一种用于铸造高温合金蠕变程度的显微检测方法与流程

本发明涉及一种用于铸造高温合金蠕变程度的显微检测方法，适用于铸造高温合金，是检测铸造高温合金在长时使用后蠕变程度的显微方法。

背景技术：

蠕变是高温下金属力学行为的一个重要特点，是金属在长时间的恒温、恒载荷作用下缓慢的产生塑性变形的现象。航空发动机用涡轮叶片、导向叶片等零件，多数为高温合金材料，长时间在高温、离心力作用下使用，易产生蠕变损伤，进而影响零件使用寿命。目前并没有铸造高温合金材料蠕变损伤的判定方法，针对在高温下长期使用的零件，无法明确其显微组织状态，对其是否能继续正常使用，存在一定风险。因此该方法能对零件组织状态的准确判定，进而能对零件使用寿命做出相对准确的预估，不但能避免成本浪费，还能提前预防由于零件蠕变损伤而造成更大的故障失效，具有较高的推广价值和市场前景。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于铸造高温合金蠕变程度的显微检测方法。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种用于铸造高温合金蠕变程度的显微检测方法，包括以下步骤：

1)试样的制备

在待检样品中随机抽取若干，切割成大小合适的试样，将切割后的试样用超声波清洗去除表面油污后，再进行镶嵌，镶嵌后的试样采用自动研磨抛光或手工研磨抛光的方式处理试样，抛光完成的样品表面应光亮、无划痕、不倒圆、无拽尾，然后用水清洗、酒精冲洗、吹干；

将抛光完成的试样，一半通过20％高氟酸酒精溶液电解腐蚀，用于显微观察蠕变空洞及微裂纹；另一半通过10％磷酸水溶液电解腐蚀，用于显微观察γ′相；

2)检测方法

201)变空洞及微裂纹采用光学金相显微镜进行检测；首先观察试样，发现黑色点状和线性显示后，再观察判定显示是否为蠕变空洞及微裂纹；蠕变空洞及微裂纹沿碳化物或共晶相与基体相界边缘张开；

202)γ′相筏化采用光学金相显微镜进行检测，观察γ′相是否沿同一取向长大，如果是，表明γ′相筏化。

本发明进一步的改进在于，步骤1)中，将切割后的试样用超声波清洗5min～10min。

本发明进一步的改进在于，步骤1)中，20％高氟酸酒精溶液电解腐蚀时，电流10a，时间10秒电解腐蚀。

本发明进一步的改进在于，步骤201)中，首先在x200倍金相显微镜下观察试样，发现黑色点状和线性显示后，在x500倍～x1000倍下观察判定显示是否为蠕变空洞及微裂纹。

本发明进一步的改进在于，步骤202)中，在x500倍～x1000倍下观察γ′相是否沿同一取向长大。

本发明进一步的改进在于，还包括步骤3)级别分类，将蠕变空洞及微裂纹、γ′相筏化按轻微、中等及严重三种程度分类。

本发明进一步的改进在于，具体分类如下：

a)轻微程度的蠕变空洞及微裂纹；

b)中等程度的蠕变空洞及微裂纹；

c)严重程度的蠕变空洞及微裂纹；

d)轻微程度的γ′相筏化；

e)中等程度的γ′相筏化；

f)严重程度的γ′相筏化。

本发明具有如下有益的技术效果：

本发明可用于所有铸造高温合金材料，适用范围较广。目前并无铸造高温合金蠕变损伤程度的显微检测方法，该方法填补了此方面的空白，能对零件组织状态做出准确的判定，进而能对零件使用寿命做出相对准确的预估，有效避免成本浪费，同时提前预防由于零件蠕变损伤而造成更大的故障失效，降低使用风险，具有较高的推广价值和市场前景。

本发明用于铸造高温合金蠕变损伤程度的判定，并对零件使用寿命做出相对准确的预估。本发明通过上述实验步骤操作，对零件蠕变损伤程度进行判定，预估使用寿命，以采取相应措施。

附图说明

图1和图2分别为黑色点状和线性显示图。

图3和图4分别为蠕变空洞及微裂纹图。

图5为γ′相正常显微形貌图。

图6为γ′相筏化显微形貌图。

图7为轻微程度的蠕变空洞及微裂纹图。

图8为中等程度的蠕变空洞及微裂纹图。

图9为严重程度的蠕变空洞及微裂纹图。

图10为γ′正常显微形貌图。

图11为轻微程度的γ′相筏化图。

图12为中等程度的γ′相筏化图。

图13为严重程度的γ′相筏化图。

图14为蠕变空洞图。

图15为微裂纹图。

图16为γ′相筏化图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明做出进一步的说明。

本发明提供的一种用于铸造高温合金蠕变程度的显微检测方法，包括以下步骤：

1)试样的制备

在待检样品中随机抽取6件，切成大小合适的试样，一般采用带冷却装置且切割热影响区较小的方式切割试样，切割后热影响区应完全去除，切割后的剖面应与待检测面垂直。

将切割后的试样用超声波清洗5min～10min，去除表面油污后，再进行镶嵌，试样检测边尽量放在镶嵌模子中心位置，以保证检测边完整，避免倒圆。

镶嵌后的试样采用自动研磨抛光或手工研磨抛光的方式处理试样，磨抛时应注意保护检测边的完整性，避免倒圆。抛光完成的样品表面应光亮、无划痕、不倒圆、无拽尾，然后用水清洗、酒精冲洗、吹干。

将抛光完成的试样，3件通过20％高氟酸酒精溶液电解腐蚀，电流10a，时间10秒电解腐蚀，用于显微观察蠕变空洞及微裂纹；另3件通过10％磷酸水溶液电解腐蚀，用于显微观察γ′相。

101)手工研磨抛光

推荐使用金相试样预磨机，采用p120、p320、p600、p1000或p1200砂纸研磨，每次研磨应完全去除切割及上一道研磨损伤，用水润滑，且研磨后用水冲洗干净；然后使用金相试样抛光机，在短绒布上先后用5μm、2.5μm的金刚石抛光膏或同等粒度的其他抛光材料对试样进行最后抛光，抛光中加水润滑，然后用水冲洗、用酒精冲洗后吹干。

102)自动研磨抛光

将镶嵌试样对称装夹在试样夹持盘上，用压衡器校平、夹紧，确保磨削面在同一水平面；使用自动研磨抛光机，制样参数可参考标准astme3，制备时应注意砂纸转盘和试样夹持盘同向旋转、每次研磨更换砂纸时用水冲洗研磨盘脱落砂粒、抛光布选用无毛布；制备完成后，用水冲洗、酒精冲洗后吹干。

2)检测方法

201)变空洞及微裂纹采用光学金相显微镜进行检测。在x200倍金相显微镜下观察试样，发现如图1和图2所示黑色点状和线性显示后，在x500倍～x1000倍下观察判定显示是否为蠕变空洞及微裂纹。蠕变空洞及微裂纹沿碳化物或共晶相与基体相界边缘张开，如图3和图4所示。

202)γ′相筏化采用光学金相显微镜进行检测。在x500倍～x1000倍下观察γ′相是否沿同一取向长大，如图5、图6所示。图6表明γ′相筏化。

3)级别分类

将蠕变空洞及微裂纹、γ′相筏化按轻微、中等及严重三种程度分类。

a)轻微程度的蠕变空洞及微裂纹，如图7所示。

b)中等程度的蠕变空洞及微裂纹，如图8所示。

c)严重程度的蠕变空洞及微裂纹，如图9所示。

γ′相正常显微形貌如图10所示。

d)轻微程度的γ′相筏化，如图11所示。

e)中等程度的γ′相筏化，如图12所示。

f)严重程度的γ′相筏化，如图13所示。

实施例

以dz125定向铸造高温合金材料的涡轮叶片使用后，蠕变损伤程度判定为例，其具体实施步骤如下：

(1)制备试样

抽取6件叶片，切成大小合适的试样，用超声波清洗10min，将试样检测边放在镶嵌模子的中心位置进行镶嵌。

镶嵌后的试样采用手工研磨抛光的方式，分别进行p120、p320、p600和p1200的砂纸研磨，试样用水冲洗干净；然后使用金相试样抛光机，在短绒布上先后用5μm、2.5μm的金刚石抛光膏对试样进行最后抛光，最后用水冲洗、用酒精冲洗后吹干。

将抛光完成的试样，3件通过20％高氟酸酒精溶液电解腐蚀，电流10a，时间10秒电解腐蚀，用于显微观察蠕变空洞及微裂纹；另3件通过10％磷酸水溶液电解腐蚀，用于显微观察γ′相。

(2)检测

光学显微镜观察，试样存在蠕变空洞及微裂纹，如图14和图15所示。

光学显微镜观察，试样γ′相筏化，如图16所示。

(3)分类

经检查，受检涡轮叶片发现严重程度的蠕变空洞、微裂纹及γ′相筏化。

根据涡轮叶片相关标准要求，存在超过轻微程度的蠕变空洞、微裂纹及γ′相筏化，需更换叶片。