铝合金实验指导书.doc(正版)

1铝合金热处理强化一、实验目的1、了解锻铝合金（6063）铝合金的化学成分和显微组织2、掌握6063铝合金热处理强化方法，学会该合金的金相制备方法及热处理前后的HV硬度测试方法3、观察热处理前后的显微组织二、实验原理及方法锻铝合金（6063）具有中等强度、良好的冲击韧性及热塑性、良好的抛光性、阳极氧化着色性能与涂漆性能，以及优良的焊接性能和抗蚀性, 被广泛用于建筑结构材料和装饰材料中同时, 因其具有良好的导电、导热性能, 也被广泛地用作电脑CPU 的散热片6063铝合金是属于铝-镁-硅系列中可进行热处理强化的铝合金，化学成份为：0.2-0.6％的硅、0.45-0.9％的镁、铁的最高限量为0. 35％，其余杂质元素(Cu、Mn、Zr、Cr等)均小于0.1％（GB/T5237-93） 6063铝合金的热处理强化主要包括了固溶处理和时效处理固溶处理是将铝合金加热到一定温度，使合金元素溶入到固溶体中，然后快速冷却到室温（在水中），得到过饱和状态的固溶体过饱和固溶体大多是亚稳定的，在室温放置或将其加热到一定温度后保温一定时间，固溶体将发生某种程度的分解，析出第二相或形成溶质原子聚集区以及亚稳定过渡相，这种过程称为脱溶或沉淀。

脱溶过程使得溶质原子在固溶体点阵中的一定区域内析出、聚集、形成新相，将引起合金的组织和性能的变化，称为时效在室温放置过程中因过饱和固溶体脱溶，使合金产生强化的效应称为自然时效，若加热到某一温度使过饱和固溶体脱溶，使合金产生强化的效应称为人工时效时效过程中由于弥散的新相的析出，可显著提高合金的强度和硬度，称为沉淀硬化或时效硬化对于6063铝合金，时效脱溶的序列为：α过饱和固溶体→G·P 区→β″相→β′相→β相时效初期Mg、Si 原子在铝基体晶面上聚集，形成溶质原子富集区即G·P区并与基体保持共格关系，边界上的原子为母相和G·P 区所共有为了同时适应两种不同原子排列形式，共格边界附近产生弹性应变，正是这种晶格的严重畸变阻碍了位错运动，从而提高了合金的强度随着时效温度提高和时间延长，Mg、Si 原子进一步富集并趋于有序化，迅速长大成针状或棒状即为β″相，其c轴方向引起的弹性共格导致的应变场最大，其弹性应力场也最高当β″相长大到一定尺寸时，其应力场遍布整个基体，应变区几乎相连，此时合金的强度也最高；随着时效过程的进一步发展，在β″相基础上，Mg、Si 原子进一2步富集形成局部共格的β′过渡相，其周围基体的弹性应变有所减轻，对位错运动的阻碍减小。

时效后期在B′相与基体上形成稳定的β相，失去与基体间的共格关系，完全从基体中脱离出来，共格应变消失，强度下降三、实验设备及材料1、 锻铝合金（6063）试样20块2、 各种温度的热处理加热炉（包括控温设备）3、 淬火水槽、维氏硬度计、砂纸及抛光设备4、 金相显微镜及玻璃片、橡皮泥、压平器等5、 混合酸浸蚀剂（0.8 %HF + 1.2 %HCl + 2 %HNO3，百分数为体积分数）四、实验内容与步骤1、 检测原材料硬度（HV）2、 固溶处理，固溶温度550℃，加热时间0.5h、1h3、 人工时效，时效温度175℃、200℃，保温时间分别为20、40、60 min研究时效温度和时间与硬度的关系4、 观察锻铝合金（6063）固溶处理前后的显微组织五、实验报告要求1、简述实验过程2、对比热处理前后的组织变化3、汇总各组数据，绘出各组时效处理后硬度随时间的变化曲线3固溶处理时效处理试样号温 度℃加热时间min硬 度H V温 度℃加热时间min硬 度H V1102203304405100℃5061072083094010235℃501120室温60121013201430154016100℃50171018201930204021235℃5022550℃40室温60注：1）选择两人专职打硬度，并负责原始态的硬度和显微组织2）选择两人固溶处理后自然失效。