一种工业纯钛金相组织观测的制样方法技术

本发明专利技术公开了一种工业纯钛金相组织观测的制样方法，包括对试样进行线切割，去除抛丸、剪切等加工硬化层；对线切割面依次使用多目数砂纸打磨，打磨后置于化学抛光剂中；抛光后的试样置于金相腐蚀剂中，腐蚀后的试样用无水乙醇清洗，然后冷风吹干；将处理后的试样置于金相显微镜下观察。本发明专利技术能够很好的获得工业纯钛金相组织，采用独特的化学抛光剂和金相腐蚀剂，使得晶界清晰，解决了现有技术中因制样方法有限性所导致的工业纯钛金相组织晶界不清楚、有孪晶、划痕、制样效率低等问题；可实现不同规格，不同热处理制度的工业纯钛晶粒的清晰显示；该金相组织显示方法操作简单、方便、快速，可准确进行晶粒度评级，对工业纯钛的生产具有重要意义。具有重要意义。具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种工业纯钛金相组织观测的制样方法


[0001]本专利技术属于金属材料金相组织显示
，具体涉及一种工业纯钛金相组织观测的制样方法。

技术介绍

[0002]钛及钛合金具有低密度、高比强度、耐高温以及良好的耐腐蚀性和生物相容性等许多优点，在航空航天、冶金化工、汽车船舶、生物医学等各个领域得到广泛的应用。工业纯钛由于其优异的耐蚀性能，可用于制造海洋船舶和石油化工行业的耐腐蚀阀门、管道、热交换器、冷凝器以及海水淡化系统结构件等；由于其比强度高、质轻的特征，可以在航空航天上用于制造人造卫星、火箭、喷气发动机构件、起落架和紧固件等，也是汽车轻量化的首选材料之一。此外，工业纯钛在生物医用和日常生活中也有大量的应用，比如人体植入物、肩关节、夹板、高尔夫球头、网球拍等。工业纯钛在工业及民用行业中无处不在，且发展速度飞快，应用技术日趋成熟完善。但是，工业纯钛由于其强度较低、综合力学性能较差等缺点大大限制了其在各个领域中的深入应用。因此，提高工业纯钛的强度及综合机械性能，成为国内外学者研究的热点问题之一。
[0003]工业纯钛是按照杂质元素的含量划分等级的。它具有优良的冲压工艺性能和焊接性能，对热处理及组织类型不敏感，在令人满意的塑性条件下具有一定的强度，它的强度主要取决于间隙元素氧、氮的含量。它在海水中具有很高的抗腐蚀性，但在无机酸中较差，一般适用于
‑
253～350℃条件下工作。如今，随着航空、航天、兵器和舰船等领域工业技术的不断进步，相应地，对于金属材料的轻量化、高性能和长寿命的使用要求也越来越高，钢、铝、镁等金属及其合金的性能已经逐渐不能满足这些领域的实际需要。
[0004]为了研究工业纯钛的基本性能以便更好地加以应用，这就需要对工业纯钛的显微组织进行观测；采用定量金相学原理，由二维金相试样磨面金相显微组织的测量和计算，来确定合金组织的三维空间形貌、组织种类和均匀程度，以及组织和性能间的定量关系，从而为改善钛合金的性能提供了试验依据。
[0005]工业纯钛材料的牌号有TA1、TA2、TA3、TA4，属于α型钛合金，具有良好的综合力学机械性能，如比强度大、热导率低等优点；由于工业纯钛板材中的α相晶粒尺寸比较细小，晶界角度差异大，腐蚀过程中容易出现晶界腐蚀程度差异大，有些晶界过腐蚀，有些又没有腐蚀出来，无法显现，这在晶粒度评级时会出现误差较大，甚至无法评级的情况，采用常规的腐蚀剂和组织显示方法很难获得清晰的等轴组织。
[0006]因而，如何配制出一种金相组织腐蚀剂，使其达到对工业纯钛板材金相组织的有效呈现，并对其晶粒尺寸和晶粒度进行准确测量，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0007]为了解决钛合金金相组织较难显示的这一检测难题，本专利技术提供了一种工业纯钛
金相组织观测的制样方法，该方法能够获得工业纯钛清晰的等轴组织，晶界清楚，偏光条件下各晶粒间对比度明显，解决了由于晶界模糊导致测量晶粒度不精确等问题。
[0008]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种工业纯钛金相组织观测的制样方法，所述方法包括以下步骤：
[0009]①
选取工业纯钛板材试样进行线切割，切成规格片状，去除所述片状试样抛丸、剪切加工产生的硬化层。
[0010]步骤
①
所述线切割后的工业纯钛板材试样的切片规格为，长和宽均为10mm，厚度为2
‑
10mm。
[0011]②
对所述线切割面打磨，依次使用200#、600#、1000#、1200#砂纸，每换一次砂纸，试样旋转90
°
，打磨至上一道的打磨痕迹完全消失为止；
[0012]对片状的工业纯钛板材试样进行机械研磨，依次采用200#、600#、1000#、1200#的金相水砂纸对工业纯钛板材试样金相组织观测平面进行逐级研磨，每一次更换水砂纸后，研磨方向转动90
°
，以确保消除上一次研磨的痕迹，研磨完成后冲洗掉砂粒。
[0013]③
将步骤
②
打磨后的试样机械抛光亮面后，置于化学抛光剂中抛光，液面开始沸腾计时5秒取出，隔1秒放入复抛0.5秒；
[0014]步骤
③
所述化学抛光剂由氢氟酸：硝酸：硫酸按体积比10:12:5组成；所述化学抛光剂的组成物氢氟酸、硝酸、硫酸均为分析纯试剂；配制过程为：在室温下，取10ml氢氟酸放入塑料容器，再取12ml硝酸加入到氢氟酸中搅拌，再取5ml硫酸缓慢加入上述容器，并不断搅拌，直到混合均匀为止。
[0015]④
将步骤
③
抛光后的试样置于金相腐蚀剂中进行腐蚀，腐蚀后的试样以脱脂棉擦拭2
‑
4次后取出，立即用清水大水流冲洗；然后用无水乙醇清洗，冷风吹干；
[0016]步骤
④
所述金相腐蚀剂由氢氟酸：去离子水按体积比1:10组成；所述组成物氢氟酸为分析纯试剂；配制过程为：在室温下，取2ml氢氟酸放入塑料容器，再取20ml去离子水加入氢氟酸中，并不断搅拌，直到混合均匀为止。
[0017]步骤
④
所述金相腐蚀剂由氢氟酸：去离子水：丙三醇按体积比1:5:5组成；所述组成物氢氟酸、丙三醇均为分析纯试剂；配制过程为：在室温下，取10ml丙三醇加入烧杯中，再取10ml去离子水缓慢加入丙三醇中，并不断搅拌，直到混合均匀为止，获得体积分数为50％的丙三醇水溶液；然后取氢氟酸2ml，加入上述体积分数为50％的丙三醇水溶液20ml中，并不断搅拌，直到混合均匀为止；获得金相腐蚀剂。
[0018]⑤
将步骤
④
处理后的试样置于金相显微镜下，观察金相组织。
[0019]步骤
⑤
所述的观察金相组织，在显微镜下，光路选择正常光、偏光的一种；优选采用偏光和微分干涉相衬的方式进行观测。
[0020]步骤
⑤
所述观察金相组织的具体过程为：将显微镜的起偏镜、检偏镜、视场光阑和微分干涉片DIC组件插入光路中，调节DIC组件上的微调旋钮，使入射光与反射镜角度达到90
°
，选择滤镜，使微分干涉相衬的像每一个晶粒呈现不同的颜色效果，然后对工业纯钛金相组织进行观察。通过调节DIC组件上的微调旋钮，使视场内的干涉色趋于一致，选择适合的背景干涉色，使微分干涉相衬的像达到最佳效果，即不同的相呈现不同的浮雕效果。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0022]①
工业纯钛质地较软，在加工过程、砂纸研磨过程、机械抛光过程中都极易产生孪
晶和划痕，所以本专利技术采用线切割，多目数砂纸研磨和化学抛光的方式消除孪晶和划痕。
[0023]②
本专利技术可实现不同规格，不同热处理制度的工业纯钛晶粒的清晰显示。
[0024]③
本专利技术针对工业纯钛板材的金相腐蚀液及金相组织显示方法，操作简单、方便、快速，可准确的进行晶粒度评级，对工业纯钛的生产具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工业纯钛金相组织观测的制样方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
①
选取工业纯钛板材试样进行线切割，切成规格片状，去除所述片状试样抛丸、剪切加工产生的硬化层；
②
对所述线切割面打磨，依次使用200#、600#、1000#、1200#砂纸，每换一次砂纸，试样旋转90
°
，打磨至上一道的打磨痕迹完全消失为止；
③
将步骤
②
打磨后的试样机械抛光亮面后，置于化学抛光剂中抛光，液面开始沸腾计时5秒取出，隔1秒放入化学抛光剂中复抛0.5秒；
④
将步骤
③
抛光后的试样置于金相腐蚀剂中进行腐蚀，腐蚀后的试样用无水乙醇清洗，然后冷风吹干；
⑤
将步骤
④
处理后的试样置于金相显微镜下，观测金相组织。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤
①
所述线切割后的工业纯钛板材试样的切片规格为，长和宽均为10mm，厚度为2
‑
10mm。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤
③
所述化学抛光剂由氢氟酸：硝酸：硫酸按体积比10:12:5组成；所述化学抛光剂的组成物氢氟酸、硝酸、硫酸均为分析纯试剂；配制过程为：在室温下，取10ml氢氟酸放入塑料容器，再取12ml硝酸加入到氢氟酸中搅拌，再取5ml硫酸缓慢...

【专利技术属性】
技术研发人员：张颖，
申请(专利权)人：辽宁轻工职业学院，
类型：发明
国别省市：