亞共晶Al-12%Si合金中初生α-Al相占比分析方法

馬小紅，徐亞軍，努力古·依明，王秀娟，張 博

（新疆眾和股份有限公司，新疆 烏魯木齊 830013）

合金制備過程微觀組織中相的研究對了解合金性能有至關重要的作用。莊凌志研究了Al-30%Si合金初生硅組織形貌的控制技術[1]。楊亞卓等研究了熱處理對99.995%高純鋁基Al-1%Si合金第二相的影響[2]。合金中相的分析包括其形貌、數量和分布等的分析。因制備工藝的不同，相的形貌、數量及分布會有很大不同，且其形貌的不同直接影響合金性能。

本文制備Al-12%Si亞共晶鋁硅合金金相樣品，通過顯微鏡觀察并拍攝顯微組織照片。經過Photoshop對合金中初生α-Al相進行顏色突出，后使用Image-pro plus計算初生α-Al相的面積占比。

1 實驗方法

實驗樣品為高純鋁硅合金鑄錠，合金組分Al-12%Si。將合金鋸切至25mm＊25mm＊25mm的小樣塊。使用240#砂紙將試樣鋸切痕跡打磨干凈，后依次使用600#，1000#，1500#，2000#砂紙打磨。將磨好的試樣在拋光機上進行拋光，使用9μm金剛石拋光膏拋至表面無可見劃痕，使用新的拋光布配合3μm金剛石拋光膏拋至樣品表面為鏡面。試樣磨拋使用MoPao300型自動磨拋機。將表面拋光的試樣吹干后使用OLYMPUS GX51光學顯微鏡觀察組織。樣品的金相圖片經Photoshop處理后使用Image pro plus計算初生α相含量。

2 實驗結果與討論

2.1 鋁硅合金金相組織

Al-12%Si合金鑄態組織如圖1所示。圖1（a）中均勻分布的白色枝晶狀組織為初生α-Al相，其余為Al-Si共晶組織。在高倍下觀察合金微觀組織如圖1（b）所示，初生α-Al相為邊緣光滑的不規則形狀，呈灰白色。基體為灰白相間的鋁硅共晶組織。

圖1 Al-12%Si合金鑄態顯微組織

2.2 初生α-Al相突出顯示

使用低倍50x合金金相圖片進行初生相占比分析，由于不同相顏色對比度小，分析數據偏差較大，故使用高倍500x合金金相圖片進行面積比分析。

因初生α-Al相與共晶α-Al相均呈現灰白色，直接使用Image-pro plus軟件計算時無法實現不同相的完全區分。故首先使用Photoshop進行不同相顏色的突出顯示，如圖2（a）中箭頭所指部位，依次完成所有初生α-Al相的顏色顯示。

操作方法為：Photoshop→磁性套索工具→選中形狀→填充。

圖2 合金中初生α-Al相的占比計算

2.3 初生α-Al相占比計算

使用Image-pro plus打開Photoshop處理后圖片進行初生α-Al相占比計算。使用取色工具選取突出標記相，計算α-Al相面積占比如圖2（b）所示。Image-pro plus計算顯示數據單位為像素。為增加計算準確性，對樣品表面不同區域6個點拍攝金相照片后使用Image-pro plus計算得出數據如表1所示。

操作方法：

表1 Al-12%Si合金中初生α-Al相面積占比計算

根據試樣表面不同區域6個點統計計算，Al-12%Si合金中初生α-Al相平均面積占比為29.60%。

3 結論

高純鋁基Al-12%Si亞共晶鋁硅合金中初生α-Al相平均占比為29.60%。使用Photoshop、Image-pro plus計算鋁硅合金中初生a-Al相的方法操作簡便，對設備要求低，可用于粗略計算組織中相的占比，并可推廣至不同合金微觀組織中相的分析。