上海材料研究所金相分析培训第十一铝及铝合金的金相检验.ppt

铝与铝合金金相检验 杨力 概述 1、特点：密度小、优良的塑性、高导电性、导热性、抗蚀性能、铸造性、切削加工成型，高的比强度和比刚度。 2、应用：飞机、机械、化工、电力、仪表、建筑等各领域。 铝合金的分类 铝合金的分类 铸造铝合金 合金组元含量在D点以右，由于出现共晶组织，其塑性差，液体流动性好，适合铸造，故称铸造铝合金。根据在铝基体中加入的主要合金元素分为铸造铝硅合金（ZL1XX）、铸造铝铜合金（ZL2XX）、铸造铝镁合金（ZL3XX）、铸造铝锌合金（ZL4XX）、铸造铝混合稀土合金、铸造铝锂合金等。 变形铝合金 合金组元含量在D点以左的合金可通过加热得到单相固溶体，塑性变形能力较好，适合于冷热加工，故称为。根据其能否采用热处理手段来强化性能，分为可热处理强化铝合金：Al-Cu（2XXX）系列、Al-Si（4XXX）系列、Al-Mg（5XXX）系列、Al--Mg-Si（6XXX）系列、Al-Zn（7XXX）系列及其他系列（如Al-Li）。不可热处理强化铝合金：纯铝（1XXX）系列、防锈铝Al-Mn（3XXX）系列，Al-Mg（5XXX）系列。 合金元素在铝中的作用 Si：室温时硅在铝中溶解度极小，属共晶类组织 Cu：高强度铝合金的重要合金元素 Mg：可以提高铝合金的强度，降低比重，并有一定的抗蚀性 Mn：提高铝的抗蚀性 Zn：在铝中溶解度很大， 铝合金金相检验内容 1、加工过程形成的不良组织 2、确认各种合金元素加入而形成的金属间化合物相 铝合金的宏观检验 特点：使用简单手段，可在较大范围内对铝合金制品的内在缺陷作检验。 方法： 断口检验 低倍检验 铝合金的宏观检验 1、试样的制备 取样部位：有代表性 取样方式：锯切或铣割 加工方法：切削加工量小 粗糙度要求：不低于3.2Ra 清洗：汽油、酒精、丙酮 铝合金的宏观检验 2、试样的侵蚀 侵蚀剂：NaOH（10%~25%） 时间：3~30min 去膜：20%~30%HNO3 冲水 铝合金的宏观检验 3、检验标准 JB/T7946.2-1999《铸造铝合金针孔》 五级针孔 GB/T3246.2-2000《变形铝及铝合金制品低倍组织检验方法》 缺陷分为22种 晶粒度检验 断口检验 变形铝合金的缺陷 疏松、非金属夹杂、外来夹杂及白斑、氧化膜、化合物（一次晶）、羽毛状晶、光亮晶粒、气孔、冷隔、铸造裂纹、板材分层、缩尾、成层、挤压裂纹、淬火裂纹、粗晶环、焊合不良、锻造裂纹、压折、流纹不顺、裂口、纵向裂纹。 铝合金的微观检验 1、试样的制备 取样 粗磨：锉刀锉平 细磨：砂纸 抛光 粗抛（ 转速500~600rpm） 精抛（ 转速150~500rpm） 2、侵蚀剂的选择 根据合金成分、材料状态及检验目的常用侵蚀剂（见表12-1） 铸造铝合金 Al-Si系（ZL1××） 15种牌号 Al-Cu系（ZL2××）6种牌号 Al-Mg系（ZL3××）3种牌号 Al-Zn系（ZL4××）2种牌号 铝硅合金（ZL1xx） 第三代铸造铝合金 具有良好的铸造性能和抗蚀性 含硅（4.5%~13%）加入强化元素，形成强化相Mg2Si、Al2Cu、Al2CuMg等 缺点：共晶Si呈粗大的针状，机械性能低。需经变质处理。 Al-Si二元合金状态图 Al-Si二元合金状态图 Al－Si二元相图（最简单的共晶型相图）：在577℃和含12.6％Si时： 二元共晶反应 L→α(Al)+ Si。 在共晶温度（577℃），Si在固体Al中溶解度为1.65％。室温时溶解度几乎为零。 铝硅合金基本组成相 α（Al）－树枝状晶（基体） Si 初晶硅：多边形、几何状、深灰色 共晶硅：针块状 三种铝硅合金基本组织 亚共晶Al－Si合金： 树枝状α(Al)相＋（α＋Si）共晶体（分布在α枝晶间） 共晶Al－Si合金： （α＋Si）共晶 过共晶Al－Si合金： 块状初生Si＋（α＋Si）共晶体： ZL102合金（10.0～13％Si） 在Al－Si相图共晶点成分左右，其组织有大量α(Al)＋Si共晶组织以外，可出现少量的初生α(Al)或出生Si相。 通常ZL102合金中含较多杂质元素Fe，因此用Al－Fe－Si三元相图可得出： 对于含Fe量较低，且含Si量处于共晶点成分左侧的ZL102合金组织为： α(Al)＋Si＋β（Al9Fe2Si2）三元共晶 对于含Fe量较高，或有较多含P量时，ZL102合金组织为： 初生Si＋β（Al9Fe2Si2）＋α(Al)＋有时可能有α（Al12Fe3Si） ZL103铸造态金相 变质处理 变质处理：为提高Al-Si合金的综合性能，加入变质剂，改变硅的分布形状，使其呈点球状。 变质处理的类型：钠变质、磷变质、锶变质 变质不正常原因 变