PDF《Tech-Notes》

Volume 3, Issue

3 摘要:钛及钛合金的金相样品制备比钢更困难,其磨光和抛光效率非常低.

过度剧烈的切割和磨光 过程都会在α相中产生形变孪晶.对于纯度相对较高的纯钛采用冷镶嵌的方法比热压力镶嵌更为适 合,因为热压力镶嵌有可能改变纯钛中氢元素的含量和分布.特别对于纯钛而言,在样品制备过程 中想要去除划痕和塑性流变非常困难. 钛及钛合金由于其具有低密度、优异的强度与重量比、良好 的耐腐蚀性和高的机械强度.所以其商业应用已经有50余年 的历史.其缺点是钛及钛合金的生产成本非常昂贵.钛和铁 一样具有同素异构转变,像钢一样,钛也可以进行热处理. 而合金元素对低温的α相和高温的β相的稳定性都有一定 的影响作用.在常温下,钛及钛合金其稳定相以含合金α、 α-β和β相存在,另外两种相是:近α和近β相. 钛及钛合金的金相样品制备比钢更困难,其磨光和抛光效率 非常低.过度剧烈的切割和磨光过程都会在α相中产生形变 孪晶.对于纯度相对较高的纯钛采用冷镶嵌的方法比热压力 镶嵌更为适合,因为热压力镶嵌有可能改变纯钛中氢元素的 含量和分布.特别对于纯钛而言,在样品制备过程中想要去 除划痕和塑性流变非常困难. 在早期的机械抛光工艺相当耗时,而且几乎所有的机械抛光 方法在最后一步或最后两步抛光过程中使用含有侵蚀剂的抛 光液.常用的化学腐蚀抛光剂参见文献6,电解抛光的方法 往往能够得到较好的抛光表面.但是在电解抛光过程中电解 液存在着一定得危险,这些电解液也具有一些化学抛光的作 用.对于钛及钛合金的常用的电解液和化学抛光液参见文献 6. 二十世纪70年代和80年代,钛及钛合金的机械抛光方法仍旧 延续着老的抛光方法,Springer 和Ahmed在1984年首次发表 了关于钛及钛合金的抛光方法文章. 这就是三步的样品抛光方法,假设使用320grit砂纸来完成样 品的磨平工序,但是情况可能不一定总是这样.如果样品切 割时使用的是超薄的切割片或者是粘接强度合适的砂轮切割 片,其切割表面平整且其损伤层最小,这时可以使用320grit 砂纸来完成样品的磨平工序.如果切割后的表面粗糙且损伤 层较大,例如:使用带锯切割就可能产生这样的结果,此时 就必须使用颗粒更粗的砂纸和花费一定的时间来去除损伤 层. Springer 和Ahmed使用的钛及钛合金的抛光方法,具体如 下: 1,磨平,使用320grit砂纸水冷,磨制2~3分钟,去除切割产 生的损伤层,并使样品表面平坦. 2,粗抛光,把9μm的METADI?金刚石抛光膏预先涂抹在带孔 的TEXMET?抛光布上,使用蒸馏水做为冷却润滑剂,抛光 钛和钛合金的金相样品制备 Written by: George Vander Voort (Buehler Ltd) Tech-Notes Using Microstructural Analysis to Solve Practical Problem 10~15分钟. 3,最终抛光,使用MICROCLOTH?或者MASTERTEX?抛光布,添加MASTERMET?二氧化硅悬浮抛光液,抛光10~15分钟. 但是,非常遗憾的是,他们在文章中并未提到在每步过程 中,样品上的压力、抛光盘转速和抛光盘旋转方向等参数. 此后G. Müller开发了钛合金的三步抛光方法,如果切割后 的样品损伤层最小且切割表面平坦,仅仅通过三步就可以完 成抛光过程.例如:在样品夹持器上同时夹持6个直径30mm (1.25英寸)样品: 1,P500砂纸水冷却,转速300 rpm、每个样品上的压力 16.7N(3.75lb)、制备时间所有样品磨平为止. 2,P1200砂纸水冷却,转速300 RPM、每个样品上的压力 16.7N(3.75lb)、制备时间30S. 3,使用人工合成无绒毛抛光布+含有化学腐蚀剂的二氧化硅 悬浮抛光液,抛光机转速150 RPM,抛光时间:每个样品上压 力33N(7.5lb)10分钟,每个样品上压力 16.7N(3.75lb) 2分钟,每个样品上压力 8N(2lb)1分钟. 4,抛光剂成分:260ml SiO2+40ml H2O2 (浓度30%),1ml HNO3 + 0.5mL HF.FEPA标准的P500和P1200砂纸粒度,分别 对应ANSI/CAMI标准320/360 和600 grit砂纸. 样品制备实例 Springer 和Ahmed制备方法: 最初对Springer 和Ahmed制备方法的关注仅局限于如何改进 和提升这种制备方法.由于带孔的TEXMET抛光布现在已经不 再使用,所以必须使用其他制备表面取代.而且在已经发表 的制备方法中并未提到抛光机底盘转速、转动方向和压力等 参数. 1,使用320grit SiC砂纸,水冷,转速240 RPM,同向转动 *,压力:27N(6lbs)/每个样品,直到样品磨平为止. 2,粗抛光过程:9μm METADI金刚石抛光液+ METADI抛光润 滑剂,使用ULTRA-PAD?抛光表面,转速120 RPM, 反向转动 **,压力:27N(6lbs)/每个样品,时间10min. Tech-Notes Volume3, Issue3 《钛和钛合金的金相样品制备》 幸运的是现在有许多可供选择的方法和材料能够用于Al合金 样品制备,而且制备步骤更少. 第一个实例展示的是用五步 制备方法得到质量非常好(印刷质量)的一个样品. 后面还 有四步和三步制备样品插图,由于制备步骤减少,样品制备 质量也有所降低.