PDF《钛金相制备》

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2 表面 #320碳化硅砂纸 #800碳化硅砂纸 #1200碳化硅砂纸 润滑剂 水水水力[牛] 用手 用手 用手 时间 根据需要 60秒60秒 电解抛光 设备: LectroPol-5 掩模尺寸:

1 cm2 电解液: A3 温度: 流速: 10-15 每分钟转数

300 300

300 电压: 35-45 V 时间: 20-30秒 制备方法 研磨 表2 如上所述,经过良好抛光的钛试样 表面无需蚀刻即可用偏振光观察. 对这种光照并非总是有明确的照度 要求,但最好进行一次全面检查以 确认抛光是否充分. 钛最常用的化学蚀刻剂是Kroll试剂: 100毫升水1-3毫升氢氟酸2-6毫升硝 酸浓度会随着合金种类的不同而有 所变化,且可单独调整.颜色为b相 暗褐色.用Weck试剂可对钛进行着 色腐蚀:100毫升水5克氟化氢铵 冶金学与显微结构 温度达到882°C时,钛从低温密排 六方晶系(a)转变为体心立方系( b).这一相变使合金具有了a、b显 微结构或a/b混合型显微结构以及 通过热处理和形变热处理使相的范 围扩大的可能性,如两相可转变为 马氏体相.因此,可以从较少的合 金成分中获得许多优异的性能.为 获得设计需要的显微结构和性能, 必须确保过程的严格控制.综上所 述,金相分析意义重大,可确保产 品具有正确的显微结构,而显微结 构反过来又可反映出过程控制的合 理程度.在钛生产过程中,热成 型、热处理、显微结构以及物理性 能之间具有非常错综复杂的关系. 以下仅介绍几种最常见的钛的显微 结构. 蚀刻与分析 工业钛和钛合金可分为四类: 工业纯钛;

a合金和近a合金,如Ti- 6Al-2Sn-4Zr-2Mo;

a-b合金,其中 Ti- 6Al-4V最为人熟知;

以及钒、铬 和钼含量较高的b合金.图9显示了 一个工业纯钛部件的晶粒结构,该 部件弯曲后已发生机械变形.可以 看到由于机械变形而形成的孪晶. 图9: 工业纯钛的晶粒结构,偏振光,

100 x 图10: 轧制a-b Ti-6Al-4V的结构, Ti-6Al-4V,

400 x 图11: α-β Ti-6Al-4Va-b Ti-6Al-4V,具 有白色脆性 a-case 表面层,

50 x 图12: β Ti-15V-3Al-3Sn-3Cr, 回火色,50 x 图10显示了退火后的一个整形外科 植入物的轧制a-b Ti-6Al-4V,蚀刻剂 为Kroll试剂.图11显示了a-b Ti-6Al- 4V,具有白色脆性 a-case 表面层, 蚀刻剂为Weck试剂.尽管热成型工 艺在受控大气环境中进行,但钛可 以在较低温时吸收氧,因而产生了表 面硬化区 a-case .该表面层脆性很 高,只能通过机械方式去除.(注: 用Kroll蚀刻剂a-case不会显现出来, 用二氟化合物则可以.) 应用说明 钛的金相制备 Bill Taylor, Struers Ltd, 格拉斯哥 Elisabeth Weidmann, Struers A/S, 哥 本哈根 致谢辞: 特此感谢德国Fa.Aesculap, Tuttlingen提供钛金属相关资料并允 许我们复制图5和图11.感谢美国俄 勒冈奥尔巴尼Wah Chang North提供 试样材料,感谢美国俄勒冈奥尔巴 尼研究中心的Paul Danielson先生提 供首页的彩色显微照片和图12.另外,感谢丹麦Aabyh?j Lindberg公司 允许我们复制Air Titanium型号的眼 镜图片,感谢美国西雅图音乐体验 馆(Experience Music Project)允许 我们复制图4. 参考书目: Metals Handbook, Desk edition, ASM,

1984 图示为钛制眼镜架.由于钛金属具有强 度高、塑性高的特性,此类眼镜架已无 需使用螺钉和焊料. 图12显示了Ti-15V-3Al-3Sn-3Cr合金 板纵断面的b结构.优越的机械性能 使该种合金广泛应用于航空航天领 域.蚀刻剂:热着色. 结语 钛金属塑性好、重量轻、强度高, 具有优异的耐腐蚀性和生物适应 性.其高塑性要求采用特定的金相 制备方法、专用切割砂轮,以及过 氧化氢和胶态氧化硅混合物进行化 学机械抛光.该抛光方法配合自动 设备使用,可保持极好的再现性. 04.05 /