实验四金属的结晶过程和铸锭的组织观察

实验一：金属的结晶过程和铸锭的组织观察一、实验目的：1．观察氯化铵饱和溶液及银晶体的结晶过程，以了解金属的结晶过程。2．观察不同凝固条件所得的纯铝铸锭的宏观组织，以分析研究凝固条件对铸锭组织的影响。二、实验说明：结晶过程包括晶核的形成和长大两个过程。用生物显微镜可以直接观察透明盐类（如氯化铵、硝酸银等）的结晶过程，而金属是不透明的，因此，一般是不能用显微镜来观察液态金属的结晶过程，但是过饱和盐类的结晶与金属的结晶有许多相似之处。盐类溶液的结晶过程：将配置的含30～40％NH4Cl过饱和水溶液，加热到全部溶解，然后滴入玻璃皿内或玻璃片上，放在生物显微镜下观察它的结晶过程。随着液体的蒸发，溶液逐渐变浓而达到饱和，由于液滴边缘处最薄，因此蒸发得最快，结晶过程将从边缘开始向内扩展。结晶的第一阶段，首先形成具有一定位向的一位晶轴，在一次晶轴长大的同时，在它侧面又会不断地长出分枝，称为二次轴。随后，二次轴上又会长出三次轴，……，如此分枝长大下去，就形成了树枝状晶体。由此可以看出，盐液滴因蒸发而进行的结晶过程及所得的结晶组织与铸锭的结晶过程和组织很相似。但它们也有不同之处：金属的结晶是在液态金属冷却的过程中进行的，当具有一定过冷度时，金属就开始结晶；而氯化铵是依靠水分的蒸发使溶液过饱和而结晶。铸锭的结晶过程及其组织受凝固条件的影响，如模子的种类和预热的温度、浇注的温度过热的温度变质处理条件等。改变模子的材料也改变了金属的冷却条件，如金属模可以比砂模获得更大的柱状晶区，如果模子预热，其实质是降低冷却速度，预热温度越高，等轴晶区也越大。金属液体通过加入一定变质剂进行变质处理，增加结晶时的核心数，因而在其它条件相同时，可以得到细小的晶粒。不同纯度的金属，由于其非自发核心数不同，结晶后的晶粒粗细也不同，采用振动的方法可以使粗晶“击碎”而获得细小晶粒。三、实验方法：1．实验材料及设备（1）氯化铵、硝酸银溶液（2）玻璃皿或玻璃板（3）细铜丝（4）不同铸造条件（见表1-1）下纯铝铸锭的结晶组织若干套。2.实验步骤（1）观察氯化铵溶液的结晶过程（2）分析比较下列（表1-1）条件铸造所得的纯铝铸锭的宏观组织。表1-1试样号12345备注浇注温度/℃680680680680680铸型砂模钢模钢模钢模钢模模壁厚度/mm101010103模子温度/℃室温500室温室温室温其他条件加Ti变质四、实验报告要求：实验目的，实验结果及分析1．绘出氯化铵溶滴的结晶组织示意图。2．绘出几种纯铝铸锭的宏观组织示意图，注明浇注条件，并分析比较，说明如何控制柱状晶和等轴晶区的大小。