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鋁及鋁合金的金相分析

2016-06-12 14:28:00

  與鐵、銅等其他曆史悠久的金屬不同,鋁是一種相對比較年輕的金屬,直至19世紀初才為人們所知。1886年,人們發明了一種至今仍在使用的鋁生產法:霍爾-赫勞爾特電解煉鋁法。

  鋁呈銀白色,比重很輕,以純金屬或合金的形式應用廣泛。隻要很少量的合金化元素就能夠提高強度;由於其低密度,鋁合金特別適用於航空和航天工業。同時,為減輕重量,鋁合金還大量用於汽車工業。

  鋁的表麵有一層牢固結合的氧化鋁鈍化膜,從而使其具有很高的耐腐蝕性。當表麵被損壞時,此氧化膜能夠自然恢複。因此,鋁特別適用於拋光和塗刷表麵,以及各種顏色的陽極氧化處理,這樣,鋁又成為建築業所青睞的材料。

  鋁的其他特性還包括良好導熱性和易成形性,像鑄造、冷熱加工和機加工等。鋁無毒無味,因此成為食品和包裝,例如罐頭、錫箔、烤麵包機、飲料泵等使用材料的首選。

  最新的Al-Li和Ti-Al等合金采用粉末冶金工藝製造,另外,鋁還被用作複合材料的基體金屬。作為一種多功能材料,鋁在將來的應用領域會更廣泛。

  在質量控製領域,鋁的金相分析主要用於晶粒度的確定以及拋光和浸蝕後試樣的顯微結構缺陷判斷。另外,還將檢查樣品中的雜質,例如氧化物或鋁化鋯等。鑄造材料將評估其不同相的形貌和分布,以及可能存在的疏鬆。對於可鍛材料,將檢查軋製和擠壓過程中造成的缺陷,以及測量鍍層厚度。

金相製備的難點

  -純鋁非常軟,並且很容易發生機械變形和劃傷

  -碳化矽和金剛石顆粒可能會被壓入到試樣表麵中

  -大量變形後的鍛造合金難以顯示組織結構

解決方案

  -用最細的碳化矽金相砂紙進行粗磨

  -最終拋光的時間必須足夠長,以去除所有嵌入的顆粒

  -用納米氧化鋁粉配製懸浮液進行最終拋光

  -進行電解拋光

機械研磨和拋光

  使用碳化矽砂輪進行鋁的切割,這種砂輪廣泛適用於有色金屬。對於鑲樣樹脂,在大多數情況下,酚醛樹脂已足夠。薄板、箔和電解拋光試樣最好鑲嵌在緩慢固化的環氧樹脂中,另外,樣品應該從鑲嵌物後麵顯露出,作為電解拋光時的觸點。

  建議用最細的碳化矽金相砂紙進行平麵研磨,以避免產生過大的機械變形。必須考慮硬度、尺寸和樣品數目,但是對於粗磨,即使尺寸較大的純鋁樣品,500目砂紙也已足夠。較大的鋁合金鑄件可以用220目或320目砂紙進行研磨。另外很重要的是,研磨時壓力要小,以避免產生深層變形,降低砂紙和樣品表麵之間的摩擦力,對於純鋁,尤為重要。

  隨後必須用三靈金剛石拋光液拋光去除研磨產生的所有深劃痕。

  如果在拋光過程中,金剛石顆粒壓入到表麵中,那麽後麵的氧化鋁懸浮液精拋光的時間可適當延長。在很多時候,可以用肉眼看到試樣表麵的明亮和陰暗區域。這表明精拋光還不足夠。需要指出的是:嵌入的顆粒可能會導致組織分析的錯誤。

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