Page 51 - 理化检验-物理分册2021年第九期
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黄德明, 等: 不同类型钛及钛合金金相试样制备方法


            统、 全面的金相试样制备规范, 导致制备的试样不                           为100r · min 。首先是确定硬度中等的 TA10 钛

                                                                          -1
            符合检验要求, 在一定程度上影响了试验工作的                             合金的磨抛工艺参数, 如研磨磨盘转速、 试样压力、
            开展。鉴于此, 笔者对比分析了不同类型钛及钛                             磨料类型、 磨抛剂等, 然后根据不同钛合金的硬度值
            合金金相试样的磨制和浸蚀方法, 为其金相试样                             ( 见表1 ) 设计出其他钛合金的抛磨参数, 再经过反
            的制备提供参考。                                           复试验, 不断调整工艺参数( 试验流程见图1 ), 最终
                                                               仅需1~2个道次的磨制和抛光即可获得合格的金
            1 试验材料及试验设备
                                                               相试样, 大幅提高了制样效率。
                 试验选用的钛及钛合金为某公司生产的工业纯                                      表1 试验用钛及钛合金的硬度

                                              型钛合金。金               Tab 1 Hardnessoftitaniumandtitaniumallo y sfortest HV5
            钛、 α型钛合金、 型钛合金以及α+ β
                          β
            相试样切割采用IsoMet4000 型精密切割机, 试样                        牌号     TA1     TA10    TA17    TB5     TC4


            磨抛采用 VectorLC250型半自动磨抛机, 使用的金                       硬度     133     150     230     272     324
            相抛磨材料为碳化硅水磨砂纸、 磁性背胶抛光布( 型

            号为 TexMetC ) 以 及 MetaDi 多 晶 金 刚 石 悬 浮
            液等。
                                                                       图1 钛及钛合金金相试样磨抛试验流程图

            2 试样制备                                              Fi g  1 Flowchartof g rindin g and p olishin g testofmetallo g ra p hic





                                                                         sam p lesoftitaniumandtitaniumallo y
                 对于质地较软的钛及钛合金, 选取恰当的取样                        3.1 工业纯钛及 α型钛合金磨抛方法
            切割方式尤为重要。笔者通过试验表明, 采用带锯                                试验 探 索 了 TA1~TA4 工 业 纯 钛, TA10 ,
            切割时, 其切面粗糙且损伤层较深, 后续磨制很难达                         TA15 , TA17 , TA18等钛合金的磨抛工艺。工业纯
            到理想状态。应选择合适的切割刀片切取试样, 以                            钛硬度较低, 与其他α型钛合金的磨抛方法有差别。
            确保试样在切割过程中表面变形层较少, 可以缩短                                对于 TA1~TA4工业纯钛, 可采用一道磨制、
            后续磨抛时间       [ 7 ] 。为了使金相试样切面平整且损伤                 二道抛光, 即“ 一磨两抛” 三步法进行金相试样的磨
            层较浅, 切割时砂轮片的转速和进给速度要小, 并用                          制。以 TA1 为例, 其具体工艺参数见表 2 。先用
            冷却液进行冷却, 以防止局部过热。笔者采用超薄                           P600型的碳化硅砂纸水冷研磨, 磨盘旋转方向与动


            的金刚石切割片或者粒度为180目的砂轮切割片,                            力头转向相同, 转速设定为250r · min , 试样上施
                                                                                                 -1

            切割 转 速 为 150~250r · min , 进 给 速 度 为                加压力为23~27N , 磨制时间为3~5min 。磨制后

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            0.5mm · min , 切取的试样表面无需用砂纸粗磨,                      试样 表 面 平 整, 有 少 量 深 度 较 浅 的 大 磨 痕, 见

            可直接使用磨抛机磨制。                                        图2a )。然后粗抛, 选用 TexMetC 型抛光布和粒
                                                               径为9 μ m 的金刚石悬浮液作为抛光剂。抛光时磨

            3 磨抛方法研究
                                                               盘 的 转 向 与 动 力 头 的 相 反,转 速 设 定 为
                 钛及钛合金的常规金相试样手工磨抛方法包括                         150r · min , 试样压力为 36~40N , 抛光时间为


                                                                        -1
            粗磨( 一般2道次)、 细磨( 一般4道次)、 粗抛、 精抛                    8~10min , 粗抛后试样表面磨痕基本清除, 但仍有

            等7~10个道次磨抛步骤            [ 3-4 , 6 ] , 不仅对操作技巧要     非常细小的抛痕, 见图 2b )。最后精抛, 精抛时抛
            求高, 而且费时、 耗力, 很难磨制出合格试样。笔者                         光剂选用粒径为1 μ m 的金刚石悬浮液, 其他参数


            采用某公司生产的半自动磨抛机( 型号为 Vector                         与粗抛 相 同, 精 抛 后 试 样 表 面 光 洁、 无 划 痕, 见
            LC250 ) 磨抛试样, 其动力头顺时针旋转 , 转 速                      图2c )。
                                          表2 三步法磨抛 TA1工业纯钛金相试样的工艺参数

                   Tab 2 Technolo g ical p arametersofthree-ste pg rindin g and p olishin gmetallo g ra p hicsam p leofTA1industrial p uretitanium
             工序      磨料及规格               磨抛剂           磨盘相对动力头转向       磨盘转速 /( r · min ) 试样压力 / N  磨抛时间 / min
                                                                                   -1
             磨制 P600型碳化硅磨纸               蒸馏水                 同向              250         23~27       3~5

             粗抛 TexMet C型抛光布     粒径为9 μ m 的金刚石悬浮液            逆向              150         36~40       8~10



             精抛 TexMetC型抛光布      粒径为1 μ m 的金刚石悬浮液            逆向              150         36~40       8~10
                                                                                                         3 5
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