一种检验β钛合金低倍组织及缺陷的方法与流程

本发明属于金属材料检验技术领域，具体涉及一种检验β钛合金低倍组织及缺陷的方法。

技术背景

钛及钛合金具有强度高，密度小，弹性模量约是钢的一半，热膨胀系数低，无磁性，热导率低，耐腐蚀、对环境无污染等一系列的优点，使得钛合金不但大量应用于航空、航天、舰船、兵器以及化学工业等领域。钛和钛合金半成品和零件的低倍组织观察是其金相研究中必须又极为重要的阶段。钛和钛合金半成品和零件的低倍组织观察是确保钛合金构件安全使用的重要方面。

钛及钛合金的低倍组织及缺陷检验所采用的酸腐蚀试验是宏观组织检验的一个试验方法，由于供宏观检验用的试样面积较大，操作技术及所需要的检验设备相对简单，能够迅速全面反映出被检材料或产品的质量，因此，酸腐蚀试验是金属材料检验、材料科研生产及失效分析等工作中被普遍采用的重要手段。

目前我国针对α-β钛合金的高低倍组织及缺陷的检验方法是GB/T5168-2008《α-β钛合金高低倍组织检验方法》。该方法可以检验出变形后的两相钛合金的加工流线及两相钛合金成品中的缺陷如气孔、裂纹、夹杂、分层、偏析及粗晶组织，暴露宏观不均匀性和确定其性质。针对β钛合金低倍组织的观察方法没有相关的国家标准，大部分科研及生产单位根据两相钛合金低倍组织的观察方法对其进行观察。对完全β钛合金采用两相钛合金低倍的腐蚀方法尚能够观察到其低倍组织，对于可热处理强化的近β钛合金和亚稳β钛合金在腐蚀时低倍组织会因为有大量的次生α相被腐蚀产生黑色的组织，导致钛合金的低倍组织特征无法观察和确定。找到一种新的钛合金低倍组织检验方法，能够使得β钛合金的加工流线及组织缺陷能够直观的显示出来迫在眉睫。

技术实现要素：

本发明针对β钛合金低倍组织检验方法的不足，提供了一种检验β钛合金低倍组织及缺陷的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)选择需要检测的部位取样加工，去除表面变形区、热影响区和油污；

(2)配制混合酸腐蚀剂，所述混合酸中硝酸体积分数为80-90％，氢氟酸体积分数为10-20％；

(3)加工好的试样放入混合酸腐蚀剂中浸蚀30-120s，取出迅速用水高速冲刷，10s内去除试样表面的腐蚀溶液和腐蚀产物并洗净吹干，即可进行试样低倍组织及缺陷的检验。

步骤(1)中试样加工后的表面粗糙度不大于0.8μm。

本发明的优点在于：用特定的腐蚀法腐蚀试样并冲洗后，观察构件表面显示的低倍组织和缺陷，能够直观的观察到构件的加工流线和可能存在的宏观缺陷，比采用GB/T5168-2008中方法能够更加清晰地显示β钛合金的低倍组织及缺陷。该方法能够在钛合金材料检验，材料科研及失效分析等领域得到应用。

附图说明

图1为Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.25Si锻件低倍组织；

图2为Ti-6Cr-5Mo-5V-4Al锻件低倍组织；

图3为Ti-6Cr-5Mo-5V-4Al锻件低倍组织；

图4为GB/T5168-2008方法获得的β合金锻件低倍组织。

具体实施方式

本发明提供了一种检验β钛合金低倍组织及缺陷的方法，下面结合实施例对本发明作进一步说明，但是实施例并非对本发明的限制。

实施例1

对Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.25Si锻造后的合金锻件经固溶时效处理后进行低倍组织观察，采用线切割的方法切去所要观察的截面，用80#水砂纸打磨掉表面线切割后的痕迹，分别用200#，400#，600#，1500#水砂纸去除表面划痕，表面粗糙度不大于0.8μm。采用化学纯硝酸的体积分数为90％和化学纯氢氟酸的体积分数为10％混合制备混合酸腐蚀剂。将混合酸腐蚀剂放于大于观察截面的塑料容器内进行腐蚀，腐蚀时间为120s，腐蚀结束后放于流动的水中5s内去除腐蚀液，对低倍组织进行观察，该合金的低倍组织见图1，该低倍组织可以用来观察锻件的加工流线清晰和加工缺陷并确定其性质。

实施例2

对Ti-6Cr-5Mo-5V-4Al锻造后的合金锻件经固溶时效处理后进行低倍组织观察，采用线切割的方法切去所要观察的截面，用80#水砂纸打磨掉表面线切割后的痕迹，分别用200#，400#，600#，1500#水砂纸去除表面划痕，表面粗糙度不大于0.8μm。采用化学纯硝酸的体积分数为85％和化学纯氢氟酸的体积分数为15％混合制备混合酸腐蚀剂。将混合酸腐蚀剂放于大于观察截面的塑料容器内进行腐蚀，腐蚀时间为60s，腐蚀结束后放于流动的水中8s内去除腐蚀液，对低倍组织进行观察，该合金的低倍组织见图2，该低倍组织可以用来观察锻件的加工流线清晰和加工缺陷并确定其性质。

实施例3

对Ti-3.5Al-10Mo-8V-1Fe锻造后的合金锻件经固溶时效处理后进行低倍组织观察，采用线切割的方法切去所要观察的截面，用80#水砂纸打磨掉表面线切割后的痕迹，分别用200#，400#，600#，1500#水砂纸去除表面划痕，表面粗糙度不大于0.8μm。采用化学纯硝酸的体积分数为80％和化学纯氢氟酸的体积分数为20％混合制备混合酸腐蚀剂。将混合酸腐蚀剂放于大于观察截面的塑料容器内进行腐蚀，腐蚀时间为30s，腐蚀结束后放于流动的水中10s内去除腐蚀液，对低倍组织进行观察，该合金的低倍组织见图3，该低倍组织可以用来观察锻件的加工流线清晰和加工缺陷并确定其性质。

采用GB/T5168-2008的方法进行低倍组织观察时的β合金锻件的低倍组织见图4。从图4来看，该锻件组织低倍组织为黑色，加工流线及加工缺陷不容易观察到，GB/T5168-2008中的方法对β合金观察存在弊端，本发明中的低倍组织观察方法更具有创新性和实用性。