液態(tài)成形之結(jié)晶組織試驗(yàn)

1、液態(tài)成形之結(jié)晶組織試驗(yàn)液態(tài)成形之結(jié)晶組織試驗(yàn)?zāi)康模?.掌握金屬凝固的基本概念，組織控制原理、特點(diǎn)及適用范圍。2.了解振動(dòng)結(jié)晶控制儀的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及操作方法。3.連接組織變化對(duì)材料力學(xué)性能影響的關(guān)系。原理：液態(tài)金屬結(jié)晶，是鑄件形成過程的重要環(huán)節(jié)。金屬宏觀組織的晶粒形態(tài)、大小、取向、分布直接影響著金屬的性能。如何控制金屬組織的形態(tài)，以獲得金屬材料的優(yōu)良性能，試材料工作者研究的對(duì)象。金屬材料細(xì)小的等軸晶、位向排列雜亂無序、晶界面積大，則

2、力學(xué)性能不受方向性影響；雜質(zhì)、缺陷分布比較分散，化學(xué)物理性能比較均勻。因此，致密的等軸晶使得金屬材料具有優(yōu)良的力學(xué)性能。金屬材料柱狀晶橫向生長時(shí)，受到相鄰晶體的阻礙。枝晶得不到充分的發(fā)展，分枝較少、晶體比較粗大、界面面積較小，位向一致。其性能具有明顯的方向性?？v向和橫向力學(xué)性能有很大差別。對(duì)于普通金屬結(jié)構(gòu)材料，通常是不希望得到柱狀晶組織。在金屬凝固過程中，采取強(qiáng)化非均質(zhì)生核核促進(jìn)晶粒游離的手段，可以抑制金屬凝固過程中柱狀晶區(qū)的形成核發(fā)展

3、，可獲得等軸晶組織。研究表明：非均質(zhì)晶粒數(shù)量越多，晶粒游離作用越強(qiáng)，溶體內(nèi)部越有利于游離晶的殘存。所形成的等軸晶就越細(xì)。在實(shí)際生產(chǎn)中，控制金屬的晶粒形態(tài)的方法有：A控制金屬結(jié)構(gòu)晶熱力學(xué)條件（如低溫澆注、合適的冷卻條件、合理的澆注系統(tǒng)）；B、孕育或變質(zhì)處理，以增加結(jié)晶核心或改變晶體的生長機(jī)制；C、采用物理的方法。在動(dòng)態(tài)條件下促使晶柱細(xì)化（如金屬在振動(dòng)條件下結(jié)晶）。根據(jù)現(xiàn)代結(jié)晶理論，可利用壁型核金屬液相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使晶體脫落生核增殖，從而達(dá)到晶

4、粒細(xì)化，改善金屬性能。本試驗(yàn)使在振動(dòng)核改變冷卻速度條件下，觀察金屬鋁結(jié)晶的不同宏觀組織。試驗(yàn)設(shè)備：鋸弓床、井式坩鍋爐、HZ－1型金屬結(jié)晶組織控制儀、小澆包、紅外加熱爐、試樣切割機(jī)、王水（3HCl＋1HNO3）、竹夾子、量杯、玻璃棒、棉球、雙磨頭拋光機(jī)、晶相顯微鏡。操作步驟：利用金屬結(jié)晶組織控制儀，向試樣樣杯中澆入鋁液等金屬熔液，制備振動(dòng)凝固試樣核非振動(dòng)試樣、記錄參數(shù)。利用金相顯微鏡觀察、比較試樣的宏觀組織。1、下料鋸弓床上，將鋁錠置于床

5、上夾具加緊，切下適量的鋁塊2、爐熔圖1.1靜止無振動(dòng)時(shí)結(jié)晶宏觀組織圖1.2振動(dòng)速度2900rpm宏觀組織圖1.3振動(dòng)速度2100rpm宏觀組織圖1.4振動(dòng)速度1400rpm宏觀組織圖1.5振動(dòng)速度700rpm宏觀組織結(jié)論:1、對(duì)比本試驗(yàn)的宏觀組織圖很明顯可以看到振動(dòng)可以改變金屬結(jié)晶組織。2、能更好的理解金屬結(jié)晶組織的影響因素及變化措施。備注：1、金屬組織結(jié)晶控制儀共有兩個(gè)可控制參數(shù)（振動(dòng)時(shí)間s和振動(dòng)速度）。2、本次試驗(yàn)時(shí)拋光機(jī)還未投入使