材料性能及测试实验实验一 材料的静拉伸实验一、实验目的1.了解万能材料试验机的构造和工作原理，掌握其操作规程及使用时的注意事项2.了解典型材料的拉伸曲线和应力应变曲线3.了解通过应力应变曲线来定义各种性能指标及其意义掌握材料拉伸性能的测试标准和测试方法4.分析材料成分及热处理处理工艺对材料拉伸性能的影响二、实验设备及材料万能材料试验机一台、游标卡尺（最小刻度值为 0.01mm）、记号笔等。实验材料： ZL101(铸造铝合金)、6063（变形铝合金） 、7A09（高强铝合金）按照 GB/T 2282002 “金属材料室温拉伸试验方法”制备样品。图 1 拉伸试样图三、实验步骤1、试样的准备a) 了解试样的材料与热处理状态，并在试样两头端部打上编号。b) 用游标卡尺测量试样的直径（或边长），计算横截面积；c) 测量试样的标距长度，在试样上标出原始标距，并将试样标距范围内的部分均分为 10 等分，轻轻打上标点。2、试验设备的操作本实验中所用的设备和仪器的构造原理和使用方法，详见实验室中准备的仪器说明书和操作指南。学生应认真听取教师针对实验所用设备和仪器的讲解和观摩示范操作，然后再动手做准备工作。 打开电源开关，开启控制柜上的油泵开关。开启电脑，打开 Smart Test 软件。 根据试验，选择合适的夹具和附件。 软件中数值清零，输入试样材质，几何尺寸。 关闭回油阀，打开送油阀，根据试样尺寸调节横梁的位置。 关闭送油阀，夹好试样 软件中，点击开始，开始记录。 打开送油阀，根据电脑屏幕显示的加载速度，调节送油阀的大小，使加载均匀。 等测试完毕，关闭送油阀。保存数据。 把试样取下，打开回油阀 关闭油泵，关闭电源。3、测量步骤1）将试样夹持于试验机的夹头中，开动试验机，开始加载实验。2）测量试样拉断后的标距 L1 缩颈处最小直径 d1，并分别计算 及 。四实验结果 实验二 材料的冲击实验一、实验目的 1、了解材料冲击实验的原理和方法2、了解冲击试验机结构、工作原理及正确使用方法3、掌握常温及低温金属冲击试验方法4、了解冲击试样缺口专用拉床的结构和正确使用方法二、实验设备和材料JB-W500 型微机控制摆锤式冲击试验机、游标卡尺（最小刻度为 0.02mm），实验材料： ZL101(铸造铝合金)、6063（变形铝合金） 、7A09（高强铝合金）冲击试样R10.071.612.5100.0180.052100.1550.627.50.3550.06 100.05452R0.250.0250.812.5100.0580.05 M N 图 2 U、V 形缺口试验（缺口深度 5mm）三实验步骤1. 试样的准备：领取试样，在端部打上编号。用棉纱擦净，测量试样尺寸。 2. 采用冲击试验机进行冲击试验。3. 冲击完成后，立即刹车，并记录冲击吸收功 Aku（或 Akv），然后把指针拨回。4. 用放大镜或体式显微镜观察断口形貌，并测量断口中纤维区或晶状区的断口百分率。摆锤式冲击试验机操作1. 打开试验机电源，打开电脑。2. 打开 JBW50 0 测试软件，根据摆锤大小选择量程的大小，并设置自动模式或手动模式。3. 手动模式：在软件中设置试样尺寸参数，打开控制盒开关，点按“取摆”按钮。使用定位卡子将试样的缺口背对摆锤定位于支梁上，点按退销，点按冲击，摆锤下落，测试，在软件中点击取值，获得冲击吸收功和冲击韧性，冲击后，摆锤自动扬摆，再次测试，测试完毕，长按“放摆”，摆锤放至最低处放开按钮。4. 自动模式：自动模式步骤与手动模式相同，只是相应的按键在软件中实现。试验完毕，关闭试验机电源，关闭电脑。摆锤式冲击试验机四实验结果 画出冲击试样形状及尺寸，并注明材料牌号及其热处理状态。 整理试验数据，作出相应 Ak-t 曲线和断口形貌（%）温度曲线，确定其 tk值。实验三 不同热处理制度对铝合金塑性和韧性的影响一、实验目的 1、学会查询资料文献，了解不同铝合金的热处理制度设计原理；2、了解不同热处理制度对铝合金断裂韧性与冲击韧性对的影响；3、学会观察断口形貌，显微组织变化与力学性能的关系，学会基本的科研方法。二、实验主要铝合金研制基本上沿着高强度、低韧性高强度、高韧性高强度、高韧性、耐腐蚀方向发展，热处理状态则是沿着T6T73T76T736(T74)T77方向发展，在合金设计方面的发展特点是合金化程度越来越高，Fe、Si等杂质含量越来越低，微量元素添加越来越合理，最终达到大幅度提高合金强度的同时保持合金具有优良的综合性能。采取热处理制度（各位同学自己查阅资料，设计热处理实验工艺） ，部分工艺参考如下：完全退火：加热 390430;随材料有效厚度不同,保温时间 30120min;以 3050/h 速度随炉冷至 300下,再空冷。快速退火:加热 350370;随材料有效厚度不同,保温时间 30120min;空或水冷。淬火和时效:淬火 500510,空冷;人工时效 95105,3h,空冷;自然时候室温 120h.3.实验的主要内容首先，选择热处理工艺。为确定最佳淬火温度和时效时间，先进行不同温度的淬火，并进行同一时间的时效，然后进行拉伸性能测试，从而初步确定出淬火温度。然后，在此淬火温度下，进行不同时间的时效，以便得到可提高合金性能的热处理工艺。每小组至少设计一组热处理实验方案。 其次，通过冲击韧性和断裂韧性的实验，比较冲击韧性与断裂韧性实验数据间的关系，找出二者的联系，总结预测出铝合金冲击韧性与断裂韧性相互关系的经验公式。最后，对原始实验、热处理后的试样进行显微组织观察分析。最后比较各种铝合金（7A09、ADC12、A356）之间的力学性能及显微组织差异，并进行简单的机理分析。三、实验报告要求：1、实验目的；2、简述实验方法、步骤及原理；3、分析不同热处理制度对铝合金断裂韧性与冲击韧性的影响，试阐述热处理工艺设计的原理； 4、观察热处理前后断口形貌，合金的显微组织变化，对合金性能提高的原因进行分析5、研究铝合金断裂韧性与冲击韧性间的关系；拟出冲击韧性与断裂韧性相互关系的经验公式；6、比较不同铝合金的热处理制度差异，并通过力学性能分析各种铝合金热处理制度设计依据；7、实验过程中的疑惑或问题，思路清晰，内容简练，字迹整洁；