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電子顯微鏡研究合金添加元素對合金鑄件顯微結構的影響
閱讀：1603 發(fā)布時間：2013-1-15
實驗方法
1. 合金之熔解：
熔煉所使用的原料,，鐵為中鋼所生產的AISI 1008普通碳鋼鋼錠,，鋁為純度99.7%的電解鋁錠,，錳為片狀之電解錳,，碳為細碳粉，鈮為純度40%的鈮鐵,，鈦為純度60%的鈦鐵,，釩為純度72%的釩鐵。一般鑄造試片均以砂模制造,，本論文主要目的乃在于觀察鑄件內部顯微結構,，為求盡量減少諸如落砂、夾渣等因素對顯微結構產生異常影響,，故而使用的鑄模為直徑80mm,、長度300mm的陶瓷模，外層用二氧化碳模包覆此陶瓷模,。澆鑄前,，陶瓷模內壁須涂上一層涂模劑，然后將鑄模置于燒結爐內預熱至700℃,。澆鑄陶瓷模所需的冒口采用二氧化碳模,，模內并襯以形狀適宜的冒口保溫套。冒口作好后,，在澆鑄之前也須放入電爐中烘烤預熱,，烘烤溫度為200℃,，時間一至二小時,。充分的烘烤預熱可以*消除鑄模及冒口所含的水份，以避免澆鑄時水蒸氣在鑄錠內形成氣孔,。
依照設計之成份重量百分比,，及參照各原料之純度，計算出各原料所需之重量,，依序加入熔煉,。原料重量秤好以后，先將大塊鋼料置于高週波感應爐內,，待大塊鋼料融化后,，再加入其他較小的鋼料。等鐵塊全部熔化成液體時,，使用鋁箔紙包覆碳粉,，將碳粉加入鐵水中,，同時加上錳料覆蓋其上，并需儘快將碳粉熔融于鐵水,，以避免其懸浮于鐵水上而揮發(fā)氧化掉,。錳料分數次添加完畢后，即進行除渣工作,。接著添加少量合金,，依熔點高低由高而低循序添加，等全部熔化后,，將事先已經切成小塊狀的鋁料分數次添加,，等鋁料全部熔化，并與鋼水充分混合后,，隨即再進行除渣工作,。經過數次除渣完成，即可澆鑄,。澆鑄溫度在1450℃至1550℃之間,。
2. 合金澆鑄：
將鐵、錳,、鋁,、碳依序加入，待材料*熔化充分混合,，并經數次除渣后,，將熔融鋼水由高週波感應爐中倒入澆斗中，再將鋼水由澆斗徐徐注入三個已準備妥當的鑄模中,。澆鑄前,，澆斗要先烘烤預熱，以避免導致鋼水飛濺,、水蒸氣殘留于鋼液中,、以及鋼水因溫度降低太快而凝固于澆斗內壁。為確保陶瓷模表面乾燥,，以及避免鑄模太冷而影響鑄錠表面品質,，鑄模必須事先在燒結爐內烘烤預熱，在澆鑄前五分鐘才將鑄模取出,，并安裝上經烘烤預熱過的冒口,。
在鑄模的設計上，使用冒口和保溫套,，可使鑄錠之收縮孔減至zui低,，除了可減少材料之損耗外，也可以使鋼液中zui后凝固之雜質殘留于冒口而給予切除,。另外也使用冒口發(fā)熱劑撒覆于冒口內的鋼水表面,，減緩冒口內鋼水之凝固速率,，使冒口確實發(fā)揮補充鋼水的功用，同時也讓鋼液中的熔渣有足夠的時間浮到冒口處而予以切除,。
3. 顯微結構觀察與機械性質測試：
金相觀察試片制作的次序為（1）切割,、（2）鑲埋、（3）利用100號,、200號,、400號、800號和1000號砂紙依次研磨,、（4）利用3μ,、0.3μ、和0.05μ氧化鋁粉依次細拋光及（5）利用15%硝酸＋85%乙醇浸蝕,，制作好的試片以金相顯微鏡觀察,。
穿透式電子顯微鏡試片制作的次序為（1）利用精密切割機將試片切割成約1.0mm的厚度、（2）將試片以迴轉式研磨拋光機研磨至約0.2mm厚度,、（3）利用衝壓機將試片衝壓成直徑為3mm的圓形薄片,、（4）利用1200號砂紙研磨至約0.05 mm的厚度及（5）以雙重噴射電拋光機（double-jet electro-polisher）拋光。電拋光溶液為90%冰醋酸＋10%過氯酸（過氯酸純度為70%）,，電拋光溶液保持在15℃左右,，電流密度約每平方公分30mA。
穿透式電子顯微鏡觀察是利用JEOL－2000FX型掃描穿透式電子顯微鏡（STEM）,，一般操作電壓為200kV,。利用明視野（bright field）、暗視野（dark field）和選擇區(qū)域繞射圖型（selected area diffraction pattern）等方法,，來觀察顯微組織和相鑑定,。
將鐵錳鋁碳合金鑄件分別做成標準的拉伸試片。拉伸試驗乃使用 Instron 1132 試驗機測試,，測試時的應變率為6.218×10-4sec-1,。衝擊試驗則是采用沙丕（charpy）衝擊試驗法，分別測試室溫及液態(tài)氮溫度鑄件的衝擊值,。
參考資料
http://www.bjsgyq.com/
生物顯微鏡 ,， 光學顯微鏡
http://www.bjsgyq.com/
生物顯微鏡 ,， 光學顯微鏡