鈦合金鍛件、鈦加工件打磨工藝及常用技術(shù)

1、鈦合金打磨與拋光難點(diǎn)

鈦及鈦合金的金相樣品制備比鋼更困難，其磨光和拋光效率低，過度劇烈的切割和磨光過程都會在α相中產(chǎn)生形變孿晶，產(chǎn)生形變孿晶以后，鈦的微觀結(jié)構(gòu)分析會受干擾。

純鈦采用冷鑲嵌比熱壓力鑲嵌更為適合，熱壓力鑲嵌可能改變純鈦中氫元素的含量和分布。純鈦在樣品制備過程中想要去除劃痕和塑性流變非常困難。

2、鈦及鈦合金金相特征介紹

鈦及鈦合金商業(yè)應(yīng)用已經(jīng)有50余年的歷史，其具有低密度、優(yōu)異的強(qiáng)度與重量比、良好的耐腐蝕性和高的機(jī)械強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是鈦及鈦合金的生產(chǎn)成本非常昂貴。

鈦和鐵一樣具有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，像鋼一樣，鈦也可以進(jìn)行熱處理，而合金元素對低溫的α相和高溫的β相的穩(wěn)定性都有一定的影響作用。

在常溫下，鈦及鈦合金其穩(wěn)定相以含合金α、α-β和β相存在，另外兩種相是：近α和近β相。

3、鈦合金拋光技術(shù)的發(fā)展

在早期的機(jī)械拋光工藝相當(dāng)耗時，而且?guī)缀跛械臋C(jī)械拋光方法在最后一步或最后兩步拋光過程中使用含有侵蝕劑的拋光液。

電解拋光的方法往往能夠得到較好的拋光表面，但是在電解拋光過程中電解液存在著一定得危險，這些電解液也具有一些化學(xué)拋光的作用。

二十世紀(jì)70年代和80年代，鈦及鈦合金的機(jī)械拋光方法仍舊延續(xù)著老的拋光方法，Springer和Ahmed在1984年首次發(fā)表了關(guān)于鈦及鈦合金的拋光方法文章。

這就是三步的樣品拋光方法，假設(shè)使用320grit砂紙來完成樣品的磨平工序，但是情況可能不一定總是這樣。如果樣品切割時使用的是超薄的切割片或者是粘接強(qiáng)度合適的砂輪切割片，其切割表面平整且其損傷層最小，這時可以使用320grit砂紙來完成樣品的磨平工序。如果切割后的表面粗糙且損傷層較大。例如：使用帶鋸切割就可能產(chǎn)生這樣的結(jié)果，此時就必須使用顆粒更粗的砂紙和花費(fèi)一定的時間來去除損傷層。

4、Springer和Ahmed鈦合金三步拋光技術(shù)

1）磨平，使用320grit砂紙水冷，磨制2~3分鐘，去除切割產(chǎn)生的損傷層，并使樣品表面平坦。使用320gritSiC砂紙，水冷，轉(zhuǎn)速240RPM，同向轉(zhuǎn)動*，壓力：27N（6lbs）/每個樣品，直到樣品磨平為止。

注：去除切割損傷層是打磨的基礎(chǔ)任務(wù)，如果去除不凈，直接后果是觀察到的現(xiàn)象可能為假象。

2）粗拋光，把9μm的metaDI?金剛石拋光膏預(yù)先涂抹在帶孔的TEXMET?拋光布上，使用蒸餾水做為冷卻潤滑劑，拋光10~15分鐘。粗拋光過程：9μmmetaDI金剛石拋光液+metaDI拋光潤滑劑，使用ULTRA-PAD?拋光表面，轉(zhuǎn)速120RPM,反向轉(zhuǎn)動**，壓力：27N（6lbs）/每個樣品，時間10min。

3）最終拋光，使用MICROCLOTH?或者M(jìn)ASTERTEX?拋光布，添加MASTERMET?二氧化硅懸浮拋光液，拋光10~15分鐘。最終拋光過程：在MICROCLOTH拋光表面上，使用MASTERMET二氧化硅拋光液，轉(zhuǎn)速120RPM,反向轉(zhuǎn)動，壓力：27N（6lbs）/每個樣品，時間10min。

注：在拋光過程中，樣品需要定時轉(zhuǎn)動方向，大多數(shù)金屬合金中存在硬質(zhì)相，如果不轉(zhuǎn)動方向，拋光的樣品在硬質(zhì)相上會有黑色的“長尾巴”，影響金相質(zhì)量，解決“長尾巴”問題的關(guān)鍵在于轉(zhuǎn)動樣品的方向。每次可以轉(zhuǎn)90度或180度。

5、Müller鈦合金三步拋光技術(shù)

1）P500砂紙水冷卻，轉(zhuǎn)速300rpm、每個樣品上的壓力16.7N（3.75lb）、制備時間所有樣品磨平為止。

2）P1200砂紙水冷卻，轉(zhuǎn)速300RPM、每個樣品上的壓力16.7N（3.75lb）、制備時間30S。

注：具體時間依據(jù)個人拋光情況定，時間參數(shù)只是一個參考，通常拋光會采用手工拋光，沒有這樣先進(jìn)的設(shè)備，所以參數(shù)會有所不同。

3）使用人工合成無絨毛拋光布+含有化學(xué)腐蝕劑的二氧化硅懸浮拋光液，拋光機(jī)轉(zhuǎn)速150RPM，拋光時間：每個樣品上壓力33N（7.5lb）10分鐘，每個樣品上壓力16.7N（3.75lb）2分鐘，每個樣品上壓力8N（2lb）1分鐘。

4）拋光劑成分：260mlSiO2+40mlH2O2(濃度30%),1mlHNO3+0.5mLHF。FEPA標(biāo)準(zhǔn)的P500和P1200砂紙粒度，分別對應(yīng)ANSI/CAMI標(biāo)準(zhǔn)320/360和600grit砂紙。

6、手工拋光與機(jī)器拋光的區(qū)別

1）手工拋光需要經(jīng)驗，手上的力度，時間，轉(zhuǎn)速均需要經(jīng)驗長期工作才能掌握這些關(guān)鍵參數(shù)，而機(jī)拋光只需要設(shè)定好參數(shù)即可。對于新手來說，經(jīng)常心浮氣躁，存在拋光不足或拋過頭等問題。

2）機(jī)器拋光和手工拋光原理一致。國內(nèi)大部分金相工作仍以手工拋光為主，手工拋光需要金相工作人員具有較大的耐心，拋過頭需要重復(fù)拋，但只要有耐心，多多嘗試和總結(jié)，也能獲得良好的金相拋光效果，因而需要認(rèn)真總結(jié)經(jīng)驗，付出汗水終會有收獲。