《材料成形原理》(上)實驗指導書.doc

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1、《材料成形原理》（上）實驗指導書實驗一振動條件下結(jié)晶與鑄件宏觀組織的觀察—、實驗原理在鑄件的凝固過程屮，對其進行振動，可以通過以下的機制細化鑄件的晶粒組織及增加等軸晶數(shù)量，首先，對正在凝固屮的鑄件進行振動，可以強化液態(tài)金屬的對流，對正在生長著的晶體的沖刷作用，形成液相與固相間的相對運動，導致枝晶的破碎，并游離到鑄件的屮心位置，從而增加液相中的晶核數(shù)量，因而細化晶粒，有利于獲得更多的等軸晶；其次，由于振動力的作用，也促進鑄件頂部形成的晶體下落，即促近結(jié)晶南的形成，并游離到鑄件的屮心位置，從而增加液相屮的晶核數(shù)量，因而細化晶粒；另外，振動還可以引起局部的溫度起伏，有利于枝晶的熔斷

2、和增殖，從而增加液相屮的晶核數(shù)量，因而細化晶粒。通過對靜止條件下和振動條件下結(jié)品的鑄件凝固広觀組織的觀察比較，就能夠說明在其它條件相同的情況下,在凝固過程屮施加振動對鑄件凝固組織形態(tài)的影響.二、實驗目的1.進一步認識鑄件宏觀組織屮內(nèi)部等軸晶的形成機理；2.掌握凝固條件對鑄件宏觀組織的影響規(guī)律，并了解控制鑄件玄觀組織的方法和途徑。三、實驗用儀器設(shè)備和工具1.井式圮堀爐及控溫儀表2.澆注工具3.插入式熱電偶5.工頻振動試驗機HG?50F7.臺釬、砂輪、鋸子8.預磨機、拋光機9.爐料:ZL102合金10.化學藥品：氫氟酸、酒精四、實驗方法和步驟1.實驗步驟：（1）在電組織式坯圳爐屮

3、熔化工業(yè)純試鋁，并使Z過熱至720°C；（2）準備一個圓柱形的樹酯砂樣杯，將其固定在振動臺上（如圖所示），振動臺的振幅可在0?2mm內(nèi)調(diào)整；（3）將熔化好的鋁液澆入樹酯砂樣杯屮，同時打開振動臺的開關(guān)進行振動直至凝同結(jié)束；同時在靜止的條件下用相同的樣杯澆注一個試樣，使其在靜止的條件下凝固；（4）取出凝固的樣品投水屮使其冷卻，然后將圓柱形的樣品沿軸線方向從中間鋸開；（4）將從鋸開半個樣品在預磨機上磨平，并拋光；（5）在樣品的拋光麻表甌上涂擦質(zhì)量分數(shù)為5%濃度的氫氟酸，即可觀察樣品的宏觀晶粒組織形態(tài)。1.實驗記錄：分別繪制動態(tài)條件下和靜止條件下澆注樣品的宏觀組織屮從表面到中心的晶體

4、形態(tài)。五、分析討論1.正常澆注鑄件宏觀組織的組成是怎樣的，各部分的形成機理有哪些？2.振動條件下澆注鑄件宋觀組織與靜態(tài)澆注鑄件宋觀紐織有何區(qū)別？振動對鑄件幺觀紐?織的影響機理是什么？實驗二鑄件動態(tài)凝固曲線的測定一、實驗原理和目的實驗目的；（1）熟悉鑄件長圓柱形鑄件凝固溫度場的測最方法；（2）掌握鑄件動態(tài)凝固曲線的概念及其測量原理和方法；（3）加深對鑄件不同凝固方式概念的理解，了解合金成分對凝固方式的影響；實驗原理：鑄件的凝固方式根據(jù)其正在凝固區(qū)域的大小可以分為逐層凝間、體積凝固和屮間凝固三種凝固方式。如圖下所示，在鑄型中由表面到屮心部位按一定間距測量澆注后鑄件上不同部位的溫度

5、-時間曲線，即凝固溫度場（圖"），再在測量距離-時間坐標上分別做出各測量點處開始凝固時間點和凝固結(jié)束時間點的聯(lián)線即為動態(tài)凝同曲線（圖c）,前者為液相線邊界，示者為網(wǎng)相線邊界，同一時刻，液相線邊界與固相線邊界間的距離即為此時鑄件正在凝間區(qū)域的寬度，根據(jù)測量的不同合金的凝固區(qū)域?qū)挾榷ㄐ缘乇容^其凝固方式。086420???1oooOb)A—Ad)三、實驗用儀器設(shè)備和工具1.井式用關(guān)爐及控溫儀表2.澆注工具3.長圓柱形砂型并［tl表血到屮心安放5只測溫熱電偶5.多路溫度記錄儀7.臺式電腦顯示并記錄溫度?時間曲線8.預磨機、拋光機9.爐料：ZL105合金和丁?業(yè)純鋁四、實驗方法和步驟1

6、.實驗步驟：（1）準備…個內(nèi)徑為（I）80mm的圓柱型樹酯砂型，在同一水平血位置，上從內(nèi)表血到屮心部位按等距離安放5只測溫熱電偶；（2）將每只熱電偶連接到多路溫度記錄儀上，并將多路溫度記錄儀與電腦連接;（3）在井式丄甘煙爐內(nèi)熔化ZL105合金和工業(yè)純鋁，并過熱至700°C和720°C（4）打開溫度記錄儀和電腦準備記錄，將熔化的ZL105合金和工業(yè)純鋁分別澆入圓柱型樹酯砂型內(nèi)，記錄下5個不同位置上的溫度■時間曲線。1.實驗記錄：記錄每次實驗的條件，包括：合金成分、澆注溫度、樣杯尺寸、由外到內(nèi)，每個測量熱電偶的的安放位置；每次實驗后，將計算機屮存儲的5條溫度■時間曲線在打印機上打

7、印下來。五、分析討論1.由測量的溫度■時間曲線和熱電偶的相對位置，繪制每種合金澆注試樣的動態(tài)凝固曲線，從動態(tài)凝固曲線上的液相邊界和固相邊界分析合金的凝固特性。2.結(jié)合所測量的不同成分合金的動態(tài)凝尚曲線，說明介金的成分對凝尚特性的影響規(guī)律。實驗三合金流動性的測定一、實驗原理和目的通過測定在特定的澆注條件（澆注速度、澆注溫度及澆注合金的壓頭）和特定的鑄型條件下液態(tài)合金充型螺旋試樣的長度來衡量流動性的好壞，若澆出的螺旋線越長，表示合金的流動性越好。實驗目的：（1）驗證合金澆鑄溫度與合金流動性Z間的關(guān)系；（2）