硼化處理對(duì)鋁合金性能影響

硼化處理對(duì)鋁合金性能的影響一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)會(huì)綜合應(yīng)用已學(xué)的相關(guān)課程知識(shí)，解決實(shí)際問題。達(dá)到理論知識(shí)的復(fù)習(xí)、鞏固、驗(yàn)證與應(yīng)用及動(dòng)手能力的培養(yǎng)和工程經(jīng)驗(yàn)的積累的目的。本實(shí)驗(yàn)旨在培養(yǎng)考察材料專業(yè)本科學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)、專業(yè)技能的掌握和運(yùn)用，通過鑄鋁的熔煉、軋制、熱處理工藝，以及熱處理之后對(duì)材料性能、組織成分的檢測(cè)等材料制備整個(gè)流程的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過程操作、對(duì)實(shí)驗(yàn)制備得到的試樣進(jìn)行性能檢測(cè)和成分分析。二、 實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備純鋁塊、AL-SI錠（含Si量20%）、Mg錠、Cu片、RE-AL錠（含RE10%）、B-AL錠（含B3%）、變質(zhì)劑、精煉劑、鑄模、坩堝、侵鹽勺、大鐵夾、鋸子、錫紙、井式爐、軋機(jī)、游標(biāo)卡尺、加熱爐、箱式爐、硬度儀、金相顯微鏡、吹風(fēng)機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、計(jì)算機(jī)、金相砂紙、腐蝕液。三、 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)合金Si(%)Mg(%)Cu(%)B(%)Re(%)余量3-10.40.40.1500.153-20.40.40.150030.15Al3-30.40.40.150060.15實(shí)驗(yàn)基本流程:金屬熔煉一澆注成型一軋制一熱處理一組織成分、力學(xué)性能檢測(cè)。四、1?合金的熔煉與鑄造A、根據(jù)要求的合金成分計(jì)算各種成分添加量：以成分一為例：要求含Si量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.4%，含Mg量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.4%，含Cu量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.15%，含B量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0]%，含RE量的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.15%，剩余的均為Al原料中Si以Al-Si合金的形式加入，由此可知Al-Si所占的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)二Si的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)/Al在Al-Si所占的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)=0.4%/20%=2%同理可知RE-Al質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1.5%，由于Mg的熔點(diǎn)低，存在3%的燒損，所以Mg再加入時(shí)會(huì)多加入一些。因此以純鋁方式加入的鋁所占百分?jǐn)?shù)=1—其他加入量所占百分?jǐn)?shù)=1-2%-0.4%-0.15%-1.5%=95.95%計(jì)算出所配試樣的=2400/95.95%=2501.30g可得AL-Si質(zhì)量=2501.30g*2%=50.03g 同理可計(jì)算出其他原料所加入量Mg的質(zhì)量=2501.30g*0.4%=10g可是Mg存在3%的燒損，所以加入Mg=10.31g由此可得以下表格中的數(shù)據(jù)純鋁錠的質(zhì)量為2400g合金（合金中非鋁元素含量）Al-Si(0.2)MgCuAl-B(0.03)Al-Re(O.l)7-150.0310.313.75037.25527-216.677-38.42B.進(jìn)行熔煉鑄造鋁合金熔煉方法，包括以下步驟：將適于熔煉鋁硅合金的熔煉爐清理干凈，準(zhǔn)備熔煉操作用各種工具，清理干凈，并烘烤去除水份；將預(yù)先計(jì)算好的各種原料用鋸子鋸出合適質(zhì)量用錫紙包好，備用。裝爐熔化：2400g純鋁在坩堝內(nèi)熔化后，鋁液溫度達(dá)到690°C-720°C時(shí)加入50.03gAl-Si錠，10.31g的Mg,3.75gCu后加入覆蓋劑等適當(dāng)時(shí)間后，加入37.2552gAl-RE后加入覆蓋劑，按需要調(diào)整好鋁液的化學(xué)成份適當(dāng)時(shí)間后進(jìn)行除氣、精煉、變質(zhì)、細(xì)化綜合處理，是當(dāng)鋁液溫度達(dá)到700-730C時(shí)進(jìn)行精煉、變質(zhì)、細(xì)化綜合處理，打凈爐中鋁液表面的浮渣，加入烘烤好的精煉變質(zhì)細(xì)化劑，將其撒在鋁液表面，用侵鹽勺壓入，使其與坩堝底部保持100-150mm距離，來回上下運(yùn)動(dòng)，直到液面不再冒泡，處理時(shí)間為15-25分鐘，精煉變質(zhì)細(xì)化劑加入量按重量百分比計(jì)為鋁硅液的1.8-2.8%。⑤調(diào)溫至已知工藝要求溫度時(shí)，出爐澆注。注意事項(xiàng)：熔煉時(shí)，熔劑需均勻撒入,待純鋁全部熔化后再加入中間合金和其他金屬，并壓入鋁液內(nèi)，不準(zhǔn)露出液面。爐料熔化過程中，不得攪拌金屬。爐料全部融化后可以充分?jǐn)嚢瑁钩煞志鶆?。鋁合金熔體溫度控制在720€-760€。爐料全部熔化后，在熔煉溫度范圍內(nèi)扒渣，扒渣盡量徹底干凈，少帶金屬。鎂的加入在出爐前或精煉前，以確保合金成分。熔劑要保持干燥，鐘罩要事先預(yù)熱，然后放入熔體內(nèi)，緩慢移動(dòng)，進(jìn)行精煉。精煉時(shí)要保證一定的時(shí)間，徹底除氣除渣。精煉后要撒熔劑覆蓋劑，然后靜置一定時(shí)間。扒渣，出爐澆鑄。澆鑄時(shí)流速要平穩(wěn)，不要斷流，注意補(bǔ)縮。C、 鋁合金鑄坯成型鑄坯成型是將金屬也鑄成形狀、尺寸、成份和質(zhì)量復(fù)合要求的長(zhǎng)方形錠坯。一般而言，鑄錠應(yīng)滿足下列要求：（1） 鑄錠形狀和尺寸必須符合壓力加工的要求，以避免增加工藝廢品和邊角廢料；（2） 坯料內(nèi)外不應(yīng)該有其空、縮孔、夾雜、裂紋及明顯偏析等缺陷，表面光滑平整；（3） 坯錠的化學(xué)成份符合要求，結(jié)晶組織基本均勻。實(shí)驗(yàn)中，將熔化完全的鋁液澆注鑄坯、冷卻、開型等步驟后得到坯錠。在實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作過程中，考慮到實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)、金屬器材等因素，鋁液每次只倒出1/3,下一次熔煉澆鑄步驟是在原溶液上添加適量Al-B錠熔化鑄造出下一次試樣。D、 從澆鑄好的三個(gè)方形樣品上各鋸出一個(gè)合適大小的試樣，進(jìn)行顯微組織觀察分析。軋制試驗(yàn)板帶材軋制制度主要包括壓下制度、速度制度、溫度制度、張力制度及輥型制度等。壓下制度必然影響到速度制度、溫度制度和張力制度，而壓下制度和張力制度決定著板帶軋制時(shí)的滾風(fēng)大小和形狀。合理的軋制規(guī)程設(shè)計(jì)應(yīng)滿足下列原則和要求：1、在設(shè)備能力允許的條件下盡量提高產(chǎn)量；2、在保證操作穩(wěn)定方便的條件下提高質(zhì)量;3、應(yīng)保證板帶材組織性能和表面質(zhì)量。在這次試驗(yàn)中，我們軋制的是6000合金板坯，鋁的塑性好，可以考慮大的壓下量，可通過螺絲的轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)壓下距離，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輥縫的調(diào)節(jié)，由于樣品較小，對(duì)速度制度并沒有很高的要求且沒有采用張力制度。考慮到實(shí)驗(yàn)條件，和其他兩組同學(xué)在后幾次軋制過程中同意軋下規(guī)程。軋制規(guī)程的設(shè)計(jì)6000鋁合金的熱軋開軋溫度為410-500°C在熱軋開始軋制階段是為了將鑄態(tài)組織變?yōu)榧庸そM織，滿足咬入條件，道次加工率較小;熱軋中間軋制階段，隨著鑄態(tài)組織逐步變?yōu)榧庸そM織，軋件塑性好，盡量的增大道次加工率，到合適厚度后進(jìn)行冷軋，冷軋的粗軋階段盡量利用材料塑性采用大的加工率，在冷軋的精軋階段，為了保證較好的表面質(zhì)量，采用小的加工率。綜合考慮鋁的塑性故制定出如下壓下制度。鋁錠板厚/mm熱軋壓下機(jī)制/mm冷軋壓下機(jī)制/mm7-12222-19-16-13-10-87-226.526.5-23.5-22-19-16-1310-88-6-4-37-324.324.3-22-19-16-13-10-8實(shí)驗(yàn)步驟將樣品放入加熱爐中，加熱爐加熱到合適溫度，保溫。開啟軋機(jī)，調(diào)平軋輥，調(diào)節(jié)壓下螺絲的轉(zhuǎn)動(dòng)量，調(diào)節(jié)好輥縫。按照已定的壓下制度經(jīng)行軋制，熱軋至8mm，后冷軋至3mm，記錄每次軋制后板的厚度。鋸下合適大小鋁片，三個(gè)已軋好的鋁板上各取兩個(gè)試樣，一個(gè)取軋制方向的斷面，一個(gè)取垂直于軋制面和軋制方向的平面，進(jìn)行微觀組織觀察分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析在實(shí)驗(yàn)過程中，實(shí)驗(yàn)誤差處于誤差范圍之內(nèi)，進(jìn)而我們的實(shí)驗(yàn)室成功的。但在最后軋制的時(shí)候出現(xiàn)了板材彎曲缺陷。

產(chǎn)生彎曲的原因分析：軋輥曲線配置不當(dāng)或者棍型調(diào)整不好；潤(rùn)滑條件差,不均勻；進(jìn)料不正解決方案：調(diào)整輥型或者更換軋輥；改善潤(rùn)滑條件；正確進(jìn)料熱處理試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)步驟從已軋制好的樣品上鋸出7個(gè)大小合適的試樣，并對(duì)其進(jìn)行1~9組學(xué)生將各組試驗(yàn)樣品進(jìn)行固溶和時(shí)效處理，分別測(cè)量固溶、時(shí)效硬度~時(shí)間曲線,確定適宜的熱處理工藝。實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)報(bào)告注意問題：固溶、時(shí)效硬度~時(shí)間曲線，適宜熱處理工藝；固溶、時(shí)效后合金