铝合金固溶处理时相变引起体积变化的测量研究(3)
实验中使用的是2024铝合金属Al-Cu-Mg系铝合金。这种铝合金在航天航空以及军工业上的应用都十分广泛。
众所周知，对于含碳量较高的钢，经淬火后立即获得很高的硬度，而塑性则很低。然而对铝合金并不然，铝合金刚淬火后，强度与硬度并不立即升高，至于塑性非但没有下降，反而有所上升。但这种淬火后的合金，放置一段时间（如4～6昼夜后），强度和硬度会显著提高，而塑性则明显降低。
铝合金在不同的固溶温度下，产生的相变会引起不同组织成分的变化，从而导致其体积发生变化。一般来说，加热温度越高，强化相融入固溶体中越快越完全，但温度过高会引起晶粒粗大，甚至发生过烧而使产品报废、若加热温度偏低，使热处理零件加热不足，强化相不能完全溶解，导致固溶体浓度大大降低，最终强度、硬度也相应显著降低。固溶温度对常温力学性能的影响比较大, 其时效后的强度随着固溶温度的增加而提高( 5 0 ℃ 内)，当基体有轻微过烧时强度并不降低。
1.3相变过程分析体积变化的方法
我们常用来分析热处理相变的方法有热膨胀分析、X射线衍射法、硬度检测分析、金相分析、和磁性测量分析等。
热膨胀分析即是从测量金属在温度改变时或相变尺寸效应的变化来研究金属内部的转变可以用来测定金属在加热与冷却过程中的临界点及热膨胀系数等并广泛地用于研究钢在淬火与回火状态的各种变化。
X射线衍射法是一种微观的检测方法。借助晶体对X线的衍射，测量晶格常数(原子间距)随温度的变化。根据物相结构来算出原子间的间距，由间距可以推测出试样体积的变化规律。主要原理有布拉格方程求出晶面间距d，由d的变化可以推断体积的变化。但射线衍射法所用的科研仪器购入成本相当昂贵，属于精密大型仪器，其带来的文修成本很高，实验条件苛刻，且操作复杂，需要专业的技术人员操作。所以十分不便。
硬度的实质是材料抵抗另一较硬材料压入的能力。由于通过硬度试验可以反映金属材料在不同的化学成分、组织结构和热处理工艺条件下性能的差异，因此可以用硬度检测来得出淬火后在不同速度的冷却下的组织的变化。
金相分析采用金相学原理，由二文金相试样磨面或薄膜的金相显微组织的测量和计算来确定合金组织的三文空间形貌，从而建立合金成分、组织和性能间的定量关系，再加上计算机的图像处理，可以精确的看到金相的组成，大大提高了分析的效率。
计算机定量金相分析正逐渐成为人们分析研究各种材料，建立材料的显微组织与各种性能间定量关系，研究材料组织转变动力学等的有力工具。采用计算机图像分析系统可以很方便地测出特征物的面积百分数、平均尺寸、平均间距、长宽比等各种参数，然后根据这些参数来确定特征物的三文空间形态、数量、大小及分布，并与材料的机械性能建立内在联系，为更科学地评价材料、合理地使用材料提供可靠的数据。
上述几种分析方法，虽然实验结果十分精准，但其测量过程中，实验仪器十分昂贵，并且仪器并不多见，所以在研究的过程中，多少会造成一些不便。因此，我们提出一种二次称重法。实验仪器十分简单，仅仅需要烧杯、天平即可。实验时间并不长，操作简单易行，不需要特定的人员来操作，每个人都可以。二次称重主要运用了阿基米德原理：F浮=G排=M排g=p液gV排。又因V排=V物。M物=p物V物。从而测出铝合金的密度，进而计算出体积转变的多少，然后讨论铝合金固溶处理时相变引起体积变化。