CN108489980A - 一种AlFeSi相转化率检测方法 - Google Patents

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Abstract

为克服现有铝合金金相检测方法存在试样研磨发热改变被检面金相、造成分析结果错误的问题，本发明提供了一种AlFeSi相转化率检测方法，包括以下步骤：试样研磨，试样研磨的过程中采用相变液体对试样进行浸泡，所述相变液体的沸点在试样研磨环境下的沸点在45～80℃之间；机械抛光；试样侵蚀；提取照片；金相分析。本发明提供的AlFeSi相转化率检测方法能够有效消除研磨高温对AlFeSi相转化率检测结果的干扰，提高检测准确性。

Description

一种AlFeSi相转化率检测方法
技术领域
本发明属于铝合金检测方法技术领域，具体涉及一种AlFeSi相转化率检测方法。
背景技术
铝合金的性能取决于其成分和微观组织，其中，微观组织对铝合金的影响更直接。其中α-AlFeSi相和β-AlFeSi相是铝合金中铁常见的二种形态。铝合金中α-AlFeSi相和β-AlFeSi相的所占比例，除与合金中的含铁量有关外，还与铸件的冷却速度、合金元素的数量、种类等密切相关。α-AlFeSi相可提高铝合金强度、硬度，对韧性降低不多，而β-AlFeSi相则会显著降低合金的韧性，尤其是冲击韧性，在铝合金的生产过程中需要通过均匀化处理促使β-AlFeSi相朝α-AlFeSi相转化，以提高铝合金的力学性能。
在铝合金材料制造领域，用高倍金相显微镜来观测铝合金的微观组织尤其是均匀化后的变质效果是非常普遍而有效的，工程技术人员通过对高倍成像进行观察和分析可以预测和判断金属的性能，并分析各种失效和破坏的原因，这个检测分析的过程通常称为金相分析。
金相分析最重要的工作是制备金相试样，在金相试样的制备过程中，需要对金相试样的被检面进行研磨，以使金相试样表面趋于平滑，而在研磨的过程中，为提高效率，通常采用砂纸进行机械高速研磨，金相试样在研磨的过程中会产生大量的热量，若产生的热量无法及时散发，当热量集聚至一定程度后会使金相试样被检面的金相产生变化，造成观察假象，进而导致金相分析的结论错误。现有的处理方式主要通过冷却水流体进行冷却，然而该方式仅适用于低速研磨，在高速研磨的时候，冷却水流体难以及时带着热量。
发明内容
针对现有铝合金金相检测方法存在试样研磨发热改变被检面金相、造成分析结果错误的问题，本发明提供了一种AlFeSi相转化率检测方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
提供一种AlFeSi相转化率检测方法，包括以下步骤：
试样研磨，试样研磨的过程中采用相变液体对试样进行浸泡，所述相变液体的沸点在试样研磨环境下的沸点在45～80℃之间；
机械抛光；
试样侵蚀；
提取照片；
金相分析。
本AlFeSi相转化率检测方法主要应用于6063牌号铝合金的金相检测。根据本发明提供的AlFeSi相转化率检测方法，在进行试样研磨操作时，将试样浸泡在低沸点的相变液体中，相变液体本身能够对试样和研磨盘之间的间隙进行渗透，进行热量传递，同时，对试样的被检面进行研磨时，被检面产生的热量达到相变液体的沸点，会促使试样和研磨盘之间的相变液体气化，相变液体的气化过程能够对试样被检面进行大量吸热，同时气化过程促进相变液体在试样和研磨盘之间的流动，使得试样被检面的温度保持在相对较低的状态下，避免试样被检面的温度累积，从而消除研磨高温对AlFeSi相转化率检测结果的干扰，提高检测准确性。
可选的，所述“试样研磨”包括：裁剪好600目和1000目的砂纸，将600目和1000目的砂纸固定于研磨盘中，将研磨盘和试样均浸没于相变液体中，先通过600目的砂纸对试样的被检面进行研磨，将试样旋转90°，再通过1000目的砂纸对试样的被检面进行研磨，相变液体在研磨过程中发生相变气化，研磨完成后取出试样，用清水冲洗试样。
可选的，所述相变液体为乙醇、甲醇和氢氯氟烃中的一种或多种。
可选的，所述相变液体中添加有金属粉末。
可选的，所述试样为10*10*25mm的长方形结构。
可选的，所述“机械抛光”包括：将磨盘的转速调节至20～30Hz，所述磨盘上设置有抛光布，将试样的被检面轻压在抛光布上进行抛光，抛光的同时在试样的被检面喷洒1.5μm的金刚石喷雾剂，直至试样的被检面平整光亮。
可选的，所述“试样侵蚀”包括：使用棉签或脱脂棉汲取氢氟酸溶液轻轻擦拭试样的被检面，持续40～60s，擦拭完毕后用清水进行冲洗，再通过无水乙醇进行冲洗，干燥。
可选的，所述氢氟酸溶液中氢氟酸的重量百分数为0.3％～0.9％。
可选的，所述“提取照片”包括：将试样放置至金相显微镜的载物台上，选择需要放大的倍数，在多个分散的位置进行金相图片采集，选取500倍放大图片和1000倍放大图片各多张。
可选的，所述“金相分析”包括：通过得到的金相图片统计α-AlFeSi相和β-AlFeSi相的数量，其中，判定方法包括颜色判定和形态判定，若AlFeSi相显示为灰色，且形态呈断裂状，则判定为α-AlFeSi相；若AlFeSi相显示为黑色，且形态呈线状，则判定为β-AlFeSi相；将α-AlFeSi相的数量除以α-AlFeSi相和β-AlFeSi相的总数量得到AlFeSi相转化率。
附图说明
图1是本发明提供的AlFeSi相转化率检测方法的AlFeSi相转化率评定标准图表。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明一实施例提供了一种AlFeSi相转化率检测方法，包括以下步骤：
试样研磨，试样研磨的过程中采用相变液体对试样进行浸泡，所述相变液体的沸点在试样研磨环境下的沸点在45～80℃之间；
机械抛光；
试样侵蚀；
提取照片；
金相分析。
本AlFeSi相转化率检测方法主要应用于6063牌号铝合金的金相检测。根据本发明提供的AlFeSi相转化率检测方法，在进行试样研磨操作时，将试样浸泡在低沸点的相变液体中，相变液体本身能够对试样和研磨盘之间的间隙进行渗透，进行热量传递，同时，对试样的被检面进行研磨时，被检面产生的热量达到相变液体的沸点，会促使试样和研磨盘之间的相变液体气化，相变液体的气化过程能够对试样被检面进行大量吸热，同时气化过程促进相变液体在试样和研磨盘之间的流动，进行快速降温，使得试样被检面的温度保持在相对较低的状态下，避免试样被检面的温度累积，从而消除研磨高温对AlFeSi相转化率检测结果的干扰，提高准确性。
需要说明的是，所述相变液体优选采用与铝合金不发生反应的低沸点液体，在本发明的描述中，所述相变液体的沸点均指代的是相变液体在试样研磨环境的气压下的沸点，例如，可采用水作为相变液体，水在常压下的沸点为100℃，可通过降低环境气压，使水的沸点降低至45～80℃之间，以使水满足相变液体的要求。
在一些实施例中，所述“试样研磨”包括：裁剪好600目和1000目的砂纸，将600目和1000目的砂纸固定于研磨盘中，将研磨盘和试样均浸没于相变液体中，先通过600目的砂纸对试样的被检面进行研磨，将试样旋转90°，再通过1000目的砂纸对试样的被检面进行研磨，将上一道砂痕磨掉直至试样表面无明显划痕，相变液体在研磨过程中发生相变气化，研磨完成后取出试样，用清水冲洗试样。
所述试样通过设置夹具进行夹持，所述研磨盘自身转动，并通过驱动装置带动试样能够沿研磨盘的外周和圆心位置之间往返位移。
在优选的实施例中，所述相变液体的液位高度略高于试样与研磨盘上砂纸接触的位置。
在一些实施例中，所述相变液体为乙醇、甲醇和氢氯氟烃中的一种或多种。
在一些实施例中，若采用的相变液体本身导热性较差，则在所述相变液体中添加有金属粉末，通过金属粉末提高相变液体的导热性能，所述金属粉末以悬浮颗粒的形式存在于所述相变液体中，形成悬浮液。
在一些实施例中，所述试样为10*10*25mm的长方形结构。
需要说明的是，10*10*25mm的长方形结构仅是本发明优选的一种试样形状，在其他实施例中，所述试样还可以是其他形状，可根据需要进行调整。
在一些实施例中，所述“机械抛光”包括：将磨盘的转速调节至20～30Hz，所述磨盘上设置有抛光布，将试样的被检面轻压在抛光布上进行抛光，抛光的同时在试样的被检面喷洒1.5μm的金刚石喷雾剂，直至试样的被检面平整光亮。
在进行机械抛光时，应保持试样从磨盘外围向磨盘中心缓慢移动抛磨。
所述抛光布为丝绸布或绒布。
在一些实施例中，所述“试样侵蚀”包括：使用棉签或脱脂棉汲取氢氟酸溶液轻轻擦拭试样的被检面，持续40～60s，擦拭完毕后用清水进行冲洗，再通过无水乙醇进行冲洗，干燥，干燥方式为风干。
在进行试样侵蚀时，需要精确控制侵蚀持续的时间，若侵蚀时间过短，则不能对试样的被检面进行侵蚀完全，导致部分区域未被侵蚀，难以观察到AlFeSi相结构；若侵蚀时间过长，则会对试样的被检面产生过度侵蚀，同样不利于AlFeSi相观测。且侵蚀完成后需立即用清水冲洗，防止AlFeSi相侵蚀过度。
所述氢氟酸溶液中氢氟酸的重量百分数为0.3％～0.9％。
所述氢氟酸溶液中氢氟酸的重量百分数过大或过小均不利于试样侵蚀的控制。
在一些实施例中，所述“提取照片”包括：将试样放置至金相显微镜的载物台上，选择需要放大的倍数，在多个分散的位置进行金相图片采集，选取500倍放大图片和1000倍放大图片各多张。
进行金相图片采集时，调节合适的亮度、焦距、对比度，直至可以看到清晰物相的视场，打开金相拍摄软件，先在目镜中整体视场观察一遍，后选择所需拍摄点进行金相图片的采集，具体的，在一实施例中，选取500倍放大图片和1000倍放大图片各5张。
得到金相图片后，通过图片处理“Microimage”软件在金相图片上添加标尺，确认放大倍速、物镜、标尺数值保持一致。
在一些实施例中，所述“金相分析”包括：通过得到的金相图片统计α-AlFeSi相和β-AlFeSi相的数量，其中，判定方法包括颜色判定和形态判定，若AlFeSi相显示为灰色，且形态呈断裂状，则判定为α-AlFeSi相；若AlFeSi相显示为黑色，且形态呈线状，则判定为β-AlFeSi相；将α-AlFeSi相的数量除以α-AlFeSi相和β-AlFeSi相的总数量得到AlFeSi相转化率。
AlFeSi相尺寸测量：以间隙及明显缩颈位置区分单个AlFeSi相；相交时计两个；若同一个AlFeSi相上面同时出现黑色β相和灰色α相，则按两个计算。
尺寸测量：测量5张1000倍图片中单个AlFeSi相的尺寸(包括α相、β相)，要求其平均尺寸≤15μm，最大尺寸≤25μm。
AlFeSi相尺寸仅测量长度方向。
如图1所示，为AlFeSi转化率评定标准图表。
将上述检测方法分析得到的AlFeSi相转化率与AlFeSi相转化率评定标准图表进行对照，判断AlFeSi相转化率级别。
可在铝合金进行均匀化之后采用上述检测方法进行金相检测，从而确定均匀化后AlFeSi相转化率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种AlFeSi相转化率检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
试样研磨，试样研磨的过程中采用相变液体对试样进行浸泡，所述相变液体的沸点在试样研磨环境下的沸点在45～80℃之间；
机械抛光；
试样侵蚀；
提取照片；
金相分析。
2.根据权利要求1所述的AlFeSi相转化率检测方法，其特征在于，所述“试样研磨”包括：裁剪好600目和1000目的砂纸，将600目和1000目的砂纸固定于研磨盘中，将研磨盘和试样均浸没于相变液体中，先通过600目的砂纸对试样的被检面进行研磨，将试样旋转90°，再通过1000目的砂纸对试样的被检面进行研磨，相变液体在研磨过程中发生相变气化，研磨完成后取出试样，用清水冲洗试样。
3.根据权利要求1所述的AlFeSi相转化率检测方法，其特征在于，所述相变液体为乙醇、甲醇和氢氯氟烃中的一种或多种。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的AlFeSi相转化率检测方法，其特征在于，所述相变液体中添加有金属粉末。
5.根据权利要求1所述的AlFeSi相转化率检测方法，其特征在于，所述试样为10*10*25mm的长方形结构。
6.根据权利要求1所述的AlFeSi相转化率检测方法，其特征在于，所述“机械抛光”包括：将磨盘的转速调节至20～30Hz，所述磨盘上设置有抛光布，将试样的被检面轻压在抛光布上进行抛光，抛光的同时在试样的被检面喷洒1.5μm的金刚石喷雾剂，直至试样的被检面平整光亮。
7.根据权利要求1所述的AlFeSi相转化率检测方法，其特征在于，所述“试样侵蚀”包括：使用棉签或脱脂棉汲取氢氟酸溶液轻轻擦拭试样的被检面，持续40～60s，擦拭完毕后用清水进行冲洗，再通过无水乙醇进行冲洗，干燥。
8.根据权利要求7所述的AlFeSi相转化率检测方法，其特征在于，所述氢氟酸溶液中氢氟酸的重量百分数为0.3％～0.9％。
9.根据权利要求1所述的AlFeSi相转化率检测方法，其特征在于，所述“提取照片”包括：将试样放置至金相显微镜的载物台上，选择需要放大的倍数，在多个分散的位置进行金相图片采集，选取500倍放大图片和1000倍放大图片各多张。
10.根据权利要求9所述的AlFeSi相转化率检测方法，其特征在于，所述“金相分析”包括：通过得到的金相图片统计α-AlFeSi相和β-AlFeSi相的数量，其中，判定方法包括颜色判定和形态判定，若AlFeSi相显示为灰色，且形态呈断裂状，则判定为α-AlFeSi相；若AlFeSi相显示为黑色，且形态呈线状，则判定为β-AlFeSi相；将α-AlFeSi相的数量除以α-AlFeSi相和β-AlFeSi相的总数量得到AlFeSi相转化率。
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