一种高温钛合金金相样品制备方法与流程

1.本发明属于金属材料金相制备技术领域，具体涉及一种高温钛合金金相样品制备方法。


背景技术：

2.高温钛合金是钛合金领域重要的研究方向，主要用于制造航空发动机的压气机的盘件、叶片和机匣等零件，代替钢或高温合金，明显地减轻发动机的重量，提高发动机的推重比。以固溶强化为主要强化方式的传统高温钛合金多为ti-al-sn-zr-mo-si系，热处理后形成的硅化物、碳化物或稀土相的析出和弥散分布使合金获得高的热稳定性。通常钛合金中的硅化物、碳化物、稀土相等化合物在组织中呈黑色颗粒状，其形貌极易与金相样品制备过程中残留的细微划痕残疵点混淆，造成组织假象，使分析者出现标定错误。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种高温钛合金金相样品制备方法。该方法采用磨制后电解抛光和机械抛光，使得高温钛合金表面均匀腐蚀形成平整且光亮的抛光面，获得最佳的表面抛光质量，进而获得高温钛合金金相样品真实相貌，解决了试样制备过程中残留划痕疵点形成的黑色颗粒与高温钛合金中的硅化物、碳化物、稀土相等化合物颗粒混淆不清、造成分析者的标定错误的难题。
4.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种高温钛合金金相样品制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
5.步骤一、采用砂纸对高温钛合金进行磨制；
6.步骤二、对步骤一中经磨制后的高温钛合金进行抛光处理；所述抛光处理包括电解抛光和机械抛光；
7.步骤三、对步骤二中经抛光处理后的高温钛合金进行腐蚀，得到高温钛合金金相样品。
8.本发明首先对高温钛合金进行磨制以去除其表面杂乱的划痕，然后采用先电解抛光去除砂纸磨痕，并使得高温钛合金均匀腐蚀，形成无磨制细纹划痕残留疵点及抛光纹路的平整且光亮的抛光面，再采用机械抛光去除电解抛光在高温钛合金表面造成的浅显腐蚀浮凸组织，从而获得比其他抛光工艺细化程度更高的表面抛光质量；将上述抛光处理后的高温钛合金表面经腐蚀后呈现的显微组织为高温钛合金金相样品真实相貌，避免了因高温钛合金金相样品制备过程中残留划痕疵点形成的黑色颗粒与高温钛合金中的的硅化物、碳化物、稀土相等化合物颗粒混淆不清，造成分析者的标定错误。
9.上述的一种高温钛合金金相样品制备方法，其特征在于，步骤一中所述磨制的过程为：依次采用150#、1000#金相砂纸对高温钛合金进行磨制直至表面无杂乱的划痕。
10.上述的一种高温钛合金金相样品制备方法，其特征在于，步骤二中所述抛光处理的具体过程为：采用由质量分数70％～72％的高氯酸溶液、质量分数99.5％以上的冰乙酸
溶液按照1:10体积比配制的混合液作为电解液加入到电解池中，将经磨制后的高温钛合金作为阳极、钛板作为阴极浸入到电解池中，且阳极与阴极的间距为15cm～20cm，经磨制后的高温钛合金的抛光面与阴极平行，并将电解池浸泡于盛有冰水混合液的冷却槽中进行电解抛光，其中，电解抛光的电流为0.6a～0.7a，侵蚀时间为70s～80s，然后采用乙醇溶液清洗至表面膜层掉落露出光亮表面，再采用真丝抛光布进行轻微机械抛光处理去除电解抛光形成的表面浮凸，直至表面全部光亮。
11.本发明针对高温钛合金的材料性能，配制上述特定配比的电解液，结合对电解工艺参数进行控制，使得试样表面产生一定厚度的粘性薄膜，同时避免了电解抛光过程中试样表面被氧化，从而获得较其他抛光工艺细化程度更高的平整且光亮的抛光面，有利于获得高温钛合金金相样品的真实显微组织相貌。
12.上述的一种高温钛合金金相样品制备方法，其特征在于，步骤三中所述腐蚀采用的腐蚀液由质量分数40％的氢氟酸溶液、质量分数65％～68％的硝酸溶液和水按照1:3:10的体积比混合配制而成，且腐蚀的时间为15s～20s，然后采用乙醇清洗并吹干。针对高温钛合金的耐蚀特性，通过控制腐蚀液组成及腐蚀时间，保证高温钛合金经腐蚀呈现显微组织，又避免了显微组织中出现较大的点蚀或蚀坑。
13.本发明与现有技术相比具有以下优点：
14.1、本发明采用磨制后电解抛光并控制电解抛光工艺，使得高温钛合金表面均匀腐蚀形成平整且光亮的抛光面，结合机械抛光去除表面腐蚀浮凸，获得最佳的表面抛光质量，进而获得高温钛合金金相样品真实相貌，避免了试样制备过程中残留划痕疵点形成的黑色颗粒与高温钛合金中的硅化物、碳化物、稀土相等化合物颗粒混淆不清、造成分析者的标定错误。
15.2、本发明的高温钛合金金相样品制备方法操作简单，采用的电解抛光与机械抛光工艺流程简便，生产效率高，配制的电解液对环境污染小，适宜推广应用。
16.下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
附图说明
17.图1为本发明实施例1制备的高温ti60钛合金金相样品的显微组织图。
18.图2为本发明对比例1制备的高温ti60钛合金金相样品的显微组织图。
具体实施方式
19.实施例1
20.本实施例包括以下步骤：
21.步骤一、依次采用150#、1000#金相砂纸对热处理后的高温ti60钛合金进行磨制直至表面无杂乱的划痕；
22.步骤二、对步骤一中经磨制后的高温ti60钛合金进行抛光处理：采用由质量分数70％～72％的高氯酸溶液、质量分数99.5％以上的冰乙酸溶液按照1:10体积比配制的混合液作为电解液加入到电解池中，将经磨制后的高温ti60钛合金作为阳极、钛板作为阴极浸入到电解池中，且阳极与阴极的间距为15cm，经磨制后的高温ti60钛合金的抛光面与阴极平行，并将电解池浸泡于盛有冰水混合液的冷却槽中进行电解抛光，其中，电解抛光的电流
为0.6a，侵蚀时间为70s，然后采用乙醇溶液清洗至表面膜层掉落露出光亮表面，再采用真丝抛光布进行轻微机械抛光处理去除电解抛光形成的表面浮凸，直至表面全部光亮；
23.步骤三、采用由质量分数40％的氢氟酸溶液、质量分数65％～68％的硝酸溶液和水按照1:3:10的体积比混合配制而成的腐蚀液对步骤二中经抛光处理后的高温ti60钛合金进行腐蚀15s，然后采用乙醇清洗并吹干，得到高温ti60钛合金金相样品。
24.对比例1
25.本对比例包括以下步骤：
26.步骤一、依次采用150#、200#、400#、600#、800#、1000#金相砂纸对热处理后的高温ti60钛合金进行磨制直至表面无杂乱的划痕；
27.步骤二、对步骤一中经磨制后的高温ti60钛合金进行机械抛光处理；
28.步骤三、采用由质量分数40％的氢氟酸溶液、质量分数65％～68％的硝酸溶液和水按照1:3:10的体积比混合配制而成的腐蚀液对步骤二中经机械抛光处理后的高温ti60钛合金进行腐蚀15s，然后采用乙醇清洗并吹干，得到高温ti60钛合金金相样品。
29.图1为本发明实施例1制备的高温ti60钛合金金相样品的显微组织图，从图1可以看出，该高温ti60钛合金金相样品的显微组织清晰明确，能够对显微组织进行准确标定。
30.图2为本发明对比例1制备的高温ti60钛合金金相样品的显微组织图，从图2可以看出，该高温ti60钛合金金相样品的显微组织中含有较多黑色疵点，需进一步分析确定，影响了对显微组织的准确标定。
31.实施例2
32.本实施例包括以下步骤：
33.步骤一、依次采用150#、1000#金相砂纸对热处理后的高温ti600钛合金进行磨制直至表面无杂乱的划痕；
34.步骤二、对步骤一中经磨制后的高温ti600钛合金进行抛光处理：采用由质量分数70％～72％的高氯酸溶液、质量分数99.5％以上的冰乙酸溶液按照1:10体积比配制的混合液作为电解液加入到电解池中，将经磨制后的高温ti600钛合金作为阳极、钛板作为阴极浸入到电解池中，且阳极与阴极的间距为20cm，经磨制后的高温ti600钛合金的抛光面与阴极平行，并将电解池浸泡于盛有冰水混合液的冷却槽中进行电解抛光，其中，电解抛光的电流为0.7a，侵蚀时间为80s，然后采用乙醇溶液清洗至表面膜层掉落露出光亮表面，再采用真丝抛光布进行轻微机械抛光处理去除电解抛光形成的表面浮凸，直至表面全部光亮；
35.步骤三、采用由质量分数40％的氢氟酸溶液、质量分数65％～68％的硝酸溶液和水按照1:3:10的体积比混合配制而成的腐蚀液对步骤二中经抛光处理后的高温ti600钛合金进行腐蚀20s，然后采用乙醇清洗并吹干，得到高温ti600钛合金金相样品。
36.实施例3
37.本实施例包括以下步骤：
38.步骤一、依次采用150#、1000#金相砂纸对热处理后的高温ti834钛合金进行磨制直至表面无杂乱的划痕；
39.步骤二、对步骤一中经磨制后的高温ti834钛合金进行抛光处理：采用由质量分数70％～72％的高氯酸溶液、质量分数99.5％以上的冰乙酸溶液按照1:10体积比配制的混合液作为电解液加入到电解池中，将经磨制后的高温ti834钛合金作为阳极、钛板作为阴极浸
入到电解池中，且阳极与阴极的间距为17cm，经磨制后的高温ti834钛合金的抛光面与阴极平行，并将电解池浸泡于盛有冰水混合液的冷却槽中进行电解抛光，其中，电解抛光的电流为0.65a，侵蚀时间为75s，然后采用乙醇溶液清洗至表面膜层掉落露出光亮表面，再采用真丝抛光布进行轻微机械抛光处理去除电解抛光形成的表面浮凸，直至表面全部光亮；
40.步骤三、采用由质量分数40％的氢氟酸溶液、质量分数65％～68％的硝酸溶液和水按照1:3:10的体积比混合配制而成的腐蚀液对步骤二中经抛光处理后的高温ti834钛合金进行腐蚀18s，然后采用乙醇清洗并吹干，得到高温ti834钛合金金相样品。
41.以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。