CN111579325A - 一种高强β钛合金的金相腐蚀方法 - Google Patents

一种高强β钛合金的金相腐蚀方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高强β钛合金的金相腐蚀方法，该方法的具体过程为：将固溶时效热处理后的高强β钛合金试样采用水磨砂纸依次进行粗磨和细磨，然后经抛光，再浸入腐蚀剂中进行腐蚀，直至腐蚀面变成银灰色后取出用流动水冲洗，再用无水乙醇清洗并吹干，得到高强β钛合金金相试样；所述腐蚀剂由氢氟酸溶液、硝酸溶液、乙醇溶液和乳酸配制而成。本发明采用的腐蚀剂使得固溶时效热处理后的高强β钛合金试样的显微组织清楚显现，同时避免了细小的相组织因腐蚀速度过快而模糊难辨，得到清晰的细小析出α相组织形态，各相组织衬度明显，解决了固溶时效态高强β钛合金金相试样中各个组织衬度较低、难以分辨的问题。

Description

一种高强β钛合金的金相腐蚀方法
技术领域
本发明属于金属材料金相制备技术领域，具体涉及一种高强β钛合金的金相腐蚀方法。
背景技术
近年来，高强β钛合金(抗拉强度σb≥1250MPa)作为结构件应用于航空、航天等需要高强度高韧性的部位，特别是在航空航天领域，需要进一步提高钛合金的比强度和比刚度，以实现更大的减重效果。
金属材料的微观组织决定了材料的性能，金相分析是研究金属材料微观组织和成分的重要手段之一。高强β钛合金由于含有较多的β稳定元素，β稳定性强，β→α转变及α相长大阻力较大，热处理后α析出相尺寸细小。采用传统的Kroll腐蚀试剂，试样表面极易变黑，不利于观察细小析出相组织。
发明内容
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，提供一种高强β钛合金的金相腐蚀方法。该方法采用的腐蚀剂使得固溶时效热处理后的高强β钛合金试样的显微组织清楚显现，同时避免了细小的相组织因腐蚀速度过快而模糊难辨，得到清晰的细小析出α相组织形态，各相组织衬度明显，解决了固溶时效态高强β钛合金金相试样中各个组织衬度较低、难以分辨的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高强β钛合金的金相腐蚀方法，其特征在于，该方法的具体过程为：将固溶时效热处理后的高强β钛合金试样采用水磨砂纸依次进行粗磨和细磨，然后经抛光，再浸入腐蚀剂中进行腐蚀，直至腐蚀面变成银灰色后取出用流动水冲洗，再用无水乙醇清洗并吹干，得到高强β钛合金金相试样；所述腐蚀剂由氢氟酸溶液、硝酸溶液、乙醇溶液和乳酸配制而成；所述高强β钛合金试样的抗拉强度σb≥1250MPa。
传统的Kroll腐蚀试剂由氢氟酸溶液、硝酸溶液和水组成，该Kroll腐蚀试剂的腐蚀性较强，不利于观察细小析出相组织。而固溶时效热处理后的β钛合金具有非常不耐蚀特性，采用Kroll腐蚀试剂根本无法得到真实金相组织。本发明采用由氢氟酸溶液、硝酸溶液、乙醇溶液和乳酸配制而成的腐蚀剂对依次经粗磨、细磨和抛光后的固溶时效热处理后的高强β钛合金试样进行腐蚀，腐蚀剂中的硝酸作为催化剂促进了氢氟酸中的氟离子对高强β钛合金试样表面的腐蚀作用，使得显微组织显现出来，腐蚀剂中的乳酸有效控制了腐蚀剂的腐蚀速率，避免了因腐蚀速度过快导致细小的相组织模糊难辨，同时通过添加乙醇溶液进行稀释以降低乳酸粘性，有利于腐蚀过程和后续清洗工艺的顺利进行，最终使得高强β钛合金金相试样的组织清楚显现，且得到清晰的α相组织形态。
上述的一种高强β钛合金的金相腐蚀方法，其特征在于，所述腐蚀剂由氢氟酸溶液、硝酸溶液、乙醇溶液和乳酸按照(1～2)：(3～5)：(3～4)：(5～7)的体积比配制而成，所述氢氟酸溶液的质量浓度为40％，硝酸溶液的质量浓度为65％～68％，乙醇溶液的体积分数为95％。
上述的一种高强β钛合金的金相腐蚀方法，其特征在于，所述腐蚀的时间为20s～30s。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明采用的腐蚀剂使得固溶时效热处理后的高强β钛合金试样的显微组织清楚显现，同时避免了细小的相组织因腐蚀速度过快而模糊难辨，得到清晰的细小析出α相组织形态，各相组织衬度明显，解决了固溶时效态高强β钛合金金相试样中各个组织衬度较低、难以分辨的问题。
2、本发明工艺简单，操作方便快速，适宜推广使用。
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
图1为本发明实施例1制备的Ti-1300钛合金金相试样的显微组织图。
图2为本发明对比例1制备的Ti-1300钛合金金相试样的显微组织图。
具体实施方式
实施例1
本实施例的具体过程为：将β区固溶时效处理后的Ti-1300钛合金试样采用水磨砂纸依次进行粗磨和细磨，然后经抛光，再浸入腐蚀剂中进行腐蚀，直至腐蚀面变成银灰色后取出用流动水冲洗30s，再用无水乙醇清洗并吹干，得到Ti-1300钛合金金相试样；所述腐蚀剂由质量浓度为40％的氢氟酸溶液、质量浓度为65％的硝酸溶液、体积分数为95％的乙醇溶液和乳酸按照1:3:4:5的体积比配制而成。
图1为本实施例制备的Ti-1300钛合金金相试样的显微组织图，从图1可以看出，本实施例制备的Ti-1300钛合金金相试样的显微组织中α相呈细小片层状，且各相组织衬度明显。
对比例1
本对比例的具体过程为：将β区固溶时效处理后的Ti-1300钛合金试样采用水磨砂纸依次进行粗磨和细磨，然后经抛光，再浸入腐蚀剂中进行腐蚀，直至腐蚀面变成银灰色后取出用流动水冲洗30s，再用无水乙醇清洗并吹干，得到Ti-1300钛合金金相试样；所述腐蚀剂由质量浓度为40％的氢氟酸溶液、质量浓度为65％的硝酸溶液和水按照1:3:7的体积比配制而成。
图2为本对比例制备的Ti-1300钛合金金相试样的显微组织图，从图2可以看出，本对比例制备的Ti-1300钛合金金相试样的显微组织偏黑，且各相组织衬度较低，虽然能够观察到β晶粒，但无法判别析出α相组织形貌。
将图1和图2进行比较可知，采用本发明腐蚀剂制备的Ti-1300钛合金金相试样的显微组织明显优于对比例1采用传统的Kroll腐蚀试剂制备的Ti-1300钛合金金相试样的显微组织，说明本发明腐蚀剂的腐蚀效果更佳。
实施例2
本实施例的具体过程为：将(α+β)区固溶时效处理后的Ti-26钛合金试样采用水磨砂纸依次进行粗磨和细磨，然后经抛光，再浸入腐蚀剂中进行腐蚀，直至腐蚀面变成银灰色后取出用流动水冲洗20s，再用无水乙醇清洗并吹干，得到Ti-26钛合金金相试样；所述腐蚀剂由质量浓度为40％的氢氟酸溶液、质量浓度为65％的硝酸溶液、体积分数为95％的乙醇溶液和乳酸按照1:5:4:5的体积比配制而成。
经检测，本实施例制备的Ti-26钛合金金相试样的显微组织中α相清晰可见，且各相组织衬度明显。
实施例3
本实施例的具体过程为：将β区固溶时效处理后的TB3钛合金试样采用水磨砂纸依次进行粗磨和细磨，然后经抛光，再浸入腐蚀剂中进行腐蚀，直至腐蚀面变成银灰色后取出用流动水冲洗25s，再用无水乙醇清洗并吹干，得到TB3钛合金金相试样；所述腐蚀剂由质量浓度为40％的氢氟酸溶液、质量浓度为66％的硝酸溶液、体积分数为95％的乙醇溶液和乳酸按照2:4:3:7的体积比配制而成。
经检测，本实施例制备的TB3钛合金金相试样的显微组织中α相清晰可见，且各相组织衬度明显。
实施例4
本实施例的具体过程为：将(α+β)区固溶时效处理后的Ti-5553钛合金试样采用水磨砂纸依次进行粗磨和细磨，然后经抛光，再浸入腐蚀剂中进行腐蚀，直至腐蚀面变成银灰色后取出用流动水冲洗26s，再用无水乙醇清洗并吹干，得到Ti-5553钛合金金相试样；所述腐蚀剂由质量浓度为40％的氢氟酸溶液、质量浓度为68％的硝酸溶液、体积分数为95％的乙醇溶液和乳酸按照2:3:5:7的体积比配制而成。
经检测，本实施例制备的Ti-5553钛合金金相试样的显微组织中α相清晰可见，且各相组织衬度明显。
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。

Claims (3)

1.一种高强β钛合金的金相腐蚀方法，其特征在于，该方法的具体过程为：将固溶时效热处理后的高强β钛合金试样采用水磨砂纸依次进行粗磨和细磨，然后经抛光，再浸入腐蚀剂中进行腐蚀，直至腐蚀面变成银灰色后取出用流动水冲洗，再用无水乙醇清洗并吹干，得到高强β钛合金金相试样；所述腐蚀剂由氢氟酸溶液、硝酸溶液、乙醇溶液和乳酸配制而成；所述高强β钛合金试样的抗拉强度σb≥1250MPa。
2.根据权利要求1所述的一种高强β钛合金的金相腐蚀方法，其特征在于，所述腐蚀剂由氢氟酸溶液、硝酸溶液、乙醇溶液和乳酸按照(1～2)：(3～5)：(3～4)：(5～7)的体积比配制而成，所述氢氟酸溶液的质量浓度为40％，硝酸溶液的质量浓度为65％～68％，乙醇溶液的体积分数为95％。
3.根据权利要求1所述的一种高强β钛合金的金相腐蚀方法，其特征在于，所述腐蚀的时间为20s～30s。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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