本实验为镁锂合金 LA1退火热处理实验。2切割样品：使用砂轮或锯条将实验材料镁锂合金 LA91切割为 1520mm勺试样，并做好标记防止错乱，标记按照试样编号及热 处理工艺进行。3.热处理：采用到温入炉的加热方法，待炉温升至指定温度后放 入试样，本次实验为恒温 280C ,并保温不同的时间，之后用不 同的冷却方式冷却至室温进行之后操作。具体热处理工艺编号按 照表格试样编号及热处理工艺进行。编号123

3、45加热温度/C无280280280280保温时间/h无2142冷却方式无空冷空冷空冷水冷试样编号及热处理工艺3制作金相试样并观察：通过金相砂纸打磨柱体试样的一个圆平面，倒圆角之后使用抛光机对光滑面进行抛光， 配置好腐蚀液(采 用污水乙酸1ml、硝酸1ml、蒸储水150ml、草酸1g均匀混合的 试剂)，随后使用蒸储水和无水乙醇清洗，之后进行腐蚀，再次清 洗使用电吹风快速烘干，轻放于金相显微镜载物台上，再换用 200-500倍度数物镜进行观察分析并拍照保留文件(若腐蚀效果 不理想需重复抛光和腐蚀步骤)。4三种硬度仪测硬度：在打磨掉试样表面氧化物和杂质分别使用 洛氏硬度仪、布氏硬度仪、维氏硬度仪测

4、五组试样的硬度并记录。4.1维氏硬度测试步骤(1)选择实验力值，设定实验力保持时间(2)将物块放置在载物台上调节试样高度， 使试样表面在目镜中 获得清晰成像；(3)压下加载开关，压头自动转到试样表面，在试验力的作用下， 金刚石头对试样表面进行加载(4)保持一定时间后卸载(5)转动目镜，在试样表面看到一个清晰的十字架压痕(6)调节十字架，使目镜中的十字架与试样表面十字架重合，使 目镜中的两根直线相切，调节结束以后，按下摇杆按钮(7)将摇杆旋转90度，十字架对齐，调节目镜中的两根直线的 位置将试样上的十字架夹在两直线之间，按下摇杆按钮(8)屏幕上显示硬度数值，记录(9)转盘反向旋转，卸去试样洛氏硬

5、度测定(1)将试样放置在工作台上，顺时针旋转手轮使工作台缓慢升起， 并顶起压头0.6mm指示器表盘小指针指在红色标点出，逆时针 旋转表盘使大指针指在C或B处。(2)指针位置校准后，即可向前拉动加载手柄，使主载荷加于压 头。(3)当指针转动停顿下来3到4秒后，即可将卸荷手柄推回，卸 除主载荷。(4)从指示器上读出大指针相应的数值，采用金刚石压头，用表 圈外(黑色)进行读数，采用钢球压头时，按表盘内圈(红色) 读数。(5)逆时针松开手轮，降下工作台之后，即可稍稍挪到试样，旋 转新的位置继续实验，两个压痕中心距离不应小于3mm对同一试样，最后在不同部位进行不少于 3次的试验，以便得到可靠的 硬度数值

6、。(6)记录数据布氏硬度的测定(1)调节实验力及加载载荷时间(2)将试样放置在载物台上，旋转手轮使试样上升至顶住压头， 继续旋转手轮至手轮空转，停止旋转。(3)按下STAR咳钮，压头开始加载，加载时间 30秒。(4)加载结束，反向转动手轮使载物台下降取出试样，(5)用读数器读出压痕直径，乘于 2,查表得出试样的硬度值。四、实验记录处理1金相组织图图1 编号：1 物镜倍数：200图2编号：1 物镜倍数：500图3编号：2 物镜倍数：200图4编号：2 物镜倍数：500图5编号：3 物镜倍数：200图6编号：3 物镜倍数：500图7 编号：4物镜倍数：200图8 编号：4物镜倍数：500图9 编号

7、：5物镜倍数：200图10编号：5物镜倍数：5002.洛氏、布氏、维氏硬度1号试样各项硬度值数 硬度123平均值HV331.6309.8310.7310.7HB45.145.145.145.1HRC79.17377.576.532号试样各种硬度值数 硬度123平均值HV297.0308.0300.9301.9HB44444444HRC73.073.872.673.133号试样各种硬度值数硬度、123平均值HV308.0309.8308.7309.07HB44.944.944.944.9HRC71.775.077.574.7384号试样各种硬度值、次数 硬度123平均值HV298301.8300

8、.8300.2HB41.541.541.541.5HRC72.071.574.072.55号试样各种硬度值数 硬度、123平均值HV311.6311.6311.6311.6HB45.945.945.945.9HRC78.176.677.877.50五、实验结果分析为研究不同热处理工艺对镁锂合金LA91显微组织和硬度的影响，本次实验通过恒温280C,对镁锂合金LA91试样进行时长 各为60min、120min、240min的退火处理，并采用水冷和空冷两 种冷却方式进行冷却，图1图2为原始试样显微组织，图3到图 10为不同保温时间及不同冷却方式得到的显微组织图。（1）通过图2 （未处理）和图6 （

9、280C-60min-空冷）对比可以9发现，具晶粒数目也有明显增加，晶界也变得清晰，且晶粒粒度 更小，并出现球化趋势，这是由于再结晶引起的；（2）通过图5 （280C-60min-空冷）相图可见，退火时间为 1小 时，合金内a相分段球化，由于时间较短，表现为 a相发生了藕 节状转变，继续延长退火时间，a相沿藕节各个节点断裂，退火2 小时后合金组织如相图2此时合金内完成了藕节沿节点断裂的过 程，但球化后a相的形状并不一致，一部分 a相仍处于球化过程 之中，形态也逐渐向球状等能量较低的形态转变，合金的完全软 化在金相形貌方面反映为组织趋于均一，合金内缺陷较少，由相 图4可见，退火4小时后，合金内a

10、相完成了球化转变，均匀分 布于b相基体上，合金内晶粒度适宜且晶粒尺寸相差不大，合金 内缺陷较少（3）通过图 3 （280C-120min-空冷）和图 7 （280C -240min-空 冷）的对比可以看出，随着保温时间的加长，晶界的球化趋势在 减小；（4）通过2号试样（280C-120min-空冷）和5号试样（280c -120min-水冷）硬度数据对比分析得知，5号试样硬度明显大于2 号试样；六、实验结论（1）退火热处理能够明显改善镁锂合金 LA91的硬度，选择合适 的退火温度为280c后，退火时间长短主要影响合金软化的进程， 时间过短不利于相的充分球化及组织的均匀化。10(2)在等温度下，

11、随着退火保温时间的增加，退火后合金的硬度呈减小趋势。(3)在等温度、等保温时间下，普通热处理中的淬火方式比退火方式更能显著提高材料的硬度七、实验分析1.实验中产生误差的原因(1)试样表面氧化物造成分析误差(2)试样上下表面不平行造成观测及硬度测量误差(3)读数和计算过程产生人为误差2注意事项(1)粗磨时将试样两圆面磨为平齐，方便后续热处理及进金相观 察。(2)制作金相试样腐蚀过程中应注意时间， 防止腐蚀过度或者腐 蚀时间太短。(3)切割试样和热处理过程时要注意安全。(4)试样表面应平坦光滑，无氧化物及外来污物，尤其不能有油污。(5)洛氏硬度测量时要保证试样厚度大于压痕厚度的十倍。(6)硬度测试环境要无振动，无腐蚀介质并读数准确。3思考题(1)热处理过程中为什么要选择到温入炉的加热方式？答：在平时的材料正火或退火时，一般是随炉升温，这样便于消除材料内的残余应力，同时，减少材料内外的温度梯度，从 而避免由于材料(特别是合金材料)内外温度梯度过大，形成裂 纹。目的都是为了防止变形或裂纹的产生。尺寸小的工件，由于 截面的原因，内外温差小，可以到温装炉，尺寸大的工件或高合 金钢，由于热传递困难，内外温差大，