【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金相样品制备，尤其是涉及一种清晰显示宽裂纹附近组织形貌的钛合金试样制备方法。
技术介绍
1、钛合金在航空航天领域具有广泛应用。钛合金在服役过程中，由于受到疲劳交变载荷的作用，进而导致材料出现裂纹甚至断裂，影响服役安全。在循环加载条件下，钛合金在失稳扩展前都会经历一段裂纹稳态扩展区。因此观察裂纹扩展路径、分析裂纹扩展机制、研究变形机理以及分析合金组织结构与力学性能之间的关系，从而进一步通过调整合金成分与组织结构来提升材料性能和服役能力，具有十分重要的意义。
2、疲劳裂纹扩展按照应力强度因子的不同可以分为：近门槛区、paris区及高速扩展区。疲劳加载过程中，paris区及高速扩展区由于应力强度因子较大，疲劳裂纹宽度在2μm～15μm，若按照常规的金相制备方法，磨制、抛光及腐蚀处理过程中，裂纹缝隙深处会有很多杂质及水分残留，导致后续金相组织观察时，水和腐蚀液不断从缝隙处渗出，并聚集在裂纹附近，覆盖了裂纹边缘的组织形貌，影响试样观察，无法准确判断裂纹产生的原因。
3、例如中国专利技术专利《一种金相试样制备方法》(申请号201910032548.7)，通过清洗、静置、腐蚀、吹干、清洗、静置、吹干的过程对金相试样进行处理，得到裂纹缺陷边缘不存在水和腐蚀液聚集的金相试样。该技术对于paris区及高速扩展区的疲劳裂纹处理效果不佳，由于paris区及高速扩展区的疲劳裂纹更宽更深，在处理完成后裂纹深处累积的杂质和水分会随着时间不断从裂纹缝隙中渗出，不能保证样品裂纹附近区域长时间存放后仍处于洁净状态，进而影响后续
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种清晰显示宽裂纹附近组织形貌的钛合金试样制备方法。该方法通过对于腐蚀酸洗后的钛合金试样裂纹进行多次热水冲刷，再采用无水乙醇清洗后吹干，针对宽度为2μm～15μm裂纹裂隙更深的情况，将裂隙最深处累积的杂质和水分清除，避免处理后的钛合金样品经过长期存放出现杂质或水分渗出，最后通过沾有无水乙醇的棉签擦拭裂纹周围区域，使裂纹附近组织形貌清晰无水渍，解决了处理后的钛合金试样放置时间较长，裂纹周围出现杂质和水渍影响后续表征的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种清晰显示宽裂纹附近组织形貌的钛合金试样制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
3、步骤一、依次采用150#、800#、1000#和2000#的金相砂纸对裂纹宽度为2μm～15μm的钛合金试样进行打磨；
4、步骤二、对步骤一中打磨后的钛合金试样采用无水乙醇为介质进行超声波清洗，超声波清洗完成后浸没于另一盛有无水乙醇的容器中静置；
5、步骤三、对步骤二中静置完成的钛合金试样进行机械抛光，先采用3.5μm金刚石为抛光剂进行粗抛，然后采用纯净水为抛光剂进行精抛；
6、步骤四、对步骤三中精抛后的钛合金试样采用无水乙醇为介质进行超声波清洗，超声波清洗完成后浸没于另一盛有无水乙醇的容器中静置；
7、步骤五、对步骤四中静置完成的钛合金试样放入腐蚀液中进行腐蚀，然后采用无水乙醇清洗后吹干；
8、步骤六、对步骤五中吹干后的钛合金试样放入酸洗液中进行酸洗，然后采用无水乙醇清洗后吹干；
9、步骤七、对步骤六中吹干后的钛合金试样的裂纹进行热水冲刷，然后采用无水乙醇清洗后吹干；
10、步骤八、对步骤七中吹干后的钛合金试样上的裂纹周围区域用沾有无水乙醇的棉签进行擦拭，得到用于观察的钛合金试样。
11、本专利技术通过对钛合金试样进行打磨、清洗、抛光、清洗、腐蚀、酸洗、热水冲刷以及擦拭的处理，得到能够清晰显示宽裂纹附近组织形貌的钛合金试样，长时间存放后裂纹附近仍无杂质或水渍出现。
12、上述的一种清晰显示宽裂纹附近组织形貌的钛合金试样制备方法，其特征在于，步骤一中所述打磨总时长为300s～500s。
13、本专利技术的打磨总时长设置为300s～500s能够有效去除钛合金表面影响观测的较大缺陷，打磨总时长小于300s时缺陷未去除，打磨总时长大于500s时影响裂纹形态表征。
14、上述的一种清晰显示宽裂纹附近组织形貌的钛合金试样制备方法，其特征在于，步骤二和步骤四中所述超声波清洗及静置过程中钛合金试样裂纹面均向下放置，超声波清洗时长为60s～80s，步骤二和步骤四中所述静置时长为2min～3min。
15、本专利技术在超声波清洗及静置钛合金试样过程中，采用无水乙醇为介质，同时将钛合金试样裂纹面向下放置，更利于钛合金试样在打磨或抛光过程中进入裂纹中的钛合金屑、水或抛光液的去除。
16、上述的一种清晰显示宽裂纹附近组织形貌的钛合金试样制备方法，其特征在于，步骤三中所述机械抛光采用抛光机进行，所述粗抛工艺参数为：抛光转速为1200r/min～1500r/min，抛光时长为100s～200s，所述精抛工艺参数为：抛光转速为800r/min～1000r/min，抛光时长为150s～250s。
17、本专利技术粗抛总时长设置为100s～200s，能够去除打磨过程中钛合金表面划痕等影响钛合金组织形貌的因素，粗抛总时长小于100s时仍存在划痕等缺陷，粗抛总时长大于200s时裂纹附近组织容易凹陷影响裂纹形态表征。精抛总时长设置为150s～250s能够去除粗抛过程中出现的细小划痕，精抛总时长小于150s时仍存在细小划痕，精抛总时长大于250s时裂纹深处容易积累较多杂质和水渍。
18、上述的一种清晰显示宽裂纹附近组织形貌的钛合金试样制备方法，其特征在于，步骤五中所述腐蚀液由质量分数为40％的氢氟酸、质量分数为65％～68％的硝酸及水按照1:3:8的体积比混合配制而成，所述腐蚀时长为3s～6s。
19、上述的一种清晰显示宽裂纹附近组织形貌的钛合金试样制备方法，其特征在于，步骤六中所述酸洗液由质量分数为65％～68％的硝酸和水按照1:1的体积比混合配制而成，所述酸洗时长为5s～8s。
20、本专利技术在对钛合金试样进行腐蚀后进行酸洗，用于去除裂纹表面的腐蚀液，保证裂纹表面清洁。
21、上述的一种清晰显示宽裂纹附近组织形貌的钛合金试样制备方法，其特征在于，步骤七中所述热水冲刷为沿着裂纹扩展方向冲刷，所述热水冲刷参数为：热水温度100℃，冲刷次数3～5次。
22、本专利技术通过对钛合金试样的裂纹进行冲刷，能够深入裂隙深处清洁，进一步将杂质、腐蚀液及酸洗液等完全清理，防止钛合金试样长期存放过程中渗出杂质或液体，影响后续观测。
23、上述的一种清晰显示宽裂纹附近组织形貌的钛合金试样制备方法，其特征在于，步骤五至步骤七中所述超声波清洗时长为30s～60s，所述吹干时热风温度为70℃～80℃。
24、上述的一种清晰显示宽裂纹附近组织形貌的钛合金试样制备方法，其特征在于，步骤八中所述擦拭为沿着裂纹扩展方向进行擦拭，擦拭次数为1～2次。
25、本专利技术通过对裂纹周围本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种清晰显示宽裂纹附近组织形貌的钛合金试样制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种清晰显示宽裂纹附近组织形貌的钛合金试样制备方法，其特征在于，步骤一中所述打磨总时长为300s～500s。
3.根据权利要求1所述的一种清晰显示宽裂纹附近组织形貌的钛合金试样制备方法，其特征在于，步骤二和步骤四中所述超声波清洗及静置过程中钛合金试样裂纹面均向下放置，超声波清洗时长均为60s～80s，步骤二和步骤四中所述静置时长均为2min～3min。
4.根据权利要求1所述的一种清晰显示宽裂纹附近组织形貌的钛合金试样制备方法，其特征在于，步骤三中所述机械抛光采用抛光机进行，所述粗抛工艺参数为：抛光转速为1200r/min～1500r/min，抛光时长为100s～200s，所述精抛工艺参数为：抛光转速为800r/min～1000r/min，抛光时长为150s～250s。
5.根据权利要求1所述的一种清晰显示宽裂纹附近组织形貌的钛合金试样制备方法，其特征在于，步骤五中所述腐蚀液由质量分数为40％的氢氟酸、质量分数为65％～
6.根据权利要求1所述的一种清晰显示宽裂纹附近组织形貌的钛合金试样制备方法，其特征在于，步骤六中所述酸洗液由质量分数为65％～68％的硝酸和水按照1:1的体积比混合配制而成，所述酸洗时长为5s～8s。
7.根据权利要求1所述的一种清晰显示宽裂纹附近组织形貌的钛合金试样制备方法，其特征在于，步骤七中所述热水冲刷为沿着裂纹扩展方向冲刷，所述热水冲刷参数为：热水温度100℃，冲刷次数3～5次。
8.根据权利要求1所述的一种清晰显示宽裂纹附近组织形貌的钛合金试样制备方法，其特征在于，步骤五至步骤七中所述超声波清洗时长均为30s～60s，所述吹干时热风温度均为70℃～80℃。
9.根据权利要求1所述的一种清晰显示宽裂纹附近组织形貌的钛合金试样制备方法，其特征在于，步骤八中所述擦拭为沿着裂纹扩展方向进行擦拭，擦拭次数为1～2次。
...【技术特征摘要】
1.一种清晰显示宽裂纹附近组织形貌的钛合金试样制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种清晰显示宽裂纹附近组织形貌的钛合金试样制备方法，其特征在于，步骤一中所述打磨总时长为300s～500s。
3.根据权利要求1所述的一种清晰显示宽裂纹附近组织形貌的钛合金试样制备方法，其特征在于，步骤二和步骤四中所述超声波清洗及静置过程中钛合金试样裂纹面均向下放置，超声波清洗时长均为60s～80s，步骤二和步骤四中所述静置时长均为2min～3min。
4.根据权利要求1所述的一种清晰显示宽裂纹附近组织形貌的钛合金试样制备方法，其特征在于，步骤三中所述机械抛光采用抛光机进行，所述粗抛工艺参数为：抛光转速为1200r/min～1500r/min，抛光时长为100s～200s，所述精抛工艺参数为：抛光转速为800r/min～1000r/min，抛光时长为150s～250s。
5.根据权利要求1所述的一种清晰显示宽裂纹附近组织形貌的钛合金试样制备方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：王欢，辛社伟，郭萍，强菲，张磊，
申请(专利权)人：西北有色金属研究院，
类型：发明
国别省市：
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