[发明专利]一种测量铝合金连续冷却转变曲线的方法

摘要

本发明涉及一种测量铝合金连续冷却转变曲线的方法，属于有色金属材料制备技术领域。本发明通过记录在不同温度区间的热当量的变化，从而依据热当量的变化来分辨在淬火过程中淬火反应的析出温度区间；本发明通过应用差示扫描量热法(DSC)来测量铝合金在淬火过程中的放热反应，结合微观组织分析和力学性能测试，从而获得铝合金的连续冷却转变曲线。与其他方法相比，本发明方法能够在一定冷却区间的精确冷却曲线和分辨不同淬火诱导析出相的起始和终止温度。本发明所得连续冷却转变曲线具有精度高，指导意义大等优势。

主权项

一种测量铝合金连续冷却转变曲线的方法；其特征在于包括以下步骤：步骤一选用一号差示扫描量热仪；所述一号差示扫描量热仪的冷却速度为0.01K/s‑0.1K/s；取纯铝，并将纯铝按设计尺寸分别加工成1号标准参考样品；取待测铝合金按设计尺寸分别加工成1号试样；取纯铝，并将纯铝按设计尺寸分别加工成1号包装盒；步骤二将1号标准参考样品放入1号包装盒内后，装入一号差示扫描量热仪，按A1K/s的升温速率升温至B1K，保温t1s后以C1K/s的冷却速度冷却至室温，记录保温以及冷却过程中的温度数据、热当量数据、时间数据、冷却速度数据；并根据同步的温度数据、热当量数据绘制横坐标为温度，纵坐标为热当量的曲线，并定义该曲线为1号标准参考样品的DSC‑C1曲线；将1号试样放入1号包装盒内后，装入一号差示扫描量热仪，按A1K/s的升温速率升温至B1K，保温t1s后以C1K/s的冷却速度冷却至室温，记录保温以及冷却过程中的温度数据、热当量数据、时间数据、冷却速度数据；并根据同步的温度数据、热当量数据绘制横坐标为温度，纵坐标为热当量的曲线，并定义该曲线为1号标准参考样品的DSC‑C1曲线；用同一温度下，1号试样的DSC‑C1曲线的纵坐标减去1号标准参考样品的DSC‑C1曲线的纵坐标；得到横坐标为温度，纵坐标为热当量的曲线，定义该曲线为1号试样的C1曲线；对1号试样的C1曲线的纵坐标按公式(1)换算后，得到横坐标为温度、纵坐标为热容的曲线，计为1号试样在C1K/s的冷却速度下的热容‑温度曲线，并标记出1号试样在C1K/s的冷却速度下的热容‑温度曲线中拐点所对应的温度；所述公式(1)为：公式(1)中，热容的单位为J/k*g，其中k表示开尔文；质量的单位为mg；冷却速度的单位为k/s；步骤三在0.01K/s‑0.1K/s的冷却速度范围内任选不等于C1的Ci；重复步骤一、二，得到1号试样在CiK/s的冷却速度下的热容‑温度曲线；并标记出1号试样在CiK/s的冷却速度下的热容‑温度曲线中拐点所对应的温度；步骤四选用二号差示扫描量热仪，所述二号差示扫描量热仪的冷却速度为0.1‑0.3K/s；取纯铝，并将纯铝按设计尺寸分别加工成2号标准参考样品；取待测铝合金按设计尺寸分别加工成2号试样；取纯铝，并将纯铝按设计尺寸分别加工成2号包装盒；步骤五将2号标准参考样品放入2号包装盒内后，装入二号差示扫描量热仪，按A1K/s的升温速率升温至B1K，保温t1s后以D1K/s的冷却速度冷却至室温，记录保温以及冷却过程中的温度数据、热当量数据、时间数据、冷却速度数据数据；并根据同步的温度数据、热当量数据绘制横坐标为温度，纵坐标为热当量的曲线，并定义该曲线为2号标准参考样品的DSC‑D1曲线；将2号试样放入2号包装盒内后，装入二号差示扫描量热仪，按A1K/s的升温速率升温至B1K，保温t1s后以D1K/s的冷却速度冷却至室温，记录保温以及冷却过程中的温度数据、热当量数据、时间数据、冷却速度数据；并根据同步的温度数据、热当量数据绘制横坐标为温度，纵坐标为热当量的曲线，并定义该曲线为2号标准参考样品的DSC‑D1曲线；用同一温度下，2号试样的DSC‑D1曲线的纵坐标减去2号标准参考样品的DSC‑D1曲线的纵坐标；得到横坐标为温度，纵坐标为热当量的曲线，定义该曲线为2号试样的D1曲线；对2号试样的D1曲线的纵坐标按公式(1)换算后，得到横坐标为温度、纵坐标为热容的曲线，计为2号试样在D1K/s的冷却速度下的热容‑温度曲线，并标记出2号试样在D1K/s的冷却速度下的热容‑温度曲线中拐点所对应的温度；所述公式(1)为：公式(1)中，热容的单位为J/k*g，其中k表示开尔文；质量的单位为mg；冷却速度的单位为k/s；步骤六在0.1‑0.3K/s的冷却速度范围内任选不等于D1的Di；重复步骤四、五，得到2号试样在DiK/s的冷却速度下的热容‑温度曲线，并标记出2号试样在DiK/s的冷却速度下的热容‑温度曲线中拐点所对应的温度；步骤七选用三号差示扫描量热仪，所述三号差示扫描量热仪的冷却速度为0.3K/s‑3K/s；取纯铝，并将纯铝按设计尺寸分别加工成3号标准参考样品；取待测铝合金按设计尺寸分别加工成3号试样；取纯铝，并将纯铝按设计尺寸分别加工成3号包装盒；步骤八将3号标准参考样品放入3号包装盒内后，装入三号差示扫描量热仪，按A1K/s的升温速率升温至B1K，保温t1s后以E1K/s的冷却速度冷却至室温，记录保温以及冷却过程中的温度数据、热当量数据、时间数据、冷却速度数据数据；并根据同步的温度数据、热当量数据绘制横坐标为温度，纵坐标为热当量的曲线，并定义该曲线为3号标准参考样品的DSC‑E1曲线；将3号试样放入3号包装盒内后，装入三号差示扫描量热仪，按A1K/s的升温速率升温至B1K，保温t1s后以E1K/s的冷却速度冷却至室温，记录保温以及冷却过程中的温度数据、热当量数据、时间数据、冷却速度数据；并根据同步的温度数据、热当量数据绘制横坐标为温度，纵坐标为热当量的曲线，并定义该曲线为3号标准参考样品的DSC‑E1曲线；用同一温度下，3号试样的DSC‑E1曲线的纵坐标减去3号标准参考样品的DSC‑E1曲线的纵坐标；得到横坐标为温度，纵坐标为热当量的曲线，定义该曲线为3号试样的E1曲线；对3号试样的E1曲线的纵坐标按公式(1)换算后，得到横坐标为温度、纵坐标为热容的曲线，计为3号试样在E1K/s的冷却速度下的热容‑温度曲线，并标记出3号试样在E1K/s的冷却速度下的热容‑温度曲线中拐点所对应的温度；所述公式(1)为：公式(1)中，热容的单位为J/k*g，其中K表示开尔文；质量的单位为mg；冷却速度的单位为K/s；步骤九在0.3K/s‑3K/s的冷却速度范围内任选不等于E1的Ei；重复步骤七、八，得到3号试样在EiK/s的冷却速度下的热容‑温度曲线；并标记出3号试样在EiK/s的冷却速度下的热容‑温度曲线中拐点所对应的温度；步骤十选用热膨胀仪，所述热膨胀仪的冷却速度为3‑300K/s；取待测铝合金按设计尺寸分别加工成4号试样；取纯铝，并将纯铝按设计尺寸分别加工成4号包装盒；将4号试样装入4号包装盒内后，装入热膨胀仪，按A1K/s的升温速率升温至B1K，保温t1s后以F1K/s的冷却速度冷却至室温，观测冷却后4号试样微观组织以及测量冷却后4号试样的硬度，并判定在F1K/s的冷却速度下，淬火析出相的起始温度和结束温度；然后另取4号试样，并将所取的4号试样装入4号包装盒内后，装入热膨胀仪，按A1K/s的升温速率升温至B1K，保温t1s后以FiK/s的冷却速度冷却至室温，观测冷却后4号试样微观组织以及测量冷却后4号试样的硬度，并判定在FiK/s的冷却速度下，淬火析出相的起始温度和结束温度；步骤十一制出横坐标为冷却时间、纵坐标为温度的图谱，并将步骤二标记出的1号试样在C1K/s的冷却速度下的热容‑温度曲线中拐点所对应的温度、步骤三标记出的1号试样在CiK/s的冷却速度下的热容‑温度曲线中拐点所对应的温度、步骤五标记出的2号试样在D1K/s的冷却速度下的热容‑温度曲线中拐点所对应的温度；步骤六标记出的2号试样在DiK/s的冷却速度下的热容‑温度曲线中拐点所对应的温度；步骤八标记出的3号试样在E1K/s的冷却速度下的热容‑温度曲线中拐点所对应的温度；步骤九标记出3号试样在EiK/s的冷却速度下的热容‑温度曲线中拐点所对应的温度；步骤十中4号试样在F1K/s的冷却速度下，淬火析出相的起始温度和结束温度以及4号试样在FiK/s的冷却速度下，淬火析出相的起始温度和结束温度，标示在该图谱上，得到待测铝合金的连续冷却转变曲线图谱。