1、液态成形之结晶组织试验
目的：
1. 掌握金属凝固的基本概念，组织控制原理、特点及适用范围。
2. 了解振动结晶控制仪的基本结构、工作原理及操作方法。
3. 连接组织变化对材料力学性能影响的关系。
原理：
液态金属结晶，是铸件形成过程的重要环节。金属宏观组织的晶粒形态、大小、取向、分布直接影响着金属的性能。如何控制金属组织的形态，以获得金属材料的优良性能，试材料工作者研究的对象。
金属材料细小的等轴晶、位向排列杂乱无序、晶界面积大，则力学性能不受方向性影响；杂质、缺陷分布比较分散，化学物理性能比较均匀。因此，致密的等轴晶使得金属材料具有优良的力学性能。
金属材料柱状晶横
2、向生长时，受到相邻晶体的阻碍。枝晶得不到充分的发展，分枝较少、晶体比较粗大、界面面积较小，位向一致。其性能具有明显的方向性。纵向和横向力学性能有很大差别。对于普通金属结构材料，通常是不希望得到柱状晶组织。
在金属凝固过程中，采取强化非均质生核核促进晶粒游离的手段，可以抑制金属凝固过程中柱状晶区的形成核发展，可获得等轴晶组织。研究表明：非均质晶粒数量越多，晶粒游离作用越强，溶体内部越有利于游离晶的残存。所形成的等轴晶就越细。
在实际生产中，控制金属的晶粒形态的方法有：A控制金属结构晶热力学条件（如低温浇注、合适的冷却条件、合理的浇注系统）；B、孕育或变质处理，以增加结晶核心或改变晶体
3、的生长机制；C、采用物理的方法。在动态条件下促使晶柱细化（如金属在振动条件下结晶）。
根据现代结晶理论，可利用壁型核金属液相对运动，使晶体脱落生核增殖，从而达到晶粒细化，改善金属性能。
本试验使在振动核改变冷却速度条件下，观察金属铝结晶的不同宏观组织。
试验设备：
锯弓床、井式坩锅炉、HZ－1型金属结晶组织控制仪、小浇包、红外加热炉、试样切割机、王水（3HCl＋1HNO3）、竹夹子、量杯、玻璃棒、棉球、双磨头抛光机、晶相显微镜。
操作步骤：
利用金属结晶组织控制仪，向试样样杯中浇入铝液等金属熔液，制备振动凝固试样核非振动试样、记录参数。利用金相显微镜观察、比较试样的宏观组织。
4、1、下料
锯弓床上，将铝锭置于床上夹具加紧，切下适量的铝块
2、炉熔
将工业纯铝放入刷过涂料的坩埚内，在电阻炉 内进行熔化；使铝液温度升到750℃后待用；金属型及辅助工具须涂上涂料后放在红外线电炉上烤干预热（烘烤温度不低于300℃，烘烤时间一般两个小时左右）。
3、调节振动组织控制仪并浇注
1）、调节振动台的振幅。（出厂时已调定位2mm）。
2）、将金属型置于振动台上夹紧。
3)、 接通振动器电源，预热一分钟。调节振动器频率旋钮至所需频率，振动台起振。
4）、用小浇包取铝液浇入振动台上的铸型。注意不要浇注太满，防止铝液溢出铸型。
5）、待金属铝液凝固后，在设定的时间内振动台自
5、动停止振动。
6）、待试样冷却后，取下并做上记号。
7）、可以浇注静止条件，即在振动频率位0Hz、振幅0mm的条件下的试样进行比较。
4、试样切割
1）、检查试样切割机总开关是否保持开状态，冷却液回路是否正确
2）、将试样置夹具处夹紧，并关上封闭罩。
3）、切割试样，要用力均匀。注意切割时正确操作顺序：应先按下水泵开关按钮，然后按下切割启动按钮，试样切割完成后先按下切割停止按钮再按下水泵开关按钮。
待试样切割机刀锯完全停止转动后开罩拿出试样。
5、打磨并腐蚀
1）、在抛光机上打磨好试样。
2）、先打开抽风机，再配置王水（3HCl＋1HNO3）操作时应注意安全，盐酸和硝酸的腐
6、蚀性极强，
3）、将磨光的试样擦干，放入通风厨里的玻璃器皿内，用竹夹子夹住脱脂棉，沾王水不停的在磨光的面上往返擦拭，直到看清晶粒为止。然后将试样用清水冲洗干净。
6、晶相观察
将同一组不同条件下结晶的试样进行对比观察。分析其宏观组织。
本次试验分别在如下条件下进行（由于试验仪器样杯不在，使用了一个壁后的样杯，故未准确遵照设定振动时间试验，一般要把试验振动时间设定为结晶全过程）：
① 静止即无振动条件下
② 振动时间30s，振动速度2900rpm
③ 振动时间30s，振动速度2100 rpm
④ 振动时间30s，振动速度1450 rpm
⑤ 振动时间30s，振动速度700 rp
7、m
他们的试样宏观组织如下图所示：
图1.1静止无振动时结晶宏观组织 图1.2振动速度2900rpm宏观组织
图1.3振动速度2100rpm宏观组织 图1.4振动速度1400rpm宏观组织
图1.5振动速度700rpm宏观组织
结论:
1、 对比本试验的宏观组织图很明显可以看到振动可以改变金属结晶组织。
2、 能更好的理解金属结晶组织的影响因素及变化措施。
备注：
1、金属组织结晶控制仪共有两个可控制参数（振动时间s和振动速度）。
2、本次试验时抛光机还未投入使用，从照片液可以看出试验表面还是有划痕的，这在以后的试验时应注意避免。
注意安全，实验过程中要做好防护工作，带好手套，小心触电，小心被热金属灼伤；小心浇注，不要浇注的太满，以免金属液振动出来；切割试验时应在刀具完全停止转动时再开罩取下试验；在磨光试样时注意金属屑飞溅。
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