Главная Обратная связь Поможем написать вашу работу!

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






ФОРМА ОТЧЕТА ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 1



ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА I.

Металлографический анализ металлов и сплавов

1. Цель работы и ее краткое содержание.

 

Целью работы является практическое знакомство с методом металлографического анализа путем применения металломикроскопа и исследование структуры металлов и сплавов.

 

2. Теоретические сведения.

 

2.1. Металлографический анализ.

 

Наука, занимающаяся изучением структуры металлов и сплавов, называется металлографией.

Металлографический анализ широко применяется при исследовании материалов и для технического контроля в промышленности.

Это объясняется тем, что многие свойства металлов и сплавов (механические, физические, химические и технологические)зависят от их структуры, которая создается путем различных видов обработки материалов (термической, химикотермической, холодной и горячей обработкой давлением, сваркой и т.д.).

Металлографический анализ, состоящий в изучении микроструктуры металлов и сплавов при больших увеличениях с помощью оптического металломикроскопа, называется микроскопическим и складывается; из следующих этапов:

а) приготовление микрошлифа - шлифование и полирование образца;

б) травление микрошлифа - выявление его микроструктуры;

в) исследование строения металла или сплава под микроскопом.

 

2.2. Характерные особенности моно- и поликристаллического строения материалов и задачи их металлографического анализа.

 

При затвердевании кристаллических материалов составляющие их атомы располагаются в определенном порядке, образуя так называемую пространственную кристаллическую решетку, состоящую из элементарных ячеек. Атомы располагаются в решетках по вершинам элементарных ячеек, на их гранях и в различных положениях внутри их объема.

Большинство металлов имеет следующие типы кристаллических решеток: кубическую объемноцентрированную (ОЦК), (W, Мо и др.); кубическую гранецентрированную (ГЦК), (Cu, Ni и др.), гексагональную плотноупакованную (ГПУ), (Zn, Cd и др.); для полупроводников ( Si , Ge ) характерна сложная кубическая решётка типа алмаза (рис. 2.1.)



 

Рис. 2.1. Элементарные ячейки кристаллических решеток: а) ОЦК; б) ГЦК; в) ГПУ; г) кубическая типа алмаза.

 

Для обозначения различных плоскостей и направлений кристаллических решеток приняты индексы Миллера.

При определении индексов плоскости необходимо: I) измерить отрезки (m, n, p), которые она отсекает на осях координат (за единичные отрезки принимаются параметры элементарной ячейки вдоль соответствующих кристаллографических осей; 2) взять обратные значения полученных .чисел (1/m, 1/n, 1/p); 3) привести их к общему знаменателю (h/x, k/x, l/x) где h=x/m, k=x/n, l=x/p;4) знаменатель отбросить. Полученные целые числа
(h k l),заключенные в круглые скобки и не разделенные запятыми, являются ин­дексами плоскости.

Например, если плоскость отсекает на осях координат отрезки 1, 1/2, ¥, то обратные их значения, приведенные к отношению трех наименьших целых чисел (120) – индексы плоскости.

Основные кристаллографические плоскости куба показаны на рис. 2.2.

Рис. 2.2. Основные кристаллографические плоскости: (111) - плоскость октаэдра; (110) – плоскость ромбододекаэдра; (010) - плоскость куба.

 

Индексы кристаллографических направлений определяются координатами точки, лежащей на данном направлении, при этом другой точкой должно быть начало координат. Координаты точки, приведённые к отношению трех наименьших чисел, заключенные в квадратные скобки, являются индексами направления. Например, индексы направления в кубической решетке, совпадающего с осью X – [100] (направление ребра куба).



В электронной технике для изготовления приборов применяются монокристаллы полупроводниковых и тугоплавких материалов.

Монокристалл - это один кристалл, выращенный в специальных условиях из единственного центра кристаллизации.

Свойства монокристаллов и качество изготовленных из них приборов зависят от совершенства кристаллического строения и кристаллографической ориентировки кристалла.

Для определения степени совершенства кристаллической решётки монокристаллов и их кристаллографической ориентировки применяется метод ямок травления. После специального травления микрошлифа на его поверхности наблюдаются углубления определённой геометрической формы – ямки травления. Образование ямок травления происходит в местах выхода на поверхность монокристалла дислокаций - линейных дефектов кристаллического строения. Дислокация создает в кристалле область высоких упругих напряжений и скопления атомов примесей, поэтому растворение монокристалла в этих участках идет более интенсивно, чем на остальной части монокристалла.

Дислокационные ямки травления ограняются плоскостями с максимальной плотностью упаковки атомов, поэтому каждой кристаллографической плоскости соответствует своя форма ямок травления (рис.2.3).

Рис. 2.3. Дислокационные ямки травления:

а) форма ямок травления на основных кристаллографических плоскостях кубической решётки;

б) ямки травления на грани (111) монокристалла кремния, ´200.

 

Степень совершенства кристаллической решётки характеризуется плотностью дислокаций.

Плотность дислокаций определяется числом ямок травления, приходящихся на единицу площади микрошлифа: Nd = n/S (см-2), где Nd – плотность дислокаций, S - площадь микрошлифа, n - число ямок травления.



В процессе кристаллизации большинства металлов и сплавов (перехода из жидкого состояния в твердое) происходит образование большого числа зародышей кристаллов (центров кристаллизации) и их рост до взаимного столкновения. В результате металлы и сплавы приобретают поликристаллическое строение, т.е. состоят из множества по-разному ориентированных кристаллов неправильной формы, называемых зёрнами или кристаллитами. Зёрна разделяются между собой криволинейными поверхностями - границами, рис 2.4.

Рис. 2.4. Поликристаллическое строение металла. Структура молибдена, ´200.

 

Сплавы, содержащие в своем составе несколько элементов, можно рассматривать как физико-химические системы, состоящие из компонентов и фаз.

Компонентами системы называются вещества, необходимые и достаточные для образования системы. Это могут быть металлы (железо, алюминий, медь), неметаллы (кремний, углерод), а также химические соединения.

Сплавы могут быть двух или многокомпонентными. В зависимости от характера взаимодействия компонентов сплавы имеют различное фазовое строение.

Фаза - это гомогенная (однородная по составу, атомно-кристаллическому строению и свойствам) часть сплава, отделенная от других частей поверхностью раздела, при переходе через которую свойства меняются скачком. В одном и том же агрегатном состоянии может быть несколько фаз.

Твёрдые фазы при заданных условиях (температуре, давлении) имеют собственный химический состав, определенное атомно-кристаллическое строение, свои специфические свойства. В поликристаллическом материале каждая фаза состоит из множества однотипных кристаллов, имеющих различную кристаллографическую ориентацию.

Фазами в твердых сплавах могут быть химически простые вещества (металлы и неметаллы), химические соединения и твёрдые растворы.

Твёрдые растворы - это кристаллические фазы переменного состава, в которых атомы растворённого компонента распределены в кристаллической решетке компонента-растворителя.

Условное обозначение твёрдых растворов: А(В),где А - растворитель, В - растворённый элемент; или буквами греческого алфавита a, b, d, g и т.д.

При образовании твёрдого раствора происходит в большей или меньшей степени искажение кристаллической решетки элемента-растворителя.

Различают твёрдые растворы замещения и внедрения.

В твёрдых растворах замещения атомы растворённого компонента замещают в кристаллической решётке атомы растворителя,рис.2.5,б.

В твёрдых растворах внедрения атомы растворённого вещества располагаются в пустотах (междоузлиях) решётки растворителя, рис. 2.5,в.

Рис. 2.5. Кристаллические ячейки: а) чистого металла (ОЦК-решётка); б) твердого раствора замещения; в) твёрдого раствора внедрения:

О - атом растворителя; · - атом растворённого вещества.

 

В зависимости от растворимости твёрдые растворы могут быть неограниченными, образующимися при любом соотношении компонентов, и ограниченными.

Твёрдые растворы внедрения могут быть только ограниченными.Твёрдые растворы замещения - как ограниченными, так и неограниченными. Неограниченные твердые растворы образуются при следующих условиях:

1)оба компонента имеют одинаковый тип кристаллической решётки;

2)атомные радиусы отличаются не более, чем на 10÷15%;

3)компоненты близко расположены в периодической системе Д.И.Менделеева.

Примерами сплавов с неограниченной растворимостью компонентов являются системы: Cu-Ni, W-Mo, Ag-Au, Si-Ge и др.

Если указанные выше условия не выполняются, то образуются ограниченные твёрдые растворы, например, в сплавах Ag-Cu, Fe-C и др.

Твёрдые растворы внедрения образуются в том случае, если растворённый элемент имеет небольшой (<1Å) радиус атома (это углерод, азот, бор, водород) и соотношение атомов растворённого вещества и растворителя составляет <0,59.

Строение сплава, в котором образуется только твёрдый раствор - гомогенное (однофазное), но сплав может быть двух- или многокомпонентным; все кристаллиты такого сплава однотипны и имеют одинаковый состав, атомно-кристаллическое строение и свойства, рис. 2.6.

Рис. 2.6. Микроструктура медноникелевого сплава - твёрдый раствор никеля в меди, константан, ×200.

 

Зависимость фазового состава сплавов от температуры и концентрации компонентов изображается графически - диаграммами состояния. (Подробное описание диаграмм состояния см. в лабораторной работе №2.)

На рис. 2.7 показана диаграмма состояния Cu-Ni с неограниченной растворимостью компонентов как в жидком, так и твёрдом состояниях (с образованием неограниченных твёрдых растворов).

Рис. 2.7. Диаграмма состояния Cu-Ni с неограниченной растворимостью компонентов в твёрдом состоянии. Разрез I-I - сплав состава 40%Ni+60%Cu – константан. Микроструктура: твёрдый раствор Ni в Cu – Ni(Cu).

 

В сплавах компонентов (элементов) Al-Si образуются ограниченные твёрдые растворы.

На рис. 2.8 показана диаграмма состояния Al-Si с ограниченной растворимостью компонентов в твёрдом состоянии (линия ДК -линия ограниченной растворимости).

Рис. 2.8. Диаграмма состояния Al-Si с ограниченной растворимостью компонентов в твёрдом состоянии. Разрез I-I – доэвтектический сплав состава 12%Si+88%Al – силумин модифицированный. Микроструктура: a + э(a+Si).

 

Химическое соединение постоянного состава характеризуется строго определенным - стехиометрическим соотношением элементов, выражаемым простой химической формулой. Оно имеет однофазное строение, свою кристаллическую решётку, отличную от решёток составляющих его элементов и обладает своими собственными специфическими свойствами.

Примерами химических соединений являются карбиды: WC, SiC; интерметаллиды: CuAl2, CuZn и другие.

На рис. 2.9 показана диаграмма состояния Al-Cu с ограниченной растворимостью элементов в твёрдом состоянии и с образованием устойчивого химического соединения CuAl2.

Рис. 2.9. Диаграмма состояния Al-Cu с химическим соединением и ограниченной растворимостью компонентов в твёрдом состоянии. Разрез I-I - заэвтектический сплав состава 40%Cu+60%Al. Микроструктура: CuAl2 + э(a+CuAl2).

 

Строение сплава, изучаемое под микроскопом, называется его микроструктурой. Микроструктура сплавов состоит из гомогенных (однофазных) и гетерогенных (двух- или многофазных) структурных составляющих.

Структурная составляющая - это отдельная часть сплава, имеющая под микроскопом характерное и однообразное строение.

Однофазными (гомогенными) структурными составляющими в сплаве могут быть кристаллы твёрдого раствора, химического соединения или чистого металла.

Гетерогенной структурной составляющей сплавов является эвтектика.

Эвтектика - это механическая смесь кристаллов двух (или более) фаз, одновременно закристаллизовавшихся из жидкости эвтектического состава при постоянной эвтектической температуре.

Эвтектика может быть смесью кристаллитов разных фаз: чистых металлов, металла и твёрдого раствора, двух твёрдых растворов, раствора и химического соединения и т.д.

В зависимости от формы кристаллитов эвтектика может быть зернистой, игольчатой, пластинчатой и т.д. Она имеет мелкозернистое строение и под микроскопом выглядит обычно более тёмной, чем гомогенная часть сплава.

Условно слово ”эвтектика” в диаграммах или в описании микроструктуры можно обозначать буквой ”э” или ”эвт”.

 

На рис. 2.10 показана диаграмма состояния Pb-Sb с полной нерастворимостью компонентов в твёрдом состоянии друг в друге, с образованием эвтектики.

Рис. 2.10. Диаграмма состояния Pb-Sb с полной нерастворимостью компонентов в твёрдом состоянии эвтектического типа. Разрез I-I - эвтектический сплав состава 13%Pb+87%Sb. Микроструктура: э(Pb+Sb)

 

Задачей металлографического анализа гомогенных сплавов (имеющих однофазное строение) является определение размера и формы зёрен. Например, структура технического железа в зависимости от условий кристаллизации или последующей обработки может быть мелко- или крупнозернистой, после пластической деформации (прокатки, волочения) зёрна приобретают вытянутую (волокнистую) форму рис.2.II.

Рис. 2. II. Микроструктура технического железа:

а) мелкозернистая;

б) крупнозернистая;

в) после пластической деформации (схема).

 

В задачу металлографического анализа гетерогенных сплавов, имеющих однофазные и многофазные структурные составляющие, входит определение границ, формы, размеров и взаимного распределения кристаллитов отдельных фаз и структурных составляющих.

С помощью металлографического анализа можно судить о том, какому виду обработки подвергался металл или сплав и какова его степень чистоты (по засоренности неметаллическими включениями - оксидами, сульфидами и др.).

Таким образом, структура металлов и сплавов характеризуется числом, формой, взаимным расположением и количественным соотноше­нием фаз и структурных оставляющих.

В зависимости, и главным образом, от этих особенностей металл или сплав обладает теми или иными физико-химическими и механическими свойствами, поэтому изучение строения металлов и сплавов является одним из важнейших этапов в исследовании свойств.

 

3. Задание к выполнению экспериментальной части.

 

В практической части работы студентам предлагается выполнить три задания:

1) Изучить устройство светового микроскопа МЕТ-3.

2) Исследовать микроструктуру заданных металлов и сплавов.

3) Приготовить микрошлиф металла или сплава, выявить его микроструктуру и дать объяснение её характерных особенностей.

 

4. Оборудование и образцы.

 

4.1. Перечень необходимого оборудование, инструмента и материалов.

 

1. Металломикроскоп МЕГ-3.

2. Станки для полирования образцов.

3. Станки для шлифования образцов.

4. Шлифовальная бумага, полирующие смеси, реактивы для травления, фильтровальная бумага.

5. Образцы металлов и сплавов.

6. Коллекция микрошлифов.

7. Альбом микроструктур.

 

4.2. Описание устройства металломикроскопа.

 

Металломикроскопы работают на принципе отражения световых лучей от непрозрачного объекта - поверхности микрошлифа.

Основными характеристиками микроскопа являются его увеличение и разрешающая способность.

Увеличение микроскопа равно произведению увеличения окуляра и объектива. Объектив непосредственно увеличивает объект и дает промежуточное изображение, которое укрупняется окуляром без дополнительного выявления новых деталей исследуемого объекта.

Разрешаемое расстояние - это наименьшее расстояние между двумя точками предмета, которые видны в микроскоп раздельно.

Величина, обратная разрешаемому расстоянию, называется разрешающей способностью микроскопа, она зависит от числовой апертуры объектива, т.к. минимальное разрешаемое расстояние определяется по формуле: d = 0,5l/А, где d - разрешаемое расстояние, мкм; l - длина световой волны, для белого света среднее значение l=0,6 мкм; А - числовая апертура объектива: А=n·sinj, где n - показатель преломления среды между предметом и объективом, для воздуха n=1,0; j -апертурный угол, равный половине угла расхождения пучка лучей, образующих изображение (половине отверстного угла объектива), максимальное значение отверстного угла равно 144° (j=72°, sin72°=0,95).

Из формулы видно, что разрешаемое расстояние тем меньше, а разрешающая способность тем выше, чем больше числовая апертура объектива.

Предельное разрешаемое расстояние микроскопа для белого света: d = 0,5l/А = 0,5·6000/0,95 = 3000 Å = 0,3 мкм.

Выбор увеличения микроскопа решается в зависимости от структуры сплава. В случае изучения однофазных сплавов нет необходимости и даже нецелесообразно применять большие увеличения, так как в поле зрения может оказаться только одно зерно иди часть зерна и полного представления о структуре сплава не создается. Такие сплавы рекомендуется изучать при увеличении в 100-200 раз.

При необходимости изучения мелкодисперсной структуры (например, эвтектики) применяется большие увеличения в 500, 1000 раз (и больше) и объективы с большой числовой апертурой.

Как правило, микроанализ проводят сначала при небольшом увеличении, а затем в зависимости от строения исследуемого сплава и целей исследования - при большом увеличении.

 

4.2.1. Порядок работы на микроскопе МЕТ-3.

 

Увеличение микроскопа определяется по формуле: NМ=Nоб·Nок·Nг, где NМ - увеличение микроскопа, Nоб - увеличение объектива, Nок - увеличение окуляра, Nг - увеличение головки, Nг=1,25.

Увеличение окуляра и объектива указаны на их металлической оправе. На объективе, кроме увеличения, указана числовая апертура, значение которой <1.

На рис. 4.1 приведена оптическая схема микроскопа МЕТ-3.Лучи света от лампы (1) отражаются зеркалом (2) и проходят через апертурную (3) и полевую (4) диафрагмы., полупрозрачную пластинку (5), объектив (6) и, отразившись от объекта (7), вновь проходят через объектив, отклоняются пластинкой (5) и зеркалом (8) в окуляр (9).

Рис. 4.1. Оптическая схема микроскопа МЕТ-3:

1 - осветитель; 2 - зеркало; 3 - апертурная диафрагма; 4 - полевая диафрагма; 5 - полупрозрачная пластинка; 6 - объектив; 7 - объект; 8 - зеркало; 9 - окуляр; 10 - линза монокулярной трубки.

 

4.3. Подготовка образцов к исследованию.

 

4.3.1. Приготовление микрошлифов.

 

Образец материала, специально подготовленный для металлографического исследования с помощью металломикроскопа, называется микрошлифом.

Приготовление микрошлифа заключается в следующем: из изделия или заготовки вырезается образец материала прямоугольной формы размером 12×12×12 мм или цилиндрической формы диаметром 12 мм и высотой 10÷12 мм. В том случае, если образец имеет меньшие размеры, например, вырезаемый из проволоки, ленты, трубки, и его невозможно поместить на предметный столик микроскопа, пользуются специальным приспособлением для зажима образца - струбциной, или заливают его в металлическом кольце легкоплавким сплавом, бакелитом или полистиролом.

Исследуемая поверхность образца предварительно заторцовывается на наждачном круге или опиловкой напильником, затем производится шлифовка образца на шлифовальной бумаге различных номеров с постоянно уменьшающимся размером абразивных зёрен.

При переходе с одного номера бумаги на другой (с более мелким зерном абразива) шлиф протирается ваткой, поворачивается и шлифуется в перпендикулярном направлении до полного устранения рисок, оставшихся от предыдущей обработки. Шлифование производится или вручную, или на механическом шлифовальном станке.

После шлифования на бумаге с мелкими зёрнами абразива образец промывается водой и поверхность абразива полируется до полного исчезновения рисок, т.е. до получения ровной зеркальной поверхности. Полирование осуществляется на быстро вращающемся диске полировального станка, обтянутом мягким сукном или фетром с применением полирующей смеси.

Полирующей смесью служит взмученная в воде тонкая окись хрома или алюминия. Иногда для шлифования и полирования применяют пасты, содержащие в качестве абразивных веществ окись хрома или окись алюминия.

После полирования шлиф промывают водой, затем спиртом и высушивают прикладыванием к фильтровальной бумаге или обдувкой тёплым воздухом.

 

4.3.2. Травление микрошлифов.

 

Приготовленный шлиф имеет под микроскопом вид светлого круга. Дефекты (трещины, поры), неметаллические включения (оксиды, сульфиды, фосфиды) выглядят под микроскопом в виде отдельных тёмных пятен (из-за низкой отражательной способности) и обычно определяются до выявления микроструктуры металлов и сплавов.

Для выявления микроструктуры материалов применяют травление шлифа.

Существует несколько способов выявления структуры металлов и сплавов; наиболее простой - химическое травление.

При химическом травлении в качестве реактивов-травителей используются растворы кислот, щелочей и различных солей; травитель подбирается в зависимости от состава сплава (см. альбом микроструктур).

Действие травителя при химическом травлении на поликристаллический сплав с гетерогенной структурой заключается в следующем. Поверхность шлифа сплава, погружённая в реактив, представляет собой многоэлектродный гальванический элемент, состоящий из большого числа микроскопических электродов. Структурные составляющие (или фазы), которые имеют более электроотрицательный электродный потенциал, играют роль микроскопических анодов и растворяются, образуя впадины на поверхности шлифа, или покрываются продуктами травления. Таким образом, в результате травления на поверхности металлов образуется рельеф, характеризующий структуру сплава, вследствие чего отражённые при освещении лучи имеют разные направления (рис. 4.2).

Рис. 4.2. Схема отражения лучей от плоскости зерна и его границ.

 

Поверхность однородных зёрен чистых металлов или твёрдых растворов также может растворяться различно, что объясняется анизотропией кристаллов (в различных кристаллографических направлениях свойства кристалла разные). В плоскость шлифа попадают зёрна с различной ориентацией в пространстве, перерезанные под различными углами к кристаллографическим плоскостям, поэтому действие на них реактива различно. Зёрна, протравленные более сильно, кажутся под микроскопом темнее, так как отражают меньше падающих на них лучей. Более интенсивное растворение границ зёрен объясняется скоплением на них дефектов кристаллической решётки и примесных атомов. Благодаря этому, а также вследствие рассеяния отражённых лучей становятся видимыми границы зёрен.

Нанесение травителя на поверхность шлифа производится различными способами в зависимости от состава сплава и самого травящего реактива. Травление можно производить погружением образца полированной поверхностью в реактив, втиранием реактива ватой, смачиванием поверхности из капельницы или пипетки.

 

5. Методика и порядок выполнения работы.

 

Задание I. Изучение устройства светового микроскопа МЕТ-3.

1. Зарисовать оптическую схему микроскопа с указанием основных элементов оптической системы, дать описание характерных особенностей металломикроскопа (увеличения, разрешающей способности).

2. Получить готовый микрошлиф металла или сплава, установить его на предметный столик микроскопа, рассмотреть микроструктуру образца при различных увеличениях микроскопа (×IOO и ×500).

3. Объяснить подбор необходимых увеличений.

4. Зарисовать микроструктуру при двух увеличениях микроскопа и привести название сплава, его марку и состав.

5. Описать фазы и структурные составляющие сплава.

 

Задание 2. Исследование микроструктуры заданных металлов и сплавов.

1. Получить коллекцию готовых микрошлифов, в которую входят:

1) чистый металл;

2) сплав - твёрдый раствор;

3) эвтектический сплав;

4) сплав с химическим соединением;

5) монокристалл.

2. Выписать характеристики чистых металлов и основных компонентов сплавов, указав номер элемента в периодической системе, тип кристаллической решётки, атомный радиус и температуру плавления (табл. 1).

3. Изучить и зарисовать микроструктуру образцов с указанием марки сплава, его состава и описанием фаз и структурных составляющих сплава.

4. Определить кристаллическую ориентацию монокристалла и плотность дислокаций.

 

Задание 3. Приготовление микрошлифа металла или сплава и выявление микроструктуры.

1. Описать полученный для приготовления микрошлифа образец (марка, состав сплава, свойства основных компонентов сплава).

2. Произвести последнюю стадию шлифования образца на "тонкой" бумаге, промыть в воде.

3. Отполировать образец с применением полирующей смеси (суспензии окиси алюминия или окиси хрома), промыть, тщательно высушить, прижимая к поверхности образна фильтровальную бумагу или обдувая его тёплым воздухом.

4. Кратко описать последовательность приготовления микрошлифа.

5. Рассмотреть поверхность микрошлифа до травления при увеличении ×100, зарисовать её. Отметить характерные особенности нетравленого шлифа.

6. Произвести травление, промыть, тщательно высушить микрошлиф.

7. Кратко описать процесс травления: способ и режим травления, применяемые реактивы, механизм выявления микроструктуры с зарисовкой схемы поверхности зёрен.

8. Подобрать для изучения микроструктуры наименьшее увеличение микроскопа, позволяющее рассмотреть все её детали.

9. Изучить микроструктуру, отметить её характерные особенности и зарисовать с описанием фаз и структурных составляющих, указать увеличение.

 

6. Требования к отчёту по выполненной работе.

 

Отчёт составляется каждым студентом соответственно порядку выполнения всех заданий по форме, приведённой в Приложении.

 

7. Контрольные вопросы.

 

1. Назначение металлографического анализа.

2. Последовательность металлографического анализа.

3. Монокристаллы и задачи их металлографического анализа.

4. Поликристаллическое строение металлов и сплавов и его особенности.

5. Что такое компонент, фаза, структурная составляющая сплава?

6. Что такое твёрдый раствор? Типы твёрдых растворов? Фазовое строение и микроструктура твёрдого раствора.

7. Химическое соединение, его фазовое строение и микроструктура.

6. Что такое эвтектика? Её фазовое строение и микроструктура.

9. Особенности микроструктуры и задачи металлографического анализа гомогенных и гетерогенных сплавов.

10. Принцип действия оптического микроскопа и его оптическая система.

11. Понятие о разрешающей способности микроскопа и факторы, влияющие на неё.

12. Назначение полевой и апертурной диафрагмы.

13. Последовательность приготовления шлифа.

14. Назначение травления шлифа, механизм выявления структуры гомогенных и гетерогенных сплавов.

 

8. Техника безопасности.

 

1. При приготовлении микрошлифа образец необходимо крепко держать в руке и несильно прижимать к шлифовальному или полировальному диску.

2. В случае, если образец вырвется из рук, необходимо срочно выключить станок.

3. На одном станке не разрешается работать одновременно двум или нескольким студентам.

4. Травление микрошлифов должно производиться в вытяжном шкафу.

5. При травлении реактив не должен попадать на руки.

6. После окончания работы (шлифования, полирования, травления) руки необходимо вымыть.

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ

ФОРМА ОТЧЕТА ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 1

«Металлографический анализ металлов и сплавов».

Задание 1. Изучение устройства светового микроскопа МЕТ-3.

1. Оптическая схема микроскопа МЕТ-3 и её описание (выполняется студентом при подготовке к работе).

 

2. Основные характеристики микроскопа - увеличение и разрешающая способность. (Выписывается студентом при подготовке к работе).

 

3. Работа на микроскопе (подбор оптики для исследования структуры сплава при увеличениях ×IOO и ×500).

Расчёт увеличения:

а)

б)

Зарисовка микроструктуры и её описание:

 

 

 

Сплав (марка и состав):

Описание микроструктуры:

 

Таблица 1. Характеристика чистых металлов и основных компонентов сплавов.

№№ п/п Элемент и его номер Тип кристаллической решётки Постоянные решётки, нм (Å) Атомный радиус, нм (Å) Температура плавления, °С
           
           
           
           
           

 

Задание 2. Исследование микроструктуры металлов и сплавов.

 

Таблица 2 Результаты исследования микроструктуры под микроскопом.

№№ п/п Металл или сплав Концентрация компонентов в сплаве, % Состав травителя Микрострукту-ра (зарисовка) Увеличе-ние Описание микрострукту-ры
           
           
           
           
           

Примечание: для монокристалла кремния указать, какой кристаллографической плоскости соответствуют дислокационные ямки травления и определить плотность дислокаций.


Просмотров 664

Эта страница нарушает авторские права




allrefrs.ru - 2021 год. Все права принадлежат их авторам!