【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钛合金金相试样制备，具体涉及一种增强钛合金金相组织清晰度的金相腐蚀方法及其装置。
技术介绍
1、近年来随着我国航空航天、兵器工业、海洋工程等领域的快速发展，这就需要用于该领域的结构件在保证轻量化的同时还应具备高强高韧的特性，因而传统的铝、镁等有色金属已难以满足上述需求，而钛合金具有强度高、重量轻、耐高温、耐蚀性强等优点，特别是重量只有钢铁的一半。因此钛合金的出现能够满足航空航天、兵器工业、海洋工程等领域对结构件轻量化、高性能的要求，故钛合金在航天飞船承重梁、飞机起落架以及发动叶片等部位均得到广泛应用。
2、其中，钛合金的微观组织形貌是影响其性能的主要因素，故对钛合金的微观组织进行观察与分析是非常有必要的。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，以此确定组织类型与均匀化程度，同时分析微观组织与力学性能二者之间的关系，能够为分析钛合金的力学性能打下一定基础。但由于钛合金微观组织中的次生α相晶粒尺寸细小，通常会因腐蚀不当、腐蚀剂成分少量挥发、腐蚀剂浓度偏差、合金成分偏析以及新牌号合金腐蚀剂配比偏差等因素，会导致腐蚀后的金相组织清晰度较差，难以得到较为清晰的微观组织，次生α相难以分辨，这些现象都会使得对合金微观组织的判断不准确，难以进行准确测量等问题。同时，传统金相腐蚀过程中人工操作也会导致腐蚀时间不可控，严重影响金相试样的腐蚀效果，其往往得到的钛合金金相试样组织模糊，也降低金相试样的制作效率。
3、有鉴于此，本专利技术人提出一种增强钛合金金相组织
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种增强钛合金金相组织清晰度的金相腐蚀方法及其装置，用于实现改善钛合金金相试样组织模糊的情况以及提高金相试样制作效率的目的，主要用于解决因腐蚀不当、腐蚀剂成分少量挥发、腐蚀剂浓度偏差、合金成分偏析以及新牌号合金腐蚀剂配比偏差等因素导致的晶界不清晰、次生相无法分辨、两相对比度弱以及晶粒尺寸无法精准测量等问题。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案来解决的：
3、一方面，本专利技术提供一种增强钛合金金相组织清晰度的金相腐蚀方法，包括以下步骤：
4、步骤一、要求待腐蚀的钛合金金相试样为经过塑性加工后的钛合金；
5、步骤二、将经步骤一塑性加工后的钛合金制成设定规格的钛合金金相试样，并将钛合金金相试样中用于观察的平面进行研磨，并用酒精冲洗杂质后抛光至镜面；
6、步骤三、对经步骤二抛光至镜面的钛合金金相试样进行加热后，随即将钛合金金相试样的观察平面浸入腐蚀剂中进行腐蚀，待腐蚀设定时间后，将腐蚀后的钛合金金相试样清洗、吹干后在金相显微镜下对钛合金金相试样的金相组织进行观测。
7、进一步地，所述步骤二中，钛合金金相试样的规格为15mm×20mm。
8、进一步地，所述步骤二中，对钛合金金相试样的观察平面进行研磨时，先采用机械研磨，随后依次采用150#、300#以及800#的水砂纸对观测平面逐级进行研磨，且没更换一次型号的水砂纸后，钛合金金相试样的研磨方向需旋转90度。
9、进一步地，所述步骤三中，对钛合金金相试样进行加热后，应当使钛合金金相试样的温度达到75℃～85℃，一般采用吹风机的热风对式样进行加热，加热时间为2min～5min。具体的，该加热时间可根据钛合金牌号以及钛合金金相试样尺寸进行调整。优选的，所述钛合金金相试样的温度达到80℃。
10、进一步地，所述步骤三中，对钛合金金相试样的观察平面进行腐蚀时，腐蚀时间为25s～35s，随后用清水进行冲洗，再用无水乙醇将钛合金金相试样清洗干净，最后用冷风吹干。优选的，腐蚀时间为30s，该过程确保钛合金金相试样加热完成后(到达预设温度)，且浸入腐蚀剂的时间≦2s。
11、另一方面，本专利技术还提供一种增强钛合金金相组织清晰度的金相腐蚀装置，所述金相腐蚀装置用于执行上述方法中步骤三的加热、腐蚀、清洗及吹干工序，其包括底座和位于所述底座正上方的安装板，所述底座与安装板通过沿两者边缘均布的多个支腿固定连接，且在所述底座与安装板的周向上设有围板组件；
12、其中，所述安装板上沿水平方向设有丝杠螺母传动机构，所述丝杠螺母传动机构的螺母底部固定连接有金相试样夹爪，且所述安装板上开设有供金相试样夹爪沿水平方向往复移动的长条孔；
13、所述底座上沿水平方向间隔开设有排水槽和用于容纳升降腐蚀池的安装槽，所述底座与安装板之间、位于排水槽与安装槽中部设有挡水板，且所述挡水板上开设有供金相试样夹爪穿过的让位孔；
14、所述围板组件中沿底座长度方向设置的两个侧围板上对称安装有喷嘴组件，所述喷嘴组件包括间距设置的冷风喷嘴、清洗喷嘴和热风喷嘴，且所述冷风喷嘴和清洗喷嘴位于排水槽一侧，所述热风喷嘴位于升降腐蚀池一侧。
15、进一步地，所述丝杠螺母传动机构包括沿安装板水平中心线设置的电机和丝杠，所述电机与丝杠通过联轴器连接，所述丝杠的两端分别通过轴承与固定设置在安装板上的轴承座转动连接，所述螺母螺接在丝杠上。
16、进一步地，所述丝杠螺母传动机构还包括固定设在安装板上并位于丝杠两侧且与所述丝杠平行的导轨、安装在螺母上的导向滑块以及设置在导向滑块两侧并与导轨滑动连接的导轨滑块。
17、进一步地，所述升降腐蚀池包括腐蚀池本体以及沿所述腐蚀池本体外圈均匀设置的多个竖直气缸，每个所述气缸的缸体固定在安装槽内，且所述气缸的活塞杆顶端伸入腐蚀池本体预设的孔内，并通过螺母将活塞杆与腐蚀池本体固定。
18、进一步地，所述金相腐蚀装置还包括单片机控制系统，所述单片机控制系统分别与丝杠螺母传动机构的电机、升降腐蚀池的气缸以及喷嘴组件的各个喷嘴连接，用于实现对钛合金金相试样加热、腐蚀、清洗及吹干四个工序的精准控制。
19、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
20、1、本专利技术提供的金相腐蚀方法，操作简单、方便、快速，无需不断重复配置不同配比的腐蚀剂，同时能够实现不同牌号钛合金的金相腐蚀以及金相组织观测，获得清晰完整的等轴α相、次生α相以及晶界清晰完整的组织。
21、2、本专利技术提供的金相腐蚀装置，能够全程控制金相试样传送的位置、腐蚀前用热风对金相试加热(提高腐蚀所得金相试样的清晰度)、升降腐蚀池对金相试样腐蚀的时间(避免了过度腐蚀或腐蚀时间不足导致金相试样清晰度不足)以及腐蚀后利用冷风和清洗溶液清洗金相试样表面腐蚀液并干燥，因而能够保证腐蚀后所得钛合金金相试样具有最佳的腐蚀效果，相较于现有技术不仅增强钛合金金相组织清晰度，而且显著的提高了金相试样的制作效率。
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1.一种增强钛合金金相组织清晰度的金相腐蚀方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的增强钛合金金相组织清晰度的金相腐蚀方法，其特征在于，所述步骤二中，钛合金金相试样的规格为15mm×20mm。
3.根据权利要求1所述的增强钛合金金相组织清晰度的金相腐蚀方法，其特征在于，所述步骤二中，对钛合金金相试样的观察平面进行研磨时，先采用机械研磨，随后依次采用150#、300#以及800#的水砂纸对观测平面逐级进行研磨，且没更换一次型号的水砂纸后，钛合金金相试样的研磨方向需旋转90度。
4.根据权利要求1所述的增强钛合金金相组织清晰度的金相腐蚀方法，其特征在于，所述步骤三中，对钛合金金相试样进行加热后，应当使钛合金金相试样的温度达到75℃～85℃。
5.根据权利要求1所述的增强钛合金金相组织清晰度的金相腐蚀方法，其特征在于，所述步骤三中，对钛合金金相试样的观察平面进行腐蚀时，腐蚀时间为25s～35s，随后用清水进行冲洗，再用无水乙醇将钛合金金相试样清洗干净，最后用冷风吹干。
6.一种增强钛合金金相组织清晰度的金相腐蚀
7.根据权利要求6所述的增强钛合金金相组织清晰度的金相腐蚀装置，其特征在于，所述丝杠螺母传动机构(5)包括沿安装板(2)水平中心线设置的电机(52)和丝杠(53)，所述电机(52)与丝杠(53)通过联轴器(54)连接，所述丝杠(53)的两端分别通过轴承(55)与固定设置在安装板(2)上的轴承座(56)转动连接，所述螺母(51)螺接在丝杠(53)上。
8.根据权利要求7所述的增强钛合金金相组织清晰度的金相腐蚀装置，其特征在于，所述丝杠螺母传动机构(5)还包括固定设在安装板(2)上并位于丝杠(53)两侧且与所述丝杠(53)平行的导轨(57)、安装在螺母(51)上的导向滑块(58)以及设置在导向滑块(58)两侧并与导轨(57)滑动连接的导轨滑块(59)。
9.根据权利要求6所述的增强钛合金金相组织清晰度的金相腐蚀装置，其特征在于，所述升降腐蚀池(7)包括腐蚀池本体(71)以及沿所述腐蚀池本体(71)外圈均匀设置的多个竖直气缸(72)，每个所述气缸(72)的缸体固定在安装槽(12)内，且所述气缸(72)的活塞杆顶端伸入腐蚀池本体(71)预设的孔内，并通过螺母将活塞杆与腐蚀池本体(71)固定。
10.根据权利要求6所述的增强钛合金金相组织清晰度的金相腐蚀装置，其特征在于，所述金相腐蚀装置还包括单片机控制系统，所述单片机控制系统分别与丝杠螺母传动机构(5)的电机(52)、升降腐蚀池(7)的气缸(72)以及喷嘴组件(9)的各个喷嘴连接，用于实现对钛合金金相试样加热、腐蚀、清洗及吹干四个工序的精准控制。
...【技术特征摘要】
1.一种增强钛合金金相组织清晰度的金相腐蚀方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的增强钛合金金相组织清晰度的金相腐蚀方法，其特征在于，所述步骤二中，钛合金金相试样的规格为15mm×20mm。
3.根据权利要求1所述的增强钛合金金相组织清晰度的金相腐蚀方法，其特征在于，所述步骤二中，对钛合金金相试样的观察平面进行研磨时，先采用机械研磨，随后依次采用150#、300#以及800#的水砂纸对观测平面逐级进行研磨，且没更换一次型号的水砂纸后，钛合金金相试样的研磨方向需旋转90度。
4.根据权利要求1所述的增强钛合金金相组织清晰度的金相腐蚀方法，其特征在于，所述步骤三中，对钛合金金相试样进行加热后，应当使钛合金金相试样的温度达到75℃～85℃。
5.根据权利要求1所述的增强钛合金金相组织清晰度的金相腐蚀方法，其特征在于，所述步骤三中，对钛合金金相试样的观察平面进行腐蚀时，腐蚀时间为25s～35s，随后用清水进行冲洗，再用无水乙醇将钛合金金相试样清洗干净，最后用冷风吹干。
6.一种增强钛合金金相组织清晰度的金相腐蚀装置，其特征在于，所述金相腐蚀装置用于执行权利要求1～5任意一项所述的金相腐蚀方法中步骤三的加热、腐蚀、清洗及吹干工序，所述金相腐蚀装置包括底座(1)和位于所述底座(1)正上方的安装板(2)，所述底座(1)与安装板(2)通过沿两者边缘均布的多个支腿(3)固定连接，且在所述底座(1)与安装板(2)的周向上设有围板组件(4)；
7.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：张明玉，王玉佳，翟欣姣，林来儿，岳旭，同晓乐，
申请(专利权)人：新疆湘润新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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