簡體中文
洛氏硬度沒有單位，是一個無綱量的力學性能指標，其最常用的硬度 標尺有 A、 B、 C 三種，通常記作 HRA、 HRB、HRC，其 表示方法為硬度數據
1）了解課題所研究鋁合金材 料設計方法； 2）初步掌握鋁合金材料制備 和試樣加工基本技能； 3）熟悉鋁合 金材料生產的過程，了解與掌握材料科學與工 程研究的基 本步驟及思維方法，所用的儀器設備及操作使用； 4）學 會整理數據，運用知識解釋實驗中的現 象，理論聯系實際，培養 動手能力，采集并分析數據的綜合能力。
硬度符號， 如 50HRC。 HRC 是采 用 150Kg 載荷和鉆石錐壓入器求得 的硬度， 用于硬度很高 的材料。其中 HRC 標尺用于測試 淬火鋼、回火鋼、調質鋼和 部分不銹鋼。
對于該次實驗 獲得的 2024 鋁 合金的性能測試，不做過高要求，只需要 對試樣的硬度 進行測試即可。采用洛氏硬度計 （HRC）的硬度 測試方法,按 照洛氏硬度計的操作要求，將試樣正確安放的平臺上，每個試樣測試 5 次， 記錄測試數值。
2) 主要原材料物理化學性能介紹 ※鋁 鋁原子序數為 13，銀白色輕金屬，有延性和展性。鋁的相對密度 2.70，熔 點 660℃，沸點 2327℃。易溶于稀硫酸、硝酸、鹽酸、氫氧化鈉和氫氧化鉀溶液， 不溶于水。在潮濕空氣中能形成一層防止金屬腐蝕的氧化膜。鋁粉和鋁箔在空氣 中加熱能猛烈燃燒，并發出眩目的白色火焰。鋁元素在地殼中的含量僅次于氧和 硅，居第三位，是地殼中含量最豐富的金屬元素。商品常制成棒狀、片狀、箔狀、 粉狀、帶狀和絲狀。航空、建筑、汽車三大重要工業的發展，要求材料特性具有 鋁及其合金的獨特性質，便大大有利于這種新金屬鋁的生產和應用。 ※鎂 鎂原子序數為 12，銀白色輕金屬，密度 1.738 克/立方厘米，熔點 648.9℃， 沸點 1090℃。化合價2，電離能 7.646 電子伏特，具有延展性，無磁性，且有 良好的熱消散性。其具有比較強 的還原性，在空氣中，鎂的表面 會生成一層 很薄的氧化膜，使空氣很難與它反應。鋁的結構特性類似于鋁，可作為飛 機、導彈的合金材料；但是鎂在汽油燃點可燃，這限制了它的應用。 ※銅 銅原子序數為 29，是一種過渡金屬。 銅是呈紫紅色光澤的金屬，密度 8.92 克/立方厘米，熔點 1083.4±0.2℃，沸點 2567℃，電離能 7.726 電子伏特，常 見化合價1 和2。銅是人類發現最早的金屬之一，也是最好的純金屬之一，稍 硬、極堅韌、耐磨損，還有很好的延展性、導熱性和導電性。銅和它的一些合金 有較好的耐腐蝕能力，在干燥的空氣里很穩定；但在潮濕的空氣里其表面可以生 成一層綠色的堿式碳酸銅 Cu2（OH）2 CO3，即銅綠，可溶于硝酸和熱濃硫酸，略 溶于鹽酸，容易被堿侵蝕。
1）本實驗 根據合金熔鑄的基本原理，利用中頻熔煉 爐，對鋁錠、鎂錠、 純銅絲進行金 屬熔鑄，根據實驗要求配比制 造 2024 鋁合金。 2）將鋁合金鑄型均分為四塊試樣，依次標號，依次做下列表中處理。
1）制備過程： 石膏模制作——→合金溶液的熔煉——→澆注成型— —→取樣深加工——→拋光備用
2）石膏模廣泛用于澆注成型，具有熔點低、熱穩定性高、流動性好、 脫蠟溫度低等特點，具有自身的吸水性和脫模性。石膏模也存在自身的弱 點，強度低，耐用性不理想。其可將復雜整體件分離成數件簡單件，分別 制出熔模，再用膠結劑在室溫下將熔模快速膠結組裝在一起為整體件。用 流體石膏混合料灌漿成型，石膏鑄型經干燥、脫蠟、焙燒后澆注。可適用 于鑄造大型、薄壁、復雜 的整體鋁鑄件，也可廣泛用于航天、航空、兵器 、 電子、儀表工業中。
耐火材料、新材料開 發、特種材料、發熱機片、建材等領域。采 用 P909 微
1）試樣加入順序 按照熔點大小 原則依次加入銅，鋁，鎂。 銅的熔點為 1083.4℃，鋁的 熔點為 660.37℃，鎂的熔點 為 648.8℃。按照 熔點由高到低的順序加入各 原材料，保證所有材料都能充分熔化，使獲得的合金成分均勻，性能穩定， 符合技術要求。 2）熔煉 發生在中頻熔煉爐中，為使熔煉充分，熔煉的溫度 要求高于澆 注溫度，這樣 才能保證所澆注出的試樣在性能 上符合要求，成分滿 足 2024 鋁合金的標準。為下一步對性能的測定做好準備。
2024 鋁 合金（標準：JIS H4000-1999）屬 Al-Cu-Mg 系鋁合金。這是一 種高強度硬鋁，可進行熱處理強化。在淬火和剛淬火狀態下塑性中等，點 焊焊接良好，用氣焊時有形成晶間裂紋的傾向。合金在淬火和冷作硬化后 其可切削性能尚好，退火后可切削性低，抗腐蝕性不高，常采用陽極氧化 處理與涂漆方法或表面加包鋁層以提高其抗腐蝕能力。其主要用于制作各 種高負荷的零件和構件（但不包括沖壓件鍛件），如飛機上的骨架零件、 蒙皮、隔框、 翼肋、翼梁、鉚釘等 150℃以下工作零 件。
本綜合實驗是在金屬材料本科生完成相關專業理論課之后的一次全面 綜合實驗訓練，通過從鋁合金材料設計與選擇、制造到性能檢測的全面訓 練，使學生了解鋁合金材料及其加工的生產全過程，所學基礎理論和專業 理論來解釋試驗中的各種現象，培養學生的動手能力和綜合分析問題的能 力，特別是學生的獨立設計實驗方案及創新能力。
實驗組分三組 第一組：時效溫度為 170℃，時效 6 小時后，洛氏硬度平均值為 HRC41.6； 第二組：時效溫度為 185℃，時效 6 小時后，洛氏硬度平均值為 HRC 41.7； 第三組：時效溫度為 200℃，時效 6 小時后，洛氏硬度平均值為 HRC19.1； 第四組：未進行任何處理，洛氏硬度平均值為 HRC10.7。
從實驗的數據可以初步得出： 在本次試驗所取的溫度梯度范圍內，隨著升高到一定溫度（200℃），2024 鋁合金硬度明顯下降。未作處理的 2024 鋁合金硬度最低。在 170℃或 185℃時效 溫度 2024 鋁合金硬度明顯升高，但是相差不大。這只是基于實驗所得數據所做 出的初步評估，而事實是否如此還需要在搜集大量數據和信息之后，結合自己所 得實驗數據，綜合分析才能得到比較合理和正確的實驗結論。 下面是查閱資料的一些相關點。 1）2024 鋁合金加熱時，合金中形成了空位；在淬火時，由于冷卻快，這些 空位來不及移出，便被“固定”在晶體內。這些在過飽和固溶體內的空位大多與 溶質原子結合在一起。由于過飽和固溶體處于不穩定狀態，必然向平衡狀態轉變， 空位的存在，加速了溶質原子的擴散速度，因而加速了溶質原子的偏聚。硬化區 的大小和數量取決于淬火溫度與淬火冷卻速度。淬火溫度越高，空位濃度越大， 硬化區的數量也就越多，硬化區的尺寸減小。淬火冷卻速度越大，固溶體內所固 定的空位越多，有利于增加硬化區的數量，減小硬化區的尺寸。 2）2024 合金屬于 Al-Cu-Mg 系高強度硬鋁合金，由于合 金板帶材的最 佳淬火工藝，以達到改善合金性能，控制其具有強度高，耐熱性好，成型 性優良及耐損傷等特制淬火變形，提高產品質量的目的。 高純高強鋁合 金的時效時間和溫度對其性能的 影響很大 ,盡 可能地增 加時效時間是提高該類鋁合金綜合性能的一個有效途徑。過高的時效溫度 或過長的時效時間，將導致過時效，脫溶相尺寸過大，并與基體完全脫離 共格關系，形成平衡相，此時位錯環繞質點所需切應力小于切割質點的應 力，從而形成位錯環，強度、硬度下降。 鋁合金工件加熱后的冷卻時間必須很短，一避免在固熔處理前工件局 部或整體溫度 下降。工件從出爐到進入固熔 處理槽的間隔時間要嚴格控制 ， 延遲時間過長將導致工件溫度下降，發生部分固熔體分解，析出粗大疏松 相，產生組織偏析，從而降低時效強化效果。 3）2024 鋁合金的鑄態組織枝晶偏析嚴重 ，在晶界存在很多 低熔點共晶 項， Cu、 Mg 和 Mn 元素 在晶內和晶界分布不均勻，經 過 495℃、12h 均勻 化 處理能明顯改 善其成分偏析， 503℃左右合金過燒。 4）2024 鋁合金在自然 時效的狀態下的抗腐蝕性比人 工時效狀態下的 好，若要在較 高溫度下使用，則可在 170℃-190℃，保溫 12-16h. 5）在 500℃固溶保溫 50min 時，硬度值出現峰值；隨時效溫度的升高，達 到峰值的時間縮短，時效越快，180℃時所達到的峰值最大，且時效達到的硬度 也最大。 對該次實驗結果與正確的實驗結果進行比較分析，可以得出大概有以下九點 影響我們的實驗數據。
