金屬專業(yè)實驗指導

1、實驗1 金屬材料的熔煉和澆鑄一、實驗目的：（一）掌握金屬材料的鑄造工藝過程；（二）了解金屬澆鑄的操作方法。二、實驗原理：金屬材料的熔煉和澆鑄，簡稱鑄造，是指將金屬材料加熱到高于金屬熔點的溫度以上，使金屬材料由固態(tài)轉變?yōu)橐簯B(tài)，再將金屬熔體倒入特定的模具中冷卻，形成特定形狀的固體材料，為進一步加工做好準備。鑄造主要工藝過程包括：金屬熔煉、模型制造、澆注凝固和脫模清理等。鑄造用的主要材料是鑄鋼、鑄鐵、鑄造有色合金(銅、鋁、鋅、鉛等)等。鑄造方法常用的是砂型鑄造，其次是特種鑄造方法，如：金屬型鑄造、熔模鑄造、石膏型鑄造等。各種鑄造方法的特點和適用范圍見下表：表1 金屬材料的各種鑄造方法鑄造方法鑄件材質

2、鑄件重量表面光潔度鑄件復雜程度生產成本適用范圍工藝特點砂型鑄造各種材質幾十克很大差簡單低 最常用的鑄造方法 手工造型:單件、小批量和難以使用造型機的形狀復雜的大型鑄件 機械造型：適用于批量生產的中、小鑄件手工：靈活、易行，但效率低，勞動強度大，尺寸精度和表面質量低機械：尺寸精度和表面質量高，但投資大金屬型鑄造有色合金幾十克20公斤好復雜鑄件金屬模的費用較高小批量或大批量生產的非鐵合金鑄件，也用于生產鋼鐵鑄件。 鑄件精度、表面質量高，組織致密，力學性能好，生產率高。熔模鑄造鑄鋼及有色合金幾克幾公斤很好任何復雜程度批量生產時比完全用機加工生產便宜各種批量的鑄鋼及高熔點合金的小型復雜精密鑄件，特別適

3、合鑄造藝術品、精密機械零件尺寸精度高、表面光潔，但工序繁多，勞動強度大陶瓷型鑄造鑄鋼及鑄鐵幾公斤幾百公斤很好較復雜昂貴模具和精密鑄件尺寸精度高、表面光潔，但生產率低石膏型鑄造鋁、鎂、鋅合金幾十克幾十公斤很好較復雜高單件到小批量低壓鑄造有色合金 幾十克幾十公斤好復雜（可用砂芯）金屬模的制作費用高小批量，最好是大批量的大、中型有色合金鑄件， 可生產薄壁鑄件鑄件組織致密，工藝出品率高，設備較簡單，可采用各種鑄型，但生產效率低差壓鑄造鋁、鎂合金幾克幾十公斤好復雜（可用砂芯）高性能和形狀復雜的有色合金鑄件壓力可控，鑄件成型好，組織致密，力學性能好，但生產效率低壓力鑄造鋁、鎂合金幾克幾十公斤好復雜（可用砂

4、芯）金屬模的制作費用很高大量生產的各種有色合金中小型鑄件、薄壁鑄件、耐壓鑄件鑄件尺寸精度高、表面光潔，組織致密，生產率高，成本低。但壓鑄機和鑄型成本高離心鑄造灰鐵、球鐵幾十公斤幾噸較好一般為圓筒形鑄件較低小批量到大批量的旋轉體形鑄件、 各種直徑的管件鑄件尺寸精度高、表面光潔，組織致密，生產率高連續(xù)鑄造鋼、有色很大較差長形連續(xù)鑄件低固定截面的長形鑄件，如鋼錠、鋼管等組織致密，力學性能好，生產率高消失模鑄造各種幾克幾噸較好較復雜較低不同批量的較復雜的各種合金鑄件鑄件尺寸精度較高，鑄件設計自由度大，工藝簡單，但模樣燃燒影響環(huán)境三、實驗器材：（一）儀器設備：1、電阻熔煉爐；2、金屬模具；（二）試樣材料

5、：本試樣選用：鋅、鋁、電解銅四、實驗步驟：1、 鑄造方法的選擇本實驗中選用的材料是鋅鋁合金，實驗要求鑄件精度、表面質量高，組織致密，力學性能好。由于鋅合金具良好的鑄造性能，充填鑄型能力強，且不產生熱裂，故特別適宜于采用金屬型鑄造。2、 合金成分的配制： 根據(jù)鑄件技術要求所規(guī)定的合金牌號，可查出合金的化學成分范圍，從中選定化學成分；然后根據(jù)元素的燒損率和成分要求，進行配料計算，得出各種爐料的加入量，并選擇爐料。若爐料受到污染，則需要進行處理，保證所有的爐料清潔、無銹，并在投料前進行預熱；本實驗中選用的鋅鋁合金的成分為鋅鋁銅，操作過程中將電解銅、鋁和鋅按照計算好的成分比進行配料，分別用天平進行稱量

6、，然后均勻混合，作為合金熔煉的原料。3、 熔煉：首先進行加料，將配好的原料放入電阻熔煉爐內。一般加料順序為：回爐料、中間合金和金屬料，低熔點易氧化的金屬料，如鎂，在爐料熔化之后加入；爐料加好后，蓋上爐蓋。然后使用電阻爐控制柜上的溫控開關，將溫度設定在600。最后合上電源，開始熔煉。當電阻爐內的溫度達到合金的熔點溫度，開始出現(xiàn)液相，隨著過程的持續(xù)，液相的量越來越多，直至全部轉變?yōu)橐合啵蹮掃^程結束。4、澆鑄：當材料全部轉變?yōu)橐合嘁院?，應繼續(xù)保溫一段時間，使液相的成分變得更為均勻，保證材料的性能。由于各種原因的存在，再熔煉過程中會引入一定量的雜質，對材料的性能產生不利的影響。所以，接下來要使用長柄

7、勺將浮在液相表面的雜質去除，以免影響材料的性能。最后，按試驗的要求準備好模具，使用長柄勺將液相從電阻爐中舀出，倒入模具腔內。在此過程中應注意將模具內腔用金屬液體填滿，但同時不能有液體溢出。有的合金在澆注前要進行攪拌，以防發(fā)生比重偏析。5、脫模：待金屬液體冷卻后，使用工具進行脫模，最后得到要求形狀的材料。6、樣品觀察 實驗結束后，對實驗樣品外觀進行觀察，看是否有氣孔、裂紋、夾雜等缺陷的存在，并對其進行分析，學生可對工藝的改進提出自己的想法。五、實驗安全注意事項：1、在熔煉和澆鑄時，由于處于高溫環(huán)境，一定要注意安全。實驗人員必須穿好防護服裝，并戴上保護面具，以免飛濺的金屬液滴對人體造成損傷；2、脫

8、模的過程當中，為防止被燙傷和擦傷，實驗人員必須等到模具冷卻到適宜溫度時再進行脫模，且必須戴好手套，以免出現(xiàn)意外事故。實驗2 金屬非晶材料的制備一、實驗目的：1、掌握金屬非晶薄帶材料的制備原理和制備方法；2、掌握非晶薄帶的基本表征方法。二、實驗原理：二十世紀三十年代克拉默爾(Kramer)用氣相沉積法獲得了非晶態(tài)合金。1963年美國加州理工學院杜威茲教授首先采用急冷技術(冷卻速度106s)從金屬溶滴得到了非晶態(tài)AuSi合金。1967年，他又把離心急冷技術應用于非晶態(tài)合金的制造中，后經(jīng)巴丁(Bedell)、陳鶴壽和米勒(Miller)等不斷改進而完善，開創(chuàng)了應用的道路，非晶態(tài)合金得到了迅速發(fā)展。能

9、否形成非晶態(tài)合金，首先與材料的非晶態(tài)形成能力有密切關系。這是形成非晶態(tài)合金的內因。此外，從金屬熔體形成非晶態(tài)合金的必要條件是要有足夠快的冷卻速度，以致使熔體在達到凝固溫度時，其內部原子還未來得及結晶(形核、長大)就被凍結在液態(tài)時所處位置附近，從而形成無定形結構的固體。這是形成非晶態(tài)合金的外因。不同成分的熔體形成非晶固體所需冷卻速度不同，就一般金屬材料而言，實驗表明，合金比純金屬容易形成非晶態(tài)，在合金中過渡金屬類金屬合金，冷卻速度為106s左右，而有的純金屬要求冷卻速度高達1010s。單輥急冷法制備非晶薄帶的原理： 單輥熔體急冷法是制備鋁基非晶合金的最常用方法之一，其設備結構示意圖見圖1。母合金

10、在坩堝內用高頻加熱法熔化，達到熔融合金溫度Tm，然后通人惰性氣體或氮氣，其坩堝內壓力PE大于大氣壓，使熔融合金從噴口噴出，經(jīng)過噴口與輥之間的間隙，達到快速旋轉的輥面，迅速冷凝，形成連續(xù)薄帶，然后借助離心力拋離輥面。完成一次噴鑄過程需數(shù)秒到數(shù)十秒。該法從實驗室到工業(yè)生產應用最為廣泛，設備較為簡單，操作方便，效率較高。三、實驗器材：（一）儀器設備：1、 單輥非晶甩帶機：2、 螺旋測微儀3、 X射線衍射分析儀（二）試樣材料：本試樣選用鐵硅硼合金四、實驗步驟：1、母合金錠的制備：將電解鐵、硅和硼按照一定的配比，分別用天平進行稱量，將原料混合后放入真空爐中熔煉，澆鑄成一定尺寸的圓棒，作為非晶甩帶的母合金

11、。由于非晶合金的制備對合金純度的要求非常高，因此在原料配制和母合金的熔煉過程中都要嚴格控制好材料的純度。2、母合金的熔煉將母合金放入非晶甩帶機上套有中頻感應線圈的石英管中，開啟電源，進行熔煉。當電阻爐內的溫度達到合金的熔點溫度時，合金開始熔化出現(xiàn)液相，隨著過程的持續(xù)，液相的量越來越多，直至全部轉變?yōu)橐合?。調節(jié)中頻感應的功率，調整液相的溫度，為甩帶做好準備。3、甩帶：當材料全部轉變?yōu)橐合嘁院螅瑧^續(xù)保溫一段時間，使液相的成分變得更為均勻，保證材料的性能。然后開始甩帶，觀察甩出的非晶帶的情況，調節(jié)水冷銅棍的轉速和感應線圈的功率，使非晶帶的質量達到最佳。4、觀察與檢測：等非晶帶冷卻以后，先目視觀察其

12、表面是否平整，然后進行彎折，檢查非晶帶的韌性，以確定甩帶的質量。然后對薄帶不同部位的厚度和寬度進行測量，檢驗薄帶的均勻度，最后從薄帶的不同部位截取一些樣品進行XRD試驗，判斷其內部結構是否為非晶態(tài)結構。五、實驗安全注意事項：1、在母材熔煉和甩帶階段，非操作人員應離開操作設備一段距離，以免被燙傷，操作人員應穿好防護服裝并。2、制備出帶材后，在觀測帶材時注意安全，以免被薄帶割傷。實驗3 金屬粉末的制備方法PM(粉末冶金)法是最早開發(fā)制備金屬材料的工藝之一，一般包括混粉、冷壓、除氣、熱壓和擠壓過程。具有以下優(yōu)點：任何金屬都可以作為基體材料；允許使用所有種類的增強相，可以使用非平衡合金，如快凝合金和快

13、淬粉末可以制備大體積分數(shù)的復合材料；最大限度地提高材料的彈性模量，降低熱膨脹系數(shù)。缺點是：需要存儲大量具有高反應性和易爆炸的微細粉末，生產過程復雜，產品的形狀受到限制，生產成本高等。金屬粉末的制備作為粉末冶金當中的重要階段，其過程的控制直接影響到最終制品的各項性能。金屬粉末的制備方法一般有機械球磨法、自蔓燃高溫合成法(SHS)、噴射成形法等。本實驗僅對機械球磨法和噴射成形法進行實踐和探討。一、實驗目的：（一）掌握金屬粉末常用的制備方法；（二）掌握機械球磨法制備金屬粉末的原理和工藝；了解行星式球磨機和高能球磨機的使用方法；（三）掌握噴射成形法制備金屬粉末的原理和工藝。了解噴射成形設備的原理和使用

14、方法。二、實驗器材：（一）主要儀器設備：1、 行星式球磨機；振動式球磨機。2、 噴射成形設備。（二）試樣材料：1、機械球磨法采用Ti、Al粉。采用的鋁粉純度為99%，粒度為100200目。鈦粉純度為99%，粒度大于2000目。表 1 原材料原料鈦粉鋁粉純度99%純99%純粒度大于2000目100200目2、噴射成形法母合金采用Mg鍛件。詳細摻雜合金元素可選擇。三、實驗步驟：（一）機械球磨法制備金屬粉末1、配料：將Ti粉、Al粉按照Ti：Al=1：1（摩爾比）的配比，分別用天平進行稱量，爾后放入試樣袋進行混粉。2、球磨：（1）原理介紹球磨粉碎是機械粉碎的一種，是粉體顆粒在外力的作用下內部缺陷擴展

15、的結果。這些內部缺陷既可能是內部原有的微裂紋，也可以是位錯等晶格缺陷。晶格缺陷是晶體物質結構的薄弱環(huán)節(jié)，在應力作用下，品格缺陷通過滑移產生新的裂紋。在外力作用下，當顆粒內部產生的應力大于其所能承受的臨界應力時，就會在顆粒內部發(fā)生斷裂而達到粉碎的目的。球磨利用磨球的高能撞擊碎化脆性材料，在低溫條件下也可以對塑性材料進行球磨。球磨粉末的粒度分布范圍較大（1500m），外形不規(guī)則，堆積性和流動性較差。球磨過程中要避免粉末粘附在磨球和磨罐上，并力求減少來自磨球和磨罐碎屑的污染。球磨粉碎物料的作用（壓碎、擊碎、磨削）主要取決于球和物料的運動狀態(tài)，而球和物料的運動又取決于球磨罐的轉速。球和物料之間的作用隨

16、磨罐轉速變化而變化：球磨機轉速慢時，物料的粉碎主要靠磨球的摩擦作用；球磨機轉速較高時，磨球在離心力的作用下隨著罐體上升，但由于沿重力方向的分力不能抵消磨球重力，磨球最終在重力的作用下掉下來。這時物料不僅靠球與球之間的摩擦作用，而主要靠球落下時的沖擊作用而被粉碎，此時的球磨效果最好；繼續(xù)增加球磨機轉速時，離心力分力超過球體的重力，緊靠磨罐的磨球不脫離罐壁而與罐體一起回轉，此時物料的粉碎作用將停止。這種轉速稱為臨界轉速，球磨效率不高。球磨適宜速度由如下公式得到： （1-7）其中為球磨機轉速，為磨罐壁的摩擦系數(shù)，取為0.164，R為磨罐半徑。機械合金化是一種制備細粉粒的固態(tài)反應方法。制備過程中，不同

17、的元素組分在球磨機內磨球的碰撞擠壓下，發(fā)生強烈的塑性變形，不同的組分冷焊在一起，隨后發(fā)生斷裂，冷焊、斷裂的不斷重復進行，使得粉末總是在最短的尺度上以新鮮的原子面互相接觸，最終實現(xiàn)在熔煉狀態(tài)下才能達到的合金化目的。機械合金化過程一般是在高能球磨機中完成。目前使用的高能球磨機主要有兩種，一種是行星式球磨機，另一種是振動式，能量較高如Spex-8000等。不論球磨或機械合金化，為了防止引入氧化物，一般需要充入保護氣如He、Ar等惰性氣體。 （2）行星式球磨機配好的原料放入行星式球磨機的球磨罐內，根據(jù)原料的重量，按一定的粒度級配放入磨球，球料比為10：1，球磨前應進行抽真空保護，以免粉末被氧化。其中真

18、空氣氛由德國Becker真空泵對內徑為90mm可密閉的球磨罐抽氣0.5h而得到。抽好真空后，將球磨罐固定在球磨機底盤上，并擰緊安全閥。之后，依據(jù)行星式球磨機實際使用情況，將轉速定為400r/min，然后設定好運行時間對其進行2h的球磨，最后啟動電源，開始球磨。（3）振動式球磨機配好的原料放入振動式球磨機的球磨罐內，根據(jù)原料的重量，按一定的粒度級配放入磨球，球料比為2：1。為避免粉末被氧化和冷焊現(xiàn)象的發(fā)生，采用無水乙醇作為過程控制劑，無水乙醇的量為罐體容積的1/3左右。實驗中，球磨轉速為2000r/min。設定球磨時間為2.5時，每隔半小時停轉半小時，以防止球罐內溫度過高而爆炸。3、 取樣分別從

19、行星式球磨機和振動式球磨機中取出粉末，進行觀察，主要對比球磨前后的粒度變化。取樣時做好保護措施，應避免粒度極細的粉末的吸入。（二）噴射成型法制備金屬粉末1、 原理介紹與常規(guī)鑄錠工藝和傳統(tǒng)粉末冶金工藝相比,噴射成形工藝具有獨特優(yōu)勢。作為一種新型的快速凝固技術，噴射成形的產品具有細小的等軸晶與球狀組織，固溶度大，氧化程度小，致密度高的特點，且生產的工序簡單，成本低，有較高的噴射沉積效率。噴射成形工藝的基本過程為（參見右圖）：把金屬原料置于坩堝中，在大氣或真空中熔煉。達到一定過熱度后，典型值一般為熔點的20%，釋放金屬流進入霧化室。在霧化室中金屬流被惰性氣體分散成液滴飛向沉積器，沉積成致密的坯體。沉

20、積器為板狀或棒狀，通常采用水冷或不冷卻。根據(jù)沉積器形狀及運動方式的不同，沉積坯可以為板狀、棒狀、管狀或帶狀。噴射成型裝置大致可分為七部分：控制部分，融化部分，霧化部分，沉積部分，給氣部分，粉末收集部分，排氣除塵部分。依據(jù)裝置各個部分，將工藝分為如下部分：1) 控制部分控制部分是通過計算機一定的程序來實現(xiàn)的，可實現(xiàn)給氣，調節(jié)電源，提取拔塞，胎具旋轉和水平移動等一系列實驗操作。此處，實現(xiàn)金屬液流和氣體噴射的同步進行有著重要的意義。2) 融化部分采用中頻感應爐，使待熔合金達到熔點，一般要達到20%的過熱度，之后將通過提升裝置，將塞棒提出，釋放液體，使之從導液管流出。3) 霧化部分這是整個噴射工藝中最

21、為重要的步驟，在高能氣體的噴射下，金屬液流被分解成一定尺寸范圍內的液滴。液滴通過與周圍氣體的對流和向周圍輻射損耗了熱量，并根據(jù)飛行中的液滴的尺寸和液滴溫度的不同，以液態(tài)，固態(tài)或半固態(tài)向基體加速飛行。它包含著以下幾個重要參數(shù)：（1）、噴嘴角度此處的角度指的是角，如圖所示。角越大，則其霧化錐的分布范圍也就越大，可以使金屬液流進行更為方便地通過對流及輻射散熱，從而獲得較多的固態(tài)顆粒；反之角越小，則霧化錐的分布范圍越小，收集盤上也就得到更多的液態(tài)顆粒。一般采用的多為20-30度之間。霧化錐分布于角的關系如左圖所示。（2）、氣流速/熔體流速（GFR/MFR）值和熔體過熱度的影響在惰性氣體霧化中，所得到的

22、平均粉末尺寸，與G/M有著很強的依賴關系，較高的G值提高了霧化氣體的速度和動能，因此，較高的G/M值，使金屬液流被碎化時成為較小的液滴，并在凝固完成時形成較細小的粉末。但是，這個值過大的話，將會導致把部分氣體卷入液滴中，從而使得沉積出的坯件具有較大的孔隙率也就意味著較低的產品致密度。液態(tài)金屬的過熱度，影響氣體霧化過程所得到的平均顆粒尺寸。過熱度的變化，影響液態(tài)金屬的表面張力和粘度，在較高的過熱度下，氣體霧化過程當中的球化情況較好。上圖表示，在兩個不同的過熱度值下，G/M值對平均粉末直徑的影響。（3）、導流管伸出長度的影響在氣體霧化過程中，有許多因素會影響導液管末端的壓力差，不僅改變壓差大小，甚

23、至改變壓差的特性(正壓或負壓)，這種變化將會阻緩或加速金屬熔流從導液管中流出，對霧化過程產生影響。欲使金屬熔流能夠持續(xù)、穩(wěn)定地從導液管中流出，保證霧化過程不間斷地進行，導液管末端的壓力應當是一個穩(wěn)定的負壓。在上圖（右）中，霧化氣流會聚于一點，在這點上方產生渦流，并生成一個正壓，由于導流管的末端離此會聚點較近，在正壓的作用下，將出現(xiàn)反噴的現(xiàn)象，阻礙了金屬液流的流出。在上圖（左）中，使導流管末端離霧化氣流聚集點較遠，一般在渦流場上方，從而產生一個穩(wěn)定的負壓，有利于金屬液流的流下。所以，導流管離氣流聚焦點的距離十分重要，一般通過實驗的方法來確定最為適合的距離。4) 沉積部分水冷基板上的沉積過程可用下

24、圖來說明，液滴在飛往收集盤的過程中，部分固化，部分保持液態(tài)結構，固化的小顆粒在收集盤上搭成坯料的框架，部分液滴則融入孔隙進行補縮，使其致密，如外圍處液滴量少，且冷卻速度快，造成補縮不足效應明顯，則會導致邊緣的致密度較低。金屬噴射沉積材料的組織是細小的等軸晶,其晶粒大小一般在10100 這種組織形成如此細小的顆粒，其原因有三：a.于高壓高速氣流與熔體強烈的對流換熱而使金屬噴射沉積材料凝固時獲得很高的冷卻速度,一般冷速為103104K/s；b、在高速氣流的帶動下,霧化液滴在沉積時刻獲得很高的速度,模擬計算結果表明,其速度為50100m/s,在半固態(tài)霧化液滴高速撞擊基板或沉積體表面時,其沖擊動能產生

25、足夠大的剪切應力和剪切速度,將深過冷霧化液滴中的枝晶打碎,形成非枝晶的組織；c、沉積基板冷卻速度較低,這時沉積材料處于一種高溫退火狀態(tài),使未變形的枝晶進一步均勻化、已變形或斷裂枝晶臂生長與粗化,出現(xiàn)近球化組織?；w至噴嘴的距離，即（SND參數(shù)）在霧化熔體沉積工藝中是一個重要的工藝變量。為得到一個具有最小孔隙度的致密的沉積基體，水冷基板所接收到的噴射霧體應具有一個固態(tài)和液態(tài)液滴最佳的組合，固態(tài)比為0.45被認為是對于獲得一個致密沉積坯體的最佳值。這個值得調節(jié)一般要通過調節(jié)SND來實現(xiàn)。但最佳SND值的確定又取決于GFR、MFR和過熱度。一般GFR變大，則意味著液滴所獲得的速度也就越大，其運動過程

26、的時間也就縮短，從而使得收集盤上所獲得的固態(tài)物質較少，此時必須使SND變大才有可能獲得最佳固態(tài)比。當過熱度變大時，其需要的冷卻時間也相應變長，此時也需使SND變大。5) 粉末收集部分在噴射沉積過程中，作為一種并不希望但又不可避免的副產品，獲得了一定量類似粉末的材料（約占霧化材料總量的10-40%）這種不太需要的材料被稱之為overspray,因為它造成了材料的損失，對工藝的經(jīng)濟性帶來了不利的影響。此外，噴射廢粉還使工藝的安全執(zhí)行難于保證。如果不以適當?shù)姆绞讲僮餮b置，不仔細地處理這種材料，就會有粉塵爆炸的危險。其產生的原因有：1、因為液滴沒有與鋼坯上部表面撞擊，產生偏離而造成的。2、當液滴或錠坯

27、上表面投有足夠的液態(tài)比例，無法保證撞擊液滴的粘附，就會發(fā)生彈離現(xiàn)象。這些廢粉需要及時地處理，以防其在噴射爐中造成安全隱患，因而下爐的內壁是很光滑的，可以使得液滴無法黏附在上面而全部落在爐底，以便處理。2、實驗過程選定Mg合金母材，按照上述步驟進行試驗。四、實驗要求及討論1、掌握行星式球磨機和振動時球磨機的原理及其異同點；2、同樣是制取金屬粉末，請?zhí)接憴C械球磨法和噴射成形法各自的優(yōu)缺點；3、噴射成形工藝作為一種先進的制備技術，請思考其可應用于哪些材料制備領域。五、實驗安全注意事項：1、運轉行星式球磨機時，一定要放好防護罩，以免萬一球磨速度過快導致球罐飛出傷人；運轉振動時球磨機時注意球磨一段時間后

28、一定要有充足冷卻時間，以免溫度過高引發(fā)爆炸；2、球磨后取樣時做好保護措施，應避免粒度極細的粉末的吸入；3、噴射成形法制備金屬粉末時，應注意爐腔的密封性能，防止惰性氣體的外泄，同時防止由于空氣進入爐體。實驗4 粉末燒結技術制備金屬材料PM(粉末冶金)法是最早開發(fā)制備金屬材料的工藝之一，一般包括混粉、冷壓、除氣、熱壓和擠壓過程。具有以下優(yōu)點：任何金屬都可以作為基體材料；允許使用所有種類的增強相，可以使用非平衡合金，如快凝合金和快淬粉末可以制備大體積分數(shù)的復合材料；最大限度地提高材料的彈性模量，降低熱膨脹系數(shù)。缺點是：需要存儲大量具有高反應性和易爆炸的微細粉末，生產過程復雜，產品的形狀受到限制，生產

29、成本高等。壓坯或松裝粉末的強度和密度都是很低的。為了提高壓坯或松裝粉末體加熱到其基本組元熔點以下的溫度（約0.70.8T絕對熔點），并在此溫度下保溫，從而使粉末顆粒相互結合起來，改善其性能。這種熱處理即為燒結。燒結對粉末冶金材料和制品的性能有著決定性的影響。燒結的結果是粉末顆粒之間發(fā)生粘結，燒結體的強度增加，而且在大多數(shù)情況下，其密度也提高。在燒結過程中，壓坯要經(jīng)歷一系列的物理化學變化。開始是水分或有機物的蒸發(fā)或揮發(fā)，吸附氣體的排出，應力的消除，粉末顆粒表面氧化物的還原；繼之是原子間發(fā)生擴散，粘性流動和塑性流動，顆粒間的接觸面增大，發(fā)生再結晶，晶粒長大等等。一、實驗目的：掌握粉末燒結技術制備金

30、屬材料；二、實驗器材：（一）儀器設備：等靜壓成型機真空燒結爐（二）試樣材料：本試樣選用實驗三制備出的Ti、Al合金粉末。三、實驗步驟：1、選料：將實驗三中采用球磨法制備出Ti、Al合金粉末作為燒結原料。2、壓模：當材料經(jīng)過一定時間的球磨，達到要求的粒度以后，將粉末取出，倒入選定的模具內，放到等靜壓成型機上，設定好壓力和壓坯速度（針對此處采用的粉末一般加壓到300MPa），裝填在壓模內的粉末受壓力后就變得較密實且具有一定的形狀和強度。壓制結束后脫模即可得到燒結的坯料。3、燒結：把坯料放入真空燒結爐內的耐火材料上，關上爐門，啟動真空泵，開始抽真空。半個小時以后，開始加熱，同時打開冷卻水。每隔200

31、度保溫半小時，使坯料內的氣體充分溢出，以避免坯料開裂。當溫度達到500度以后，保溫2小時。然后停止加熱，保持抽真空狀態(tài)，使試樣隨爐冷卻，當溫度降到100度以下，即可停止抽真空，關閉冷卻水，打開爐門，得到燒結好的試樣。四、實驗安全注意事項：1、壓坯時，應注意壓力不應太大，以防止模具出現(xiàn)破裂；2、燒結時，做好防護措施，以防止被燙傷。實驗5 金屬材料的取樣方法和原理金屬材料的取樣應該注意一下幾個問題：1、金相試樣的取樣原則一般情況下，研究金屬及合金顯微組織的金相試樣應從材料或零件在使用中最重要的部分截取，或在偏析夾雜等缺陷最嚴重的部位截取。在分析損壞原因時，則應在損壞的地方與完整的部位分別截取試樣，

32、以探究其損壞或失效的原因。對于有些產生長裂紋的部件，則應在裂紋發(fā)源處、擴展處、或裂紋尾端分別取樣。對于大型的金相分析項目或較重要的金相檢驗項目，在報告中都應有圖或文字說明試樣選取的部位及方向。金相試樣按照金屬或在鋼材上所取的截面位置的不同，可分為橫向試樣（磨面為原構件的橫截面）和縱向試樣（磨面為原構件的縱截面）。橫向試樣常用于觀察：(1)試樣中心邊緣組織分布的漸變情況；(2)表面滲層、硬化層、鍍層等表面處理的深度及其組織；(3)表面缺陷,如裂紋、脫碳、氧化、過燒等疵病的深度；(4)非金屬夾雜物在整個端面上的分布情況；(5)測定晶粒度等。縱向試樣常用于觀察：(1)非金屬夾雜物大小、變形情況及其含

33、量；(2)帶狀組織的存在或消除情況；(3)塑性變形引起的晶粒或組織變形的情況。2、金相試樣截取部位的選擇金屬材料鑄件、型材或破損零件的檢驗，在什么部位取樣是很重要的。取樣部位的恰當與否，直接影響檢驗結果的正確與謬誤。金相試樣截取部位決定于檢驗的目的與要求。例如要求檢驗機械設備某零件破裂的原因，就應該在零件破裂處和遠離破裂處分別取樣，觀察組織的異同，分析比較找出導致破裂的可能原因。金屬材料的組織因材料的生產工藝不同而有所變化。所以不同工藝生產的坯材或零件，進行檢驗時，取樣部位也不同。例如研究鑄件的金相組織，必須從鑄件表層到鑄件中心同時取樣進行觀察。根據(jù)各部位金相組織的差異，了解合金的偏析程度和結

34、晶組織的變化。對于熱軋型材應同時截取橫向及縱向的金相試樣。橫向試樣垂直于軋制方向截取，主要研究表層缺陷(如脫碳折疊等)及非金屬夾雜物的分布；對于很長的軋制型材，應在兩端和中間各取試樣觀察，以比較夾雜物的偏析情形?？v向試樣平行軋制方向截取，主要研究非金屬夾雜物的形狀，以決定夾雜物的類型，同時也可以根據(jù)縱向磨面上晶粒拉長的程度，估計冷變形程度以及軋制工藝的情況。經(jīng)過一系列熱處理工藝后的機械零件，其內部的金相組織是比較均勻的，可以截取任一截面的試樣，但有時也應注意零件的表層情況如氧化，脫碳等。表面化學熱處理和鍍層部件取樣應垂直于表面。以便觀察其組織，和測試其厚度。金相試樣取樣部位確定以后，應進一步確

35、定那一個試樣面作為磨面。一般在研究結果或檢驗報告上所列金相圖片，必須說明試樣截取的部位與金相磨面的方向，有些情況下還應該繪圖示意標出。對于各種鋼的型材或鋼坯的檢驗，試樣截取的部位在有關的國家標準中都有明確的規(guī)定。3、金相試樣截取的方法確定取樣部位后，試樣如何從零件上取下來，試樣應該多大，截取時應注意什么問題，也是很重要的。金相檢驗結果的正確與否，與取樣截割過程也是很有關系的。不管用什么方法截取，在截取過程中，要求試樣內部的組織不發(fā)生改變。組織的改變，對檢驗結果就會帶來謬誤。為了防止組織的改變切割時必須注意兩點：(1)防止切割時金屬材料發(fā)生范性形變，改變金相組織，如多晶體鋅、鎘中出現(xiàn)形變孿晶；軟

36、鋼及有色金屬的晶粒因受力而壓縮、拉伸或扭曲等等。(2)防止金屬材料因受熱引起金相組織的變化，如淬火鋼的馬氏體組織，常因切割和磨削過程產生的熱量而形成回火馬氏體。某些低熔點金屬(如鋅、鉛、錫等)的再結晶溫度低于室溫，試樣切割過程中產生范性形變和熱量，有時會引起再晶過程，使試樣原來的晶粒大小改變。因此切割試樣時應盡量減小變形和發(fā)熱。切割試樣的工具很多，有手鋸，鋸床，砂輪切割機，顯微切片機以及化學切割裝置等。根據(jù)零件的大小和材料的軟硬，選擇適當?shù)姆椒▉砬懈?。目前砂輪切割機廣泛應用于金相試樣的截取上。砂輪切割機的設備很簡單主要由機體、電動機、砂輪片夾持裝置，試樣夾具及噴射冷卻水系統(tǒng)組成。高速旋轉的砂輪

37、片與被切割的工件接觸時，工件被磨削而割斷。切割時工件因高速磨削而產生大量的熱，必須用水充分冷卻，一則可以防止組織的改變，二則亦能起潤滑作用，減少砂輪片的磨損。砂輪片一般是用SiC磨料制成的，有各種規(guī)格可供選用。切割金相試樣多用lmm或1.5mm厚者。由于SiC的硬度很高(莫氏9.5)，所以白口鐵硬質合金也可以用它來切割。軟的金屬材料用手鋸切割亦很方便。目前有些研究單位采用電火花切割機。它是采用0.16mm的鉬絲，在絕緣油介質中通過火花放電進行切割。這種設備的主要優(yōu)點是被切割的試樣表面平整，光潔度好，無變形，軟硬材料都可切割。金相試樣的形狀，一般選擇方柱體和圓柱體兩種。其尺寸不宜過大或過小，試樣

38、尺寸小時，拿起來不方便，且易造成邊緣缺陷和磨面不平坦；試樣過大，研磨時耗費時間多，同時試樣的磨面也易殘留磨痕和其他缺陷，金相試樣適宜的尺寸如圖6-2所示。方柱體試樣磨面的面積為12mml2mm，高度為12mm。圓柱體的直徑為12mm，高度為12mm。若被研究的物體邊緣沒有要求時，可以倒掉棱角。如果試樣有特殊性，則不限于形狀尺寸的要求，可根據(jù)研究的目的，視具體情況而定。一、實驗目的：（一） 了解金屬材料試樣的取樣原理；（二）掌握金屬材料試樣的取樣方法。二、實驗器材：（1） 儀器設備：1、 砂輪切割機；2、 XQ-2B金相切割機；3、 電火花切割機；4、 金相顯微鏡；（二）試樣材料：本試樣選用碳素

39、結構鋼25鋼。直徑為50mm的圓形鋼錠（退火態(tài)）。（三）輔料1、 采用320、280、01、02、03、04、05、06牌號的金相砂紙，作為砂磨時的砂紙；2、 5mm厚的玻璃襯板；3、 拋光布；4、 拋光液：氧化鋁懸浮液；5、 浸蝕劑：4硝酸酒精溶液。三、實驗步驟：1、取樣：將試樣放在馬弗爐中加熱到1000度保溫2小時空冷，在試樣的內部和表面截取121212mm的方塊，并將方塊的四周倒角。2、砂磨：砂磨時將砂紙放在玻璃板上，手指緊握試樣，并使磨面朝下，均勻用力向前推行磨制。在回程時，應提起試樣不與砂紙接觸，以保證磨面平整而不產生弧度。3、拋光：細磨后的試樣還需進一步拋光。拋光的目的是去除細磨時

40、遺留下來的細微磨痕而獲得光亮的鏡面。本實驗因采用25鋼，故采用機械拋光法拋光。拋光結束后，試樣表面應看不出任何磨痕而呈光亮的鏡面。4、浸蝕：浸蝕方法是將試樣磨面浸入浸蝕劑中，或用棉花沾上浸蝕劑擦拭表面。浸蝕時間要適當，一般試樣磨面發(fā)暗時就可停止，如果浸蝕不足可重復浸蝕。浸蝕完畢后立即用清水沖洗，接著用酒精沖洗，最后用吹風機吹干。這樣制得的金相試樣即可在顯微鏡下進行觀察和分析研究。5、金相組織觀察：將浸蝕好的試樣放在金相顯微鏡樣品臺的中心，浸蝕面朝下并用彈簧片壓住。轉動金相顯微鏡的粗調手輪，先快后慢使樣品臺下降，同時用眼觀察，使物鏡盡可能接近試樣表面(但不得與試樣相碰，以免損壞物鏡)。當視場亮度

41、增強時再改用微調手輪調節(jié)，直到物象調整到最清晰程度為止。本實驗中的金相組織為白色的鐵素體和晶界上分布的珠光體組織。其中鐵素體為多邊形的形狀，而珠光體則為較細的層片相間的組織。四、實驗報告要求：對比在內部和表面截取的方塊試樣的組織差別。五、實驗安全注意事項1、拋光時，應注意握緊試樣，防止試樣飛出造成傷人事故；2、浸蝕時，應注意勿將浸蝕液沾到皮膚上，若沾上，應馬上進行沖洗。實驗6 常規(guī)金相試樣制備和金相顯微鏡的組織觀察金相顯微分析技術是利用金相顯微鏡在專門制備的試樣上放大100l500倍來研究金屬及合金組織的方法。它是研究金屬材料微觀結構最基本的一種實驗技術，而金相顯微分析試樣的制備則是這項技術的

42、關鍵。一、實驗目的：1. 了解金相顯微鏡的結構及原理；2. 熟悉金相顯微鏡的使用與維護方法；3. 了解浸蝕的基本原理，應熟悉其基本操作；4. 掌握金相試樣制備的基本操作方法。二、實驗原理金相分析是研究工程材料內部組織結構的主要方法之一，特別是在金屬材料研究領域中占有很重要的地位。而金相顯微鏡是進行顯微分析的主要工具，利用金相顯微鏡在專門制備的試樣上觀察材料的組織和缺陷的方法，稱為金相顯微分析。顯微分析可以觀察、研究材料的組織形貌、晶粒大小、非金屬夾雜物氧化物、硫化物等在組織中數(shù)量和分布情況等問題，即可以研究材料的組織結構與其化學成分（組成）之間的關系、可以確定各類材料經(jīng)不同加工工藝處理后的顯微

43、組織、可以判別材料質量的優(yōu)劣等。在現(xiàn)代金相顯微分析中，使用的主要儀器有光學顯微鏡和電子顯微鏡兩大類。由于光學的原因，金相顯微鏡的放大倍數(shù)為幾十倍到2000倍，鑒別能力為250 nm左右，若觀察工程材料的更精細結構，如嵌鑲塊等，則要用近代技術中放大倍數(shù)可達幾十萬倍的透射、掃描電子顯微鏡及X光射線技術等。以下僅對常用的光學金相顯微鏡作一簡介。（一） 金相顯微鏡的基本原理圖1.1 顯微鏡成像的光學簡圖 圖1.2 物鏡的孔徑角顯微鏡的簡單基本原理如圖1.1示。它包括兩個透鏡：物鏡和目鏡。對著被觀察物體的透鏡，叫做物鏡；對著人眼的透鏡，叫做目鏡。被觀察物體AB，放在物鏡前較焦點F1 略遠一點的地方。物鏡

44、使物體AB 形成放大的倒立實像A1B1, 目鏡再把 A1B1 放大成倒立的虛像A1B1 ，它正在人眼明視距離處，即距人眼250 mm 處，人眼通過目鏡看到的就是這個虛像A1B1 。顯微鏡的主要性能有：1. 顯微鏡的放大倍數(shù) 顯微鏡的放大倍數(shù)等于物鏡和目鏡單獨放大倍數(shù)的乘積，即物鏡放大倍數(shù)M物=；目鏡放大倍數(shù)M目=；顯微鏡放大倍數(shù)M= =M物M目 。物鏡和目鏡的放大倍數(shù)刻在嵌圈上，例如：10X、20X、45X分別表示放大10倍、20倍、45倍。2. 顯微鏡的鑒別率顯微鏡的鑒別率是指它能清晰地分辨試樣上兩點間最小距離d的能力，d值越小，鑒別率就越高。鑒別率是顯微鏡的一個最重要的性能，它決定于物鏡數(shù)

45、值孔徑A和所用的光線波長，可用下式d= 表示式中入射光線的波長；A物鏡的數(shù)值孔徑。愈小，A愈大，則d愈小。光線的波長可通過濾色片來選擇。藍光的波長(=0.44)比黃綠光的大25%。當光線波長一定時，可改變物鏡數(shù)值孔徑來調節(jié)顯微鏡的鑒別率。3. 物鏡數(shù)值孔徑 數(shù)值孔徑表示物鏡的集光能力，其大小為A=nsin式中n物鏡與試樣之間介質的折射率；物鏡孔徑角的一半(圖1.2)。n越大或角越大，則A越大。由于總是小于90，當介質為空氣時(n=1)，A一定小于1；當介質為松柏油時(n=1.5)， A值最高可達1.4。物鏡上都刻有A值，如0.25,0.65等。（二）顯微鏡的構造 金相顯微鏡的種類和類型很多，但

46、最常見的形式有臺式、立式和臥式三大類。金相顯微鏡的構造通常由光學系統(tǒng)、照明系統(tǒng)以及機械系統(tǒng)三大部分組成。有的顯微鏡還附帶有照相攝影裝置?，F(xiàn)以國產XJB-1型金相顯微鏡為例進行說明。XJB-1型金相顯微鏡的結構如圖1.3所示。由燈泡發(fā)出一束光線，經(jīng)聚光鏡組及反光鏡被匯聚在孔徑光欄上，然后經(jīng)過聚光鏡，再度將光線聚集在物鏡的后焦面上，最后經(jīng)過物鏡，使試樣表面得到充分均勻的照明。從試樣反射回來的光線復經(jīng)物鏡、輔助透鏡、半反射鏡，以及棱鏡，造成一個物體的倒立放大實像。該像再經(jīng)場透鏡和目透鏡組成的目鏡放大，即可得到所觀察的試樣表面的放大圖像。XJB.1型金相顯微鏡各部件的功能及使用簡單介紹如下。1. 照明

47、系統(tǒng)在底座內裝有低壓(68 V，15 V)燈泡作為光源，由變壓器降壓供電，靠調節(jié)次級電壓(68 V)來改變燈光的亮度。聚光鏡、反光鏡及孔徑光闌14等均裝在圓形底座上，視場光闌13及另一聚光鏡安在支架上，它們組成顯微鏡的照明系統(tǒng)，使試樣表面獲得充分、均勻的照明。2. 調焦裝置在傳動箱的兩側有粗動和微動調焦手輪(6和7)，轉動粗調焦手輪可使支承載物臺的彎臂做上下移動。微調焦手輪轉動時僅使彎臂上下緩慢移動。3. 載物臺載物臺用于放置金相試樣，它與下面托盤之間的導架，移動結構采用粘性油膜聯(lián)結，在手的推動下，可使載物臺做水平移動，以改變試樣的觀察連接部位。4. 孔徑光闌和視場光闌孔徑光闌(14)裝在照明

48、反射鏡座上面，刻有05分刻線上，它表示孔徑大小的毫米數(shù)，視場光闌(13)裝在物鏡支架下面，可以旋轉滾花套圈來調節(jié)視場光闌大小。在套圈上方有兩個滾花螺釘，用來調節(jié)視場光闌中心，通過調節(jié)孔徑和視場光闌的大小，可以提高后映像的質量。5. 物鏡轉換器和物鏡物鏡轉換器(4)呈球面形，上面有三個螺釘；物鏡裝在螺孔中；旋轉換器可使物鏡鏡頭進入光路，并與不同的目鏡匹配成各種放大倍數(shù)。圖1.3 XJB-1型金相顯微鏡6. 目鏡管和目鏡目鏡管(10)呈45傾斜式安裝在附有棱鏡的半球形座上。（三） 顯微鏡操作和注意事項金相顯微鏡是貴重的精密光學儀器，在使用中必須十分愛護，自覺遵守操作程序。1. 顯微鏡的操作規(guī)程（1

49、）選用適當載物臺，將試樣放在載物臺上。（2）按觀察需要，選擇物鏡和目鏡，轉動粗調焦手輪，升高載物臺，并將物鏡和目鏡分別裝在物鏡轉換器及目鏡管上。（3）將燈泡的導線插頭插入5V或6V變壓器上(照相時用8 V)，并把變壓器與電源相接，使燈泡發(fā)亮。（4）轉動粗調焦手輪，使載物臺下降，待看到組織后，再轉動微調焦手輪直至圖像清晰為止。（5）縮小視場光闌，使其中心與目鏡視場中心大致重合，然后打開視場光闌，使其象恰消失于目鏡視場之外。（6）根據(jù)所觀察試樣的要求，調整孔徑光闌的大小。2. 操作注意事項（1）不能用手觸摸目鏡、物鏡鏡頭。（2）不能用手觸摸金相試樣的觀察面、要保持干凈，觀察不同部位組織時，可以平推

50、載物臺，不要挪動試樣，以免劃傷表面。（3）照明燈泡電壓一般為6 V、8 V，必須通過降壓變壓器使用，千萬不可將燈泡插頭直接插入220 V電源，以免燒毀燈泡。（4）操作要細心，不得有粗暴和劇烈的動作，調焦距時要慢慢下降載物臺16，使試樣接近物鏡，但不要碰到物鏡，以免磨損物鏡。（5）使用中出現(xiàn)故障和問題，立即報告老師處理。（6）使用完畢后，把顯微鏡恢復到使用前的狀態(tài)，并罩好顯微鏡，方可離開實驗室。三、實驗器材：1. 光學金相顯微鏡；2. 碳素結構鋼25鋼。直徑為15mm的圓形鋼錠（退火態(tài)）。3. 試樣切割機、砂輪機、預磨機，拋光機、拋光粉、5mm厚的玻璃襯板；不同型號（320、280、01、02、

51、03、04、05、06）的金相砂紙；4. 低碳鋼、45鋼試樣等；5. 4%硝酸酒精溶液，苦味酸酒精溶液，酒精，棉花，吹風機等。四、實驗步驟金相試樣的制備過程包括取樣、磨制、拋光、浸蝕等幾個步驟，制備好的試樣應能觀察到真實組織，無磨痕、麻點、水跡，并使金屬組織中的夾雜物、石墨等不脫落，否則將會嚴重影響顯微分析的正確性。1 取樣顯微試樣的選取應根據(jù)研究目的，取其具有代表性的部位，例如在檢驗和分析失效零件的損壞原因時，除了在損壞部位取樣外，還需要在距破壞較遠的部位截取試樣以便比較；在研究金屬鑄件組織時，由于存在偏析現(xiàn)象，必須從表層到中心同時取樣進行觀察；對軋制和鍛造材料則應同時截取橫向(垂直于軋制方

52、向)及縱向(平行于軋制方向)的金相試樣以便于分析比較表層缺陷及非金屬夾雜物的分布情況；對于一般熱處理后的零件，由于金相組織比較均勻，試樣的截取可在任一截面進行。試樣的截取方法視材料的性質不同而異，軟的金屬可用手鋸或鋸床切割，硬而脆的材料(白口鑄鐵)則可用錘擊打下，對極硬的材料(如淬火鋼)則可采用砂輪片切割或電脈沖加工。但不論用哪種方法取樣，都應避免試樣受熱或變形而引起金屬組織變化。為防止受熱，必要時應隨時用水冷卻試樣。試樣尺寸一般不要過大，應便于握持和易磨制。其尺寸常采用直徑為1215 mm的圓柱體或邊長1215 mm的方形試樣。對形狀特殊或尺寸細小不易握持的試樣，或為了試樣不發(fā)生倒角，可采用

53、圖1.4所示的鑲嵌法或機械裝夾法。圖1.4 金相試樣的鑲嵌方法 圖1.5 試樣磨面上磨痕變化情況示意圖鑲嵌法是將試樣鑲嵌在鑲嵌材料中，目前，使用的鑲嵌材料有熱固性塑料(如膠木粉)及熱塑性材料(聚乙烯、聚合樹指)等。此外還可將試樣放在金屬圈內，然后注入低熔點物質，如硫磺、低熔點合金等。2 磨制試樣的磨制一般分為粗磨和細磨兩道工序。粗磨的目的是為了獲得一個平整的表面。試樣截取后，將試樣的磨面在砂輪上或用銼刀制成平面，同時尖角倒圓。在砂輪上磨制時，應握緊試樣，壓力不宜過大，并隨時用水冷卻，以防受熱引起金屬組織變化。經(jīng)粗磨后試樣表面雖較平整，但仍存在有較深的磨痕。細磨的目的就是為了消除這些磨痕，以得到

54、平整而光滑的磨面，為進一步的拋光做好準備，如圖1.5所示。將粗磨好的試樣用水沖洗并擦干后，隨即依次在由粗到細的各號金相砂紙上把磨面磨光。常用的砂紙?zhí)枖?shù)有01、02、03、04四種，前者磨粒較粗，后者較細。磨制時砂紙應平鋪于厚玻璃板上，左手按住砂紙，右手握住試樣，使磨面朝下并與砂紙接觸，在輕微壓力作用下向前推行磨制，用力要均勻，務求平穩(wěn)，否則會使磨痕過深，而且造成磨面的變形。試樣退回時不能與砂紙接觸，以保證磨面平整而不產生弧度。這樣“單程單向”地反復進行，直至磨面上舊的磨痕被去掉，新的磨痕均勻一致時為止。在調換下一號更細砂紙時，應將試樣上磨屑和砂粒清除干凈，并轉動90，即與上一道磨痕方向垂直。為

55、了加快磨制速度，除手工磨制外，還可以將不同型號的砂紙貼在帶有旋轉圓盤的預磨機上，實現(xiàn)機械磨制。3 拋光拋光的目的在于去除細磨時磨面上遺留下來的細微磨痕和變形層，以獲得光滑的鏡面。常用的拋光方法有機械拋光、電解拋光和化學拋光三種，其中以機械拋光應用最廣，本實驗以介紹機械拋光為主。機械拋光是在專用的拋光機上進行。拋光機主要由電動機和拋光圓盤(200300 mm)組成，拋光盤轉速為200600 n/min。拋光盤上輔以細帆布、呢絨、絲綢等。拋光時在拋光盤上不斷滴注拋光液。拋光液通常采用Al2O3、MgO或Cr2O3等細粉末(粒度約為0.31 mm)在水中的懸浮液。機械拋光就是靠極細的拋光粉對磨面的機

56、械作用來消除磨痕而使其成為光滑的鏡面。拋光織物和磨料，可按不同要求選用。對于拋織物的選用，鋼一般用細帆布和絲絨；灰鑄鐵為防止石墨脫落或曳尾可用沒有絨毛的織物；鋁、鎂、銅等有色金屬可用細絲絨。對于磨料的選用，一般來說，鋼、鑄鐵可用氧化鋁、氧化鉻及金剛石研磨膏，有色金屬等軟材料可用細粒度的氧化鎂。在實際使用中，應根據(jù)織物的性能及被拋光試樣的特點，靈活選用。操作時將試樣磨面均勻地壓在旋轉的拋光盤上，并沿盤的邊緣到中心不斷作徑向往復運動，同時，試樣自身略加轉動，以便試樣各部分拋光程度一致及避免曳尾現(xiàn)象的出現(xiàn)。拋光過程中拋光液的滴注量的確定以試樣離開拋光盤后試樣表面的水膜在數(shù)秒鐘可自行揮發(fā)為宜。拋光時間一般為35min。拋光后的試樣，其磨面應光亮無痕，且石墨或夾雜物等不應拋掉或有曳尾現(xiàn)象。拋光后的試樣應該用清水沖洗干凈，然后用酒精沖去殘留水滴，再用吹風機吹干。4 浸蝕拋光后的試樣磨面是一光滑鏡面，若直接放在顯微鏡下觀察，