专利名称：钛材及钛合金化学分析样品的制备方法及制备装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及冶金行业化学分析样品的制备领域，特别涉及钛材及钛合金 化学分析样品的制备方法。
背景技术：
钛材及钛合金材料具有许多优良性能。纯钛是银白色的金属，其密度为
4.54g/cm3，比钢轻43% ，比久负盛名的轻金属镁稍重一些，而机械强度却 与钢相差不多，比铝大两倍，比镁大五倍。钛耐高温，熔点1942K，比黄金 高近1000K,比钢高近500K。钛合金更具有比强度高、热强性好的优点。钛 合金密度小、重量轻，但其比强度却大于超高强度钢。钛合金的热稳定性好， 在300- 500。C条件下，其强度约比铝合金高10倍。由于其优良的性能，钛 材及钛合金材料在航空航天、医学等领域应用广泛。
钛材及钛合金材料的性质与其化学成分(纯度、杂质情况等)有着极其 密切的关系。因此，需要对制造出来的钛材及钛合金材料取样进行化学分析， 以评价其化学成分是否符合要求。
通常，在取样部位采用钻取或车削的方式制备样品，所得到的样品为屑 状。但是，屑状的钛材及钛合金材料容易被氧化，造成样品污染。粉末钛甚 至在空气中可引起自燃，存在安全隐患。
而且，温度增加时钛的活性迅速增加，特别是在高温下钛可与许多物质 发生剧烈反应。因此在制备样品时，由于切削引起的高温，钛材及钛合金材 料易与刀具材料起反应，从而对样品造成污染。再加上钛的导热性差，使切 削热聚积于刀具附近的小面积区域内不易散发，不仅加速刀具磨损，而且也 易造成样品污染。
因此，在制取钛材及钛合金化学分析样品时，为了防止样品污染，对钻 头、加工条件等有严格的要求，以保证化学分析的准确性。专利查新结果表 明，目前还没有专门针对钛材及钛合金化学分析样品制备方面的专利。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而提出的，本发明的目的在于提供一种防止 样品污染的钛材及钛合金化学分析样品的制备方法及制备装置。
本发明的目的还在于提供一种可以安全地制备样品的钛材及钛合金化学 分析样品的制备方法及制备装置。
本发明的目的还在于提供一种可以减小钻头磨损的钛材及钛合金化学分 析样品的制备方法及制备装置。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是
利用以一定转速旋转的钻头在欲取样品的钛材及钛合金上钻取样品，并 对欲取样品的钛材及钛合金喷吹保护气体。
通过喷吹保护气体，对样品实施降温并防止样品的氧化和污染。 优选地，钻头的转速控制在80 ~ 120转/分。
如果采用的转速过快，会导致发热过大，样品温度高，加大样品的氧化 程度，同时也加快钻头磨损；如转速太低，制样效率也低，且容易打滑。经 过试验，转速设定在以上范围比较合适。
在钻取的过程中周期性地从取样区退出钻头，清理和收集屑样。这样， 还可避免产生加工硬化，防止样品与刀具粘结。
优选地，所述保护气体可以是氩气等惰性气体或氮气。
优选地，所述保护气体的压力控制在0.1~0.2MPa,喷吹保护气体的喷 嘴距钻取点距离为100~200mm，并且从侧上方45。C角往下对钻取点喷吹气 体。
如果压力过高，气流速度太快时，容易将钻取的屑样吹走。压力太低， 气流速度太小，不利于降温和在钻样区形成持续的气体保护区。
喷嘴与钻取点距离太近会影响操作，如换钻头、收集样品等；距离太远， 则需加大喷吹压力，会增加气体消耗，而且气流不集中，降低冷却和保护效 果。由侧上方45。C角往下喷吹气体，有利于钻样区的散热和形成相对宽和稳 定的气体保护区。
优选地，将处于低温状态的保护气体喷吹到钻取点处。低温的保护气体 可以更加有效地降低钻取点处的温度，防止样品的污染及钻头的磨损。
本发明的钛材及钛合金化学分析样品的制备装置，包括钻床，该钻床具 有用于放置钛材及钛合金的水平工作台，在该水平工作台的一侧设置保护气体喷吹单元，以用于向钛材及钛合金材料喷吹保护气体。
所述保护气体喷吹单元包括喷气管、用于支持所述喷气管的喷气管支架， 所述喷气管 一端连接到高压保护气体源，其另 一端形成为水平向下的倾斜部，
在倾斜部末端形成喷嘴。所述喷嘴与钻取点保持100-200mm距离，所述倾 斜部向下倾冻+45°C。
本发明利用常用的钻床，配合高压保护气体喷吹实施降温和气体保护， 很好地解决了钛材和钛合金化学分析样品制备困难、样品易污染的问题，具 有操作简单、经济实用和制样效果好的特点，所制备的样品具有金属光泽、 氧化程度小、颗粒大小均匀，能满足化学分析的要求和需要。而且，由于有 效防止氧化，消除了安全隐患。同时，由于可减小钻头的磨损，有利于降低 检测成本。
图1为本发明的钛材及钛合金化学分析样品的制备装置的示意图。 其中，l是钻床，2是钻头，3是钛材及钛合金材料，4是水平工作台，5 是喷气管，6是喷气管支架。
具体实施方式
以下，参照附图来详细说明本发明的实施例。
图1示出根据本发明制备钛材及钛合金化学分析样品时所使用的装置。 本发明的钛材及钛合金化学分析样品的制备装置，包括钻床1。钻床1使用 常用的台式钻床，钻头2选用常用的硬质合金钻头。钻床l具有水平工作台 4,需要制取样品的钛材及钛合金材料3固定在该水平工作台4上。在水平工 作台4的一侧设置保护气体喷吹单元，以用于向钛材及钛合金材料喷吹保护 气体。保护气体喷吹单元可以包括喷气管5，该喷气管5由喷气管支架6支 持。喷气管5—端连接到高压保护气体源(图中省略)，另一端形成水平向下 的倾斜部，在倾斜部末端形成喷嘴。喷嘴与钻取点保持100-200mm距离， 喷气管5末端的倾斜部向下倾斜45'C。
下面说明本发明的钛材及钛合金化学分析样品 制备方法的具体步骤。 (1 )选用0>12的YG8硬质合金钻头，用砂轮机将其刀口修磨锋利，磨 后的角度略小于初始角度。钻头直径的选取也可根据所制样品的尺寸进行相应调整。
(2)将喷气管5连接至高压保护气体源(高压气瓶或管道)。将高压保 护气体(例如，常温状态下的氮气、纯度> 99.95%)的压力调整为0.1 ~ 0.2MPa 。
(3 )将需要制取样品的钛材及钛合金固定在水平工作台上，并保持钻取 面与钻头垂直。
(4)设定钻头转速为80~120转/分，启动钻床，开始钻样。在钻样过 程中周期性地从取样区退出钻头，清理和收集屑样。在钻取样品的过程中， 通过喷气管5持续向钛材及钛合金，尤其是向钻取点喷吹高压保护气体。所 述保护气体是不与钛材及钛合金发生反应的气体，用于在钻取点处形成气体 保护区，防止样品与空气中的氧气接触。
虽然上述实施例中保护气体采用了氮气，但是还可以采用惰性气体等不 与钛材及钛合金发生反应的气体。
进一步地，可以控制所述保护气体的温度，以有效地降低钻取点处的温 度。即，将处于低温状态的保护气体喷吹到钻取点处。由此，冷却钻头和钛 材及钛合金材料，防止在钻取点处产生高温，有效地防止钛材及钛合金材料 与刀具材料起反应，防止钻头磨损。
权利要求
1、一种钛材及钛合金化学分析样品的制备方法，其特征在于，利用以一定转速旋转的钻头在欲取样品的钛材及钛合金上钻取样品，并对欲取样品的钛材及钛合金喷吹保护气体。
2、 根据权利要求1所述的钛材及钛合金化学分析样品的制备方法，其特 征在于，所述钻头的转速控制在80~120转/分。
3、 根据权利要求1所述的钛材及钛合金化学分析样品的制备方法，其特 征在于，所述保护气体是惰性气体或氮气。
4、 根据权利要求1所述的钛材及钛合金化学分析样品的制备方法，其特 征在于，所述保护气体的压力控制在0.1 0.2MPa，喷吹保护气体的喷嘴距钻 取点距离为100 - 200mm，并且从侧上方45。C角往下对钻取点喷吹气体。
5、 根据权利要求1所述的钛材及钛合金化学分析样品的制备方法，其特 征在于，将处于低温状态的所述保护气体喷吹到钻取点处。
6、 一种钛材及钛合金化学分析样品的制备装置，其特征在于，包括钻床， 该钻床具有用于放置钛材及钛合金的水平工作台，在该水平工作台的一侧设 置保护气体喷吹单元，以用于向钛材及钛合金喷吹保护气体。
7、 根据权利要求6所述的钛材及钬合金化学分析样品的制备装置，其特 征在于，所述保护气体喷吹单元包括喷气管、用于支持所述喷气管的喷气管 支架，所述喷气管一端连接到高压保护气体源，其另一端形成为水平向下的 倾斜部，在倾斜部末端形成喷嘴。
8、 根据权利要求7所述的钛材及钛合金化学分析样品的制备装置，其特 征在于，所述喷嘴与钻取点保持100 200mm距离，所迷倾斜部向下倾斜45 。C。
全文摘要
本发明公开一种钛材及钛合金化学分析样品的制备方法及制备装置。本发明利用以一定转速旋转的钻头在欲取样品的钛材及钛合金上钻取样品，并对欲取样品的钛材及钛合金喷吹保护气体以防止样品被污染。
文档编号G01N1/28GK101608983SQ20091015114
公开日2009年12月23日 申请日期2009年7月23日 优先权日2009年7月23日
发明者付晓林 申请人:攀枝花新钢钒股份有限公司;攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司;攀钢集团研究院有限公司