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解析不同类型钛合金的金相分析时的试样制备方法

发布日期:2021-11-25 16:52  作者:admin  来源:未知 浏览量:
目前,对制备不同类型钛合金金相分析试样的磨制和浸蚀方法的系统化研究报道很少,相关试验人员,尤其是刚进入该领域的试验者,因缺乏系统、全面的金相试样制备规范,导致制备

目前,对制备不同类型钛合金金相分析试样的磨制和浸蚀方法的系统化研究报道很少,相关试验人员,尤其是刚进入该领域的试验者,因缺乏系统、全面的金相试样制备规范,导致制备的试样不符合检验要求,在一定程度上影响了试验工作的开展。

试验材料及试验设备

试验选用的钛及钛合金为某公司生产的工业纯钛、α型钛合金、β型钛合金以及α+β型钛合金。金相试样切割采用精密切割机,试样磨抛采用半自动磨抛机,使用的金相抛磨材料为碳化硅水磨砂纸、磁性背胶抛光布以及MetaDi多晶金刚石悬浮液等。

试样制备

对于质地较软的钛及钛合金,选取恰当的取样切割方式尤为重要。研究人员通过试验表明,采用带锯切割时,其切面粗糙且损伤层较深,后续磨制很难达到理想状态。应选择合适的切割刀片切取试样,以确保试样在切割过程中表面变形层较少,可以缩短后续磨抛时间。为了使金相试样切面平整且损伤层较浅,切割时砂轮片的转速和进给速度要小,并用冷却液进行冷却,以防止局部过热。研究人员采用超薄的金刚石切割片或者粒度为180目的砂轮切割片,切割转速为150~250r·min-1,进给速度为0.5mm·min-1,切取的试样表面无需用砂纸粗磨,可直接使用磨抛机磨制。

金相分析

试样浸蚀方法研究

浸蚀剂

金相试样的浸蚀是金相试样制备中最主要的工序之一。单相合金的浸蚀是化学溶解的过程,晶界易受浸蚀而呈凹沟,使组织显示出来,在显微镜下可以看到多边形的晶粒。两相合金和多相合金的浸蚀主要是电化学浸蚀溶解过程,两个组成相具有不同的电极电位,在浸蚀剂中,形成极多微小的局部电池。具有较高负电位的一相成为阳极,被溶入电解液中而逐渐凹下去;具有较高正电位的另一相为阴极,保持原来的平面高度,因而在显微镜下可清楚地看出合金的两相。对于多相合金,如果一种浸蚀剂不能将全部组织显示出来,就应采用两种或更多的浸蚀剂依次浸蚀,使之逐渐显示出各相。

采用不同的浸蚀剂对α型、β型以及α+β型钛合金进行浸蚀试验,如体积分数为0.5%~1.0%的氢氟酸水溶液浸蚀剂、2mL氢氟酸+35g草酸+5g硝酸铁+200mL甲醇浸蚀剂、克罗尔(Kroll)试剂等。试验表明,0.5%~1.0%氢氟酸水溶液浸蚀剂可以显示出纯钛单相α试样组织的晶界,但对于两相的钛合金浸蚀效果不佳;2mL氢氟酸+35g草酸+5g硝酸铁+200mL甲醇浸蚀剂对钛和钛合金浸蚀效果不好,晶界显示不清晰;Kroll试剂几乎适用于所有钛和钛合金试样组织的浸蚀,效果良好。但对于不同类型钛合金,需要通过试验进一步明确试剂配比,以得到更好效果。

浸蚀方法

钛及钛合金的浸蚀剂都是有毒有害的化学试剂,特别是氢氟酸,在使用时一定要避免浸蚀剂与身体直接接触。抛光后的试样应立即浸蚀,且擦蚀比浸泡浸蚀的效果好,主要是因为浸蚀形成的致密氧化膜会阻断钛与浸蚀剂的接触。擦蚀后用酒精清洗试样表面,并及时用电吹风机吹干。通过大量试验验证,最终确定的不同类型钛合金浸蚀液Kroll试剂具体配比为工业纯钛:1mLHF+3mLHNO3 +100mL蒸馏水;α型钛合金:1.5mLHF+4mLHNO3 + 100mL蒸馏水;β型钛合金:4mLHF+6mLHNO3+100mL蒸馏水;α+β型钛合金:2mLHF+4mLHNO3+100mL蒸馏水。

结论

(1) 钛合金金相试样切割要采用超薄的金刚石切割片或者粒度为180目的砂轮切割片,切割转速为150~250r·min-1,进给速度为0.5 mm·min-1。切割的试样可直接使用磨抛机磨制。

(2) 不同类型钛或钛合金的金相试样磨抛只需采用“一磨两抛”或“两磨一抛”三步法工艺或“两磨两抛”四步法工艺即可得到合格试样,大幅提高了金相制样效率。

(3) 不同类型钛和钛合金的金相试样浸蚀剂配比为如下。工业纯钛:1mLHF+3mLHNO3+100mL蒸馏水;α型钛合金:1.5mLHF+4mLHNO3+100mL蒸馏水;β型钛合金:4mLHF+6mLHNO3+100mL蒸馏水;α+β型钛合金:2mLHF+4mL HNO3+100mL蒸馏水。

以上就是关于不同类型钛合金的金相分析时的试样制备方法,不同的金属材料做金相分析时所作的准备都是不同的,如果您有金相分析的检测需求,欢迎联系江苏容大,我们会有专业的项目工程师和您联系的,期待您的咨询!

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