中南大学 粉冶院 大型综合实验报告

中南大学 大型综合实验 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 烧结铁铜的制备与性能研究 指导教师： 班级： 学号： 姓名： 大型综合实验 ——烧结铁铜的制备与性能研究 1  前言： 本次大型综合实验研究的是一种以粉末冶金方法制备的烧结铁铜，以雾化铁粉、电解铜粉、鳞片石墨和少量硬脂酸锌经混料、压制、烧结制备而成。由于铜比铁柔软，塑性更好，铜与铁混合粉末压制性较好。而且铜在铁中有一定的溶解度，通过添加铜元素，具有固溶强化作用，石墨和雾化铁粉能形成渗碳体这一高硬度相，使该类烧结铁铜有良好的力学综合性能。 2  实验操作及过程 2.1 实验材料 雾化铁粉，电解铜粉，鳞片石墨粉，硬脂酸锌，550毫升的纯净水瓶 2.2 粉末原料及配比 2.2.1粉末原料成分 雾化铁粉+电解铜粉+鳞片石墨粉，由于人数较多，分成两个大组分别研究石墨含量和铜粉含量的不同对产品性能的影响。试验中两大组都取0.8%的硬脂酸锌，第一大组(第1—7小组)取1.4%的铜，石墨含量从0.5%到1.1%的0.1%梯度规律递增；第二大组（第8—14小组）取0.8%的石墨，铜含量基本从0.5%到2.7%的0.3%梯度规律递增。各组试样铜和石墨含量如下所示： 第一大组： 第1组：铜含量1.4%，石墨含量0.5%； 第2组：铜含量1.4%，石墨含量0.6%； 第3组：铜含量1.4%，石墨含量0.7%； 第4组：铜含量1.4%，石墨含量0.8%； 第5组：铜含量1.4%，石墨含量0.9%； 第6组：铜含量1.4%，石墨含量1.0%； 第7组：铜含量1.4%，石墨含量1.1% 第二大组： 第8组： 铜含量0.5%，石墨含量0.8%； 第9组： 铜含量0.8%，石墨含量0.8%； 第10组：铜含量1.1%，石墨含量0.8%； 第11组：铜含量1.7%，石墨含量0.8%； 第12组：铜含量2.0%，石墨含量0.8%； 第13组：铜含量2.3%，石墨含量0.8%； 第14组：铜含量2.7%，石墨含量0.8% 每小组编号分别为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14，各编号分别预计设10个样。实际到后面由于时间问题只压制了5个样品，所以第1小组各个样分别记作1-1、1-2、1-3、1-4、1-5；其余各组类推。此次实验本人负责第6小组。 2.2.2本人成分配比计算 样品要求10mm×50mm条状，每个质量20克。预计设10个样，则总质量为200克。本人负责的样品成分为第6组：铜含量1.4%，石墨含量1.0%。 鳞片石墨：200×1.0%=2g， 实验时考虑到样品脱碳等碳损失问题，根据经验采用双倍碳含量，即配料时采用4g鳞片石墨。 硬脂酸锌：200×0.8%=1.6g，硬脂酸锌作为润滑剂和增稠剂会在烧结过程挥发消失，所以不必考虑在200克总量之内。 电解铜粉：200×1.4%=2.8g； 雾化铁粉：200-2-2.8=195.2g 2.2.3 粉末还原 电解铜粉：还原温度280度，1小时；雾化铁粉：还原温度800度，1小时 2.3 工艺流程 配料→混料→压制→烧结→性能测试 2.4 工艺参数 配料比例：雾化铁粉+电解铜粉+鳞片石墨粉+0.8%硬脂酸锌 混料时间：V型混料器，混合2小时 压制压强：500MPa（5t/cm2） 加热时间：1.5小时 烧结温度：1120℃，H2气氛 烧结时间：1小时。 2.5 需测试的主要性能指标 1 烧结尺寸变化 2 相对密度与孔隙率变化 3 洛氏硬度 4 抗弯强度 2.6 实验过程 2.6.1 称量与混料 用电子天平秤取雾化铁粉、电解铜粉、石墨粉和硬脂酸锌共14组，每组重约200g，其中硬脂酸锌每组1.6克，其他含量见2.2.1粉末原料成分。本人第6组称取石墨4克，硬脂酸锌1.6克，电解铜粉2.8克，雾化铁粉195.2克。秤取完后倒入事先准备干燥的550毫升纯净水瓶，并加入一个小钢珠作研磨球，放在V型混料机上混合2小时，待充分混合均匀后开始准备成形。 2.6.2 成形 根据 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 需要压制10mm×50mm条状试样，每个质量20克，实际上由于时间问题只压制了5个样品，本次实验中，成形压制压强为500MPa。压制时要特别注意安全，实验指导老师对我们进行来了深刻的讲解了安全操作要点。 条状试样为手动压模，压制方式为双向压制。 2.6.3 烧结机理与工艺 烧结工艺如下：加热时间1.5小时，烧结温度1120℃，烧结时间1小时，H2气氛下。下图为烧结工艺图。 图2.1  铁铜的烧结过程 烧结气氛：氢气；冷却方式：水冷。本次实验是在钼丝为加热材料的钼丝烧结炉内进行烧结的。钼具有低温时电阻低，高温时电阻增大的特点，所以可以很好地控制烧结温度。烧结过程中，推舟速度为每15min推一次，如此匀速进行。等舟进入到高温区后，保温1h，将舟推出烧结区后等30min关掉氢气阀，再等20min关掉冷却水阀，最后取出冷却了的石墨舟，每个人找到自己的样品，等待下一步实验。 2.6.4 性能检测与分析 本实验需要检测的成品性能参数：几何尺寸、孔隙度、硬度和抗弯强度。 （1）条状样品用游标卡尺分别测出长、宽、高； （2）用电子天平测出每个样品的质量M； （3）相对密度和孔隙度检测 ①理论密度的计算可以假设整个粉末冶金工艺中三种粉末相对质量的变化为0，且总体积就等于铁粉、铜粉和石墨的体积之和，则样品理论密度公式为： 其中ω1、ω2、ω3、ρ1、ρ2、ρ3分别为三种组元的质量分数和密度。 ②实际密度的计算 其中M、V分别为试样的质量、体积。 ③则相对密度公式为： 孔隙度的公式为： θ=1-ρ相对 ④测量结果：把铁单质、铜单质和石墨单质的密度7.86g/cm3、8.92g/cm3和2.26g/cm3分别代入上述ρ相对和θ的计算公式，并且ω1、ω2、ω3分别对应于1—14种样品的铁粉、铜粉和石墨的百分含量，计算得出实验结果。 （4）硬度测量 每组样测三个点，求平均值。 实验仪器为：洛氏硬度计，压力为187.5Kg，压头为Φ2.5mm的钢球。 （5）抗弯强度测量 选取每小组硬度最低和最高的样品，测量这两个样的抗弯强度，取较大值。 实验仪器为：电子万能试验机；型号：CMT-7205；规格：200kN；准确度等级：0.9级；珠海三思计量食品有限公司生产。 3  实验结果及讨论 3.1 几何尺寸和孔隙率 各组试样烧结前后尺寸变化如下表： 表3.1  烧结前后几何尺寸和孔隙率变化 编号 参 数 长度/mm 宽度/mm 高度/mm 实际密度/g.cm-3 相对密度/% 孔隙率/% 烧前 烧后 烧前 烧后 烧前 烧后 烧前 烧后 烧前 烧后 烧前 烧后 1 50.00 50.00 10.02 10.00 5.80 5.80 6.883 6.732 88.50 86.56 11.50 13.44 2 50.04 50.06 10.02 10.02 5.90 5.90 6.751 6.711 87.02 86.50 12.98 13.50 3 50.06 50.00 10.06 10.00 5.86 5.60 6.679 6.893 86.30 89.07 13.70 10.93 4 50.00 50.00 10.06 10.02 5.98 6.00 6.675 6.680 86.46 86.53 13.54 13.47 5 49.90 50.06 10.06 10.00 5.96 6.02 6.688 6.212 86.85 80.66 13.15 19.34 6 50.00 50.10 10.00 10.00 6.00 6.00 6.670 6.650 86.83 86.57 13.17 13.43 7 50.00 50.06 10.08 10.10 6.10 6.08 6.51 6.565 84.94 85.66 15.06 14.34 8 49.94 50.02 9.96 10.02 5.98 5.96 6.741 6.633 87.41 86.01 12.59 13.99 9 50.00 50.00 10.00 9.98 6.06 5.92 6.611 6.695 85.70 86.79 14.30 13.21 10 50.00 49.90 10.00 10.00 5.90 5.80 6.753 6.595 87.51 85.46 12.49 14.54 11 50.00 49.92 10.00 10.06 5.90 5.82 6.749 6.533 87.39 84.59 12.61 15.41 12 50.00 50.04 10.00 10.00 6.04 5.90 6.642 6.743 85.98 87.29 14.02 12.71 13 50.00 49.92 10.00 10.00 5.90 5.90 6.711 6.650 86.84 86.05 13.16 13.95 14 49.92 50.20 10.00 10.12 5.70 5.74 7.02 6.656 90.79 86.08 9.21 13.92                           由1—7组数据，铜含量在1.4%保持不变，得样品烧结收缩率随C含量的变化 图3.1.1  烧结收缩率随C元素含量的变化 由8—14组数据，碳含量在0.8%保持不变，得样品烧结收缩率随Cu含量的变化 图3.1.2  烧结收缩率随Cu元素含量的变化 （1）由表3.1的“相对密度和孔隙度”可知，经过烧结后，随着铜和石墨含量的变化，实验所得的相对密度和孔隙度其值的改变没有明显的规律，这应该与测试方法有关。本次实验烧结前的密度采取的是先测量质量和几何尺寸后经计算求得的，而烧结后的密度是根据密度仪测得的，采用不同的方法测量密度不具有很大的可比性，并且烧结后样品的密度是经过磨砂过的，会导致其密度的不准确，从而所得的相对密度和孔隙度也不是很准确，该方法存在一定的误差。 （2）由图3.1.1“烧结收缩率随C元素含量的变化”可以看出：当含Cu量不变时，C含量增加，烧结收缩率基本没怎么变化，就第3组有明确的收缩率。本次实验的收缩率是根据烧结前后的体积变化来计算的，但因为样品体积较小，尺寸测量时也没有很细心，很多微小变化没有 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 ，或者本次试验压制过程样品压制的较为好，烧结后体积没怎么变化，故样品收缩率没有明确的规律。 （3）由图3.1.2  “烧结收缩率随Cu元素含量的变化”可以看出：当石墨含量不变时，Cu含量增加，烧结收缩率基本有下降的趋势。这可用柯肯达尔效应解释，因为铜与铁的扩散性质不相同。铜在铁中的扩散比铁在铜中的扩散快，铜溶解于铁形成置换固溶体，体积增大。随着铜含量的增大，体积增大越明显，所以烧结收缩率降低。 3.2 洛氏硬度 由于烧结铁铜的硬度较低，所以实验中测量其洛氏硬度（HRB），以保证结果的可靠性和准确性。测量结果如下表： 表3.2 各组试样洛氏硬度值 编号 洛氏硬度 硬度值1 硬度值2 硬度值3 平均值 1 85.0 86.0 85.0 85.3 2 74.2 74.0 77.2 75.1 3 76.3 76.8 78.2 77.1 4 77.2 77.6 78.0 77.6 5 78.0 77.5 79.0 78.2 6 78.5 78.9 80.5 79.3 7 60.0 67.0 62.5 63.2 8 66.1 68.8 70.6 68.5 9 62.5 70.9 74.4 69.3 10 70.0 69.9 70.2 70.0 11 73.2 79.8 80.2 77.7 12 77.8 82.0 87.0 82.3 13 76.5 73.9 80.5 77.0 14 67.4 73.3 80.3 73.7