铝和铝合金的金相制备
金相的挑战与铝及其合金有很大区别,这取决于金属的纯度。在这里,你可以学习如何准备任何铝产品迅速和有效地金相检验。
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铝及其合金的主要特征
铝是一种多方面的材料具有多种用途,其中包括作为复合材料的基体金属。它有一个银白色外观和作为一个纯金属或合金。它非常轻,只是少量的合金元素可以增加其强度。这也是高度耐腐蚀。这是由于钝化膜的氧化铝表面紧密相连,而且能够自我更新时自发表面受损。
铝的其他重要特性包括其高导热和简单的成形性,通过铸造、热或冷作加工,以及中性的味道和无毒性。
常见的铝及其合金的使用:
- 高强度、低重量的应用在飞机、航空航天和汽车工业
- 抛光和磨砂表面,以及阳极氧化膜的颜色,在建筑行业
- 无毒/ taste-free包装在食品工业和机械
图0:铝硅铸造、颜色与钼酸蚀刻,杂志200 x
铝的生产
经济开采铝土矿的铝是唯一的可能。生产过程包括两个基本步骤。提取的纯氧化铝
氧化铝复苏首先粉碎,细磨的铝土矿与氢氧化钠在压力下加热。在这个过程中,水溶性铝酸钠一起形成不溶解的残留的铁、钛、硅。新鲜的种子晶体氢氧化铝被添加到启动纯氢氧化铝的降水(Al (OH) 3)。通过煅烧在1200°C,然后移除水和纯无水氧化铝(氧化铝)仍然存在。
将氧化铝,铝(Hall-Heroult过程)
纯氧化铝的化学反应需要一个电化学过程中提取铝的氧化物。氧化铝的熔点很高(2050°C),它是混合着冰晶石降低熔点。
电解发生在一个大型碳或石墨衬钢容器包含钢棒进行电力和阳极碳块。在电解过程中,碳阳极与氧气反应的氧化铝,二级反应,金属铝产生二氧化碳的形成:22O3+ 3 c→4铝+ 3有限公司2。
这个过程产生铝99 - 99.9 %的纯洁。这是用于铝合金。
铝合金
添加很少量的合金元素铝可以增加抗拉强度、屈服强度、硬度与纯铝相比。最重要的合金元素是硅、镁、铜、锌和锰。这些主要是共晶化合物之前必须通过热加工过程精细分散合金可以冷工作。老化的铝合金
许多铝合金年龄硬化改善力学性能。可以自然的或人为的。
- AlCuMg自然时效硬化(例子)。固溶退火后,工件淬火的降水,因此Al2Cu固溶体中吃晚饭——按下。然后让工件年龄在环境温度。在这个过程的晶格沉淀铜铝过饱和溶液。由此产生的应变产生的铝晶格导致增加强度和硬度。这个过程需要5 - 8天。
- 在人工时效硬化、老化发生在一个温度升高,减少处理时间。AlMgSi合金,例如,发生在4-48小时老化后120 - 175°C溶液退火和淬火。Mg2Si阶段的降水产生的内部应变铝晶格,从而导致增加强度和硬度。
的主要合金元素的铝合金是铜、镁、锌和锰。硅和铁影响力学性能和耐腐蚀性能,可以是杂质或合金化元素,根据请求的纯度和应用程序。
常见的锻铝合金的使用:
- 板在机械工程和模具结构产品,滚床单和条等,以及镀产品如散热器和热交换器
- 镀表为特定的半成品为飞机结构或装饰应用,如修剪和反射镜
- 机械工程、输送和电子技术应用,以及高强度运动和休闲产品,如滑雪板绑定和山地自行车齿轮
- 纤维增强铝在飞机和航空航天工业
图1:铝合金2024,,显示共晶晶界沉淀,未侵蚀,200 x
图2:图1,均质,未侵蚀,200 x
图3:图2,热轧,未侵蚀,200 x
铸造铝合金
铝铸件主要是改善金属合金的力学性能和分化根据他们的主要合金元素,硅、镁和铜。合金的内容超过饱和固溶体和纯金属沉淀,如硅或低共熔体和inter-metallic阶段。
硅增加了铝的铸造性能。在共晶合金,如AlSi12,添加少量的钠在铸造细化共晶。精炼过程中,而不是沉淀为粗针或板(图4),形成了一个非常好的共晶硅和α-solid解决方案(图5)。这些合金的硬化效果很低,因此镁添加,这样他们可以年龄硬化。
铸造合金与特定的属性是用于不同的产品组,包括制造活塞,滑动轴承、机械工程、气缸盖和刹车片。
| 一些更重要的铸造合金及其属性 | |
| 硅铝合金10毫克 | 年龄硬化。振动和耐腐蚀 |
| 硅铝合金5铜1 | 年龄硬化。良好的铸造性能,焊接和薄片 |
| AlMg3 | 耐海水 |
| 硅铝合金25+ CuNi | 年龄硬化。特殊合金活塞;耐磨由于其高硅含量 |
| AlMgSiPb | 适合加工 |
| 硅铝合金9铜3 | 通用合金浆料和最重要的合金压铸 |
图4:铝硅铸造,未经提炼的500 x
图5:铝硅铸造、精炼、500 x
铝及其合金的金相学
金相学铝用于质量控制的粒度测定,确定抛光和蚀刻标本显微组织缺陷。此外,标本经常检查杂质,如氧化物或锆铝化合物。
铸造合金铝是评估的形状,和可能的孔隙度分布的阶段。在锻造材料,从轧制缺陷,研究了挤压过程和电镀厚度测量。
图6:氧化物表面的铝压铸,50 x
铝及其合金的金相学的挑战
与铝和铝合金的金相挑战改变金属的纯度。- 随着纯度的增加,铝变得柔和,更容易受到机械变形和划伤。在高纯铝中,磨削可以引起严重变形,而磨削和抛光研磨剂,如碳化硅和金刚石颗粒,可以压到水面。
- 随着合金含量的增加,铝越来越难。铸造合金相对容易准备。然而,铝结构矩阵必须抛光好避免错误的解释。
| 金相的挑战和解决方案的概述 | |
| 挑战: | 解决方案: |
| 纯铝很软,容易产生机械变形和划伤 | 平面磨削与尽可能最好的SiC箔或论文 |
| 碳化硅和金刚石颗粒可以压入试样表面 | 钻石抛光和/或最后的抛光需要足够长的时间来删除所有嵌入粒子 |
| 严重和变形的合金很难对比工作,使结构解释困难 | ——最后的抛光与硅胶悬挂 ——与巴克阳极化试剂 |
深入阅读详细方法描述如何准备铝及其合金的金相分析快速、准确。
图7:嵌入式金刚石颗粒在纯铝与3μm抛光后,200 x
铝及其合金的制备:机械研磨和钻石抛光
当处理铝及其合金,我们建议机械研磨,紧随其后钻石抛光。对于许多纯铝和形变合金标本,电解质的抛光也推荐。机械研磨
平面磨削应与尽可能最好的勇气,以避免过度的机械变形。- 硬度、尺寸和数量的标本应考虑。然而,即使有大量标本的纯铝、平面磨削500 # SiC箔或纸通常是足够的。
- 大型铸造铝合金的部分可以在地面220 #原文如此或320 # SiC箔。很重要的是,磨削力低,以避免变形和降低磨之间的摩擦SiC箔或纸和样品的表面。
钻石抛光
钻石抛光应直到所有深划痕磨已被移除。如果必须确定水溶性成分,我们推荐与无水的钻石抛光悬挂和润滑剂。最终波兰纯铝和铝合金:波兰/检查序列
- 开始抛光。1分钟后抛光OP-U悬挂在显微镜下检查标本。
- 如果有必要,继续抛光一分钟并再次检查标本。
- 继续这个波兰/检查序列,直到所需的质量已经达到。
- 如果钻石微粒表面被压成在抛光过程中,他们可能会导致错误的解释结构。因此,波兰/检查可能需要相对较长的序列。继续序列直到你不再能看到明亮的和无趣的区域表面的标本用肉眼。
- 大约30秒结束前抛光,倒水在抛光布冲洗样品和布。
- 最后,洗标本再用清水洗净,然后干燥。
*另外,MD-Dac
*为了避免粗划痕,SiC箔或纸可以擦磨前用蜡。
* *另外,MD-Dac
图9:铝硅铸造、抛光后3μm钻石还可以看到小划痕,200 x
Fig.10:结构在图9中,但精细抛光OP-U悬挂。矩阵是抛光,共晶相比,200 x
Fig.11:铝硅铸造的太久OP-S悬挂、硅沉淀站在救灾、100 x
电解抛光
电解抛光的铝树叶刮伤表面,通常用于质量控制,因为它提供了快速、可重复的结果。然而,它不推荐对于许多铸造合金标本,由于许多不同的阶段在铸造合金。纯铝和合金
电解抛光是特别适合纯铝和合金。
- 对于常规粒度测定100 x,立1000 # SiC箔是充分的。
- 滚或绘制表面不需要任何研磨或抛光。
- 纯铝和精确的颗粒形状、考试的标本应很好地2000 #,有时甚至4000 #在电解抛光。
如果阳极电镀抛光后的标本与巴克试剂,它将导致一个颜色对比,尤其适合粒度评估。获得的颜色效果,视图的标本在偏振光下λ1⁄4敏感色板。
Fig.12:镀片、阳极氧化、粮食区域清晰可见,适合自动图像分析、偏振光与λ1⁄4-plate, 100 x
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Fig.13:铝压部分,宏观腐蚀,主要和异构沉淀
铝及其合金的腐蚀
在处理铝及其合金、宏观蚀刻剂用于粒度评估,也给流从挤压和揭示焊缝。腐蚀之前,标本是地面1200 # SiC箔或2400 # SiC箔。由于许多合金铝的可能性,不能总是明确确定不同阶段的多组分的合金。然而,共晶阶段有时会被典型的共晶的形状。
一些著名的阶段有以下特征颜色:
- Si:灰色
- 毫克2Si:玷污深蓝色在抛光(在中国演员:脚本)
- 艾尔2铜:红棕色,铜色
- 艾尔6米歇尔。内格罗蓬特:浅灰色
图14:硅铝合金6铜4,可以被识别的各个阶段的典型颜色,500 x
手工锻造合金粒度测定
某些规格的合金需要“手动”粒度测定,作为图像分析不够准确。此外,合金结构严重畸形,如衬托或薄片,很难与化学腐蚀剂。这可以使自动图像分析困难。建议作阳极化处理的标本巴克试剂,然后评估结构在显微镜下“手动”。
蚀刻的解决方案
在处理化学品时必须遵守标准的安全预防措施。
| 宏观腐蚀 | |
| 对纯铝 | 90毫升水 |
| 15毫升盐酸 | |
| 10毫升氢氟酸 | |
| 深蚀刻揭示主树突结构 | |
| 100毫升水 | |
| 十到二十五克氢氧化钠 | |
| 微蚀刻 | |
| 电影试剂:对于大多数类型的晶界腐蚀铝和合金 | |
| 90 - 100毫升水 | |
| 0.1 -10毫升氢氟酸 | |
| 迪克斯和凯勒试剂:粮食区域腐蚀与铜、铝合金也适合纯铝 | |
| 190毫升水 | |
| 5毫升硝酸 | |
| 10毫升盐酸 | |
| 2毫升氢氟酸 | |
| 颜色蚀刻剂: | 钼酸显示解决方案 克雷姆或尽情 |
15:实验与6% Si和10%的铜,铝合金未侵蚀
Fig.16: 15一样但是蚀刻30秒1 g在200毫升水钼酸+ 6 g氯化铵。硅是深蓝色,灰色的区分是多少2
总结
低密度、高强度、耐腐蚀使铝及其合金材料的选择对于许多应用程序在汽车、飞机、航空、包装等行业。金相学的铝及其合金被用于质量控制粒径的决心,和评估阶段,杂质和机械缺陷。
纯铝很容易变形,因此不应进行粗磨粗燕麦粉。非常彻底的最后抛光与二氧化硅悬挂是必要的,以确保嵌入式金刚石颗粒完全移除标本的表面。
铝铸造合金抛光相对容易。晶粒尺寸评估,阳极氧化巴克试剂比化学腐蚀会导致一个更好的对比。不同阶段在铸造合金可以被识别的特征颜色或蚀刻与特定的解决方案,优先攻击特定的阶段。
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