Exploración del microcosmos de la aleación de titanio - preparación de muestras metalográficas de titanio puro TA1 y aleación de titanio tc4

Prólogo

En los campos aeroespacial, biomédico y de fabricación, las aleaciones de titanio son conocidas como "metales espaciales" y "metales marinos" debido a su relación resistencia - peso, excelente resistencia a la corrosión y biocompatibilidad. Las propiedades macroscópicas del material están arraigadas en su microestructura, y revelar con precisión la microestructura del titanio puro TA1 y la aleación de titanio tc4 es la clave para evaluar la calidad de su proceso y predecir las propiedades de servicio. En este número, analizaremos en profundidad los desafíos y soluciones de estos dos tipos de materiales típicos de titanio en la preparación de muestras metalográficas.

Dificultades en la preparación

La dificultad de la preparación metalográfica del titanio y sus aleaciones radica en la "personalidad" física y química especial del material en sí.

Alta plasticidad:Es fácil producir capas de deformación graves, gemelos y fenómenos de "adhesión" durante el proceso de molienda mecánica, encubriendo el tejido real.

Mala conductividad térmica:Solo una quinta parte del calor generado por la molienda y el pulido del acero no es fácil de emitir, lo que puede causar fácilmente sobrecalentamiento local, causar cambios organizativos o profundizar la capa deformada.

Estas características requieren que el proceso de preparación de muestras abandone el "plan general" y pase al refinamiento y la personalización.

Preparación de muestras de titanio puro TA1

Como titanio puro industrial, el objetivo central de su Observación metalográfica es obtener una estructura matricial pura sin gemelos, sin arañazos y límites de grano claros, sentando las bases para la calificación del tamaño de grano. Por lo tanto, para esta muestra, hemos desarrollado las siguientes soluciones.

Molienda y lanzamiento:

adoptarPulido gradual por descompresión. reducir la carga paso a paso (por ejemplo, de 20n a 1n) desde el molino grueso hasta el pulido fino, y cooperar con el pulido de suspensión de diamante grueso a fino con suspensión final de sílice, reduciendo la deformación mecánica al mismo tiempo que el pulido de alta eficiencia.

“Pulido alternativo - grabado - pulido"Ciclo. La disolución leve de la capa deformada superficial a través de la erosión química y la eliminación de los productos de reacción con el pulido fino de carga extremadamente ligera pueden eliminar eficazmente las líneas residuales de gemelo y dislocación y revelar los límites reales del grano.

Observación microscópica:

Como se muestra en la figura, las muestras TA1 preparadas por el proceso optimizado tienen granos planos y los arañazos desaparecen en el campo abierto; Bajo la luz polarizada, utilizando la heterogeneidad del titanio, el contraste del grano es significativo y el límite del grano es claro, lo que proporciona una buena base para la medición precisa.

Campo abierto de la muestra 100 veces

Campo abierto de la muestra 200 veces

La muestra tiene una polarización de 100 veces.

La muestra tiene una polarización de 200 veces.

Preparación de muestras de aleación de titanio tc4

Como aleación de titanio alfa + beta de dos fases ampliamente utilizada, el análisis metalográfico de tc4 (ti - 6al - 4v) debe satisfacerse al mismo tiempo: distinguir claramente la fase Alfa primaria del mismo eje, transformar la matriz beta y observar la evolución de la estructura en el área de soldadura.

Molienda y lanzamiento:

También se utiliza un proceso de molienda y pulido automático refinado para preparar una superficie plana y sin perturbaciones para la observación de la corrosión. De acuerdo con las características de la alta dureza de tc4, es necesario ajustar la secuencia y el tiempo de los medios de molienda y pulido.

Corrosión:

SelecciónReactivos KrollCorroer. Al controlar con precisión el tiempo, la fase beta se corroe un poco más profundamente, lo que contrasta fuertemente con la fase Alfa blanca brillante bajo el campo brillante.

Observación microscópica:

Campo brillante: se utiliza para observar la apariencia, el tamaño y la distribución de alfa.

Polarización: para algunas orientaciones de racimo de fase alfa, la polarización puede mostrar un hermoso contraste de color, mostrando más intuitivamente la orientación y textura del grano.

Aleación de titanio tc4 campo brillante 100 veces

Aleación de titanio tc4 campo brillante + polarización 200

Aleación de titanio tc4 campo brillante 500 veces

Después de que la aleación de titanio tc4 fue corroída por el reactivo kroll, la fase alfa (blanca brillante) y la estructura de transformación beta (oscura) bajo el campo brillante fueron claramente contrastadas; Bajo la luz polarizada, la Organización es rica en color y la orientación es clara.

Resumen

1. el titanio puro tiene una textura suave, un gran factor de fricción y una baja conductividad térmica, y es propenso a gemelos deformados y capas de Unión al moler, lo que conduce a la ilusión de la microestructura y oculta la estructura real;

2. después de eliminar completamente los arañazos en la superficie del titanio puro, también habrá dislocaciones de gemelos y floculación negra dentro del cristal, que pueden eliminar eficazmente el flujo de gemelos y metales mediante pulido alternativo - grabado - pulido y aumento del tiempo de pulido fino;

3. al erosionar, se puede obtener un límite de grano más limpio y una morfología intracristalina mediante el método de limpieza por inmersión.

4. después de moler y pulir las muestras de aleación de titanio, se pueden observar límites de grano obvios bajo luz polarizada; Aunque la soldadura no es fácil de observar después de la corrosión, la diferencia de tamaño del grano entre la izquierda y la derecha de la soldadura es más obvia, el tamaño promedio del grano en el lado izquierdo es más pequeño, y también se puede observar una metalografía de color obvia bajo luz polarizada.