티타늄 합금 미시적 세계 탐구 -- TA1 순수 티타늄과 TC4 티타늄 합금 금상 견본

서문

항공우주, 생물의료 및 제조 분야에서 티타늄합금은 강도 중량비, 우수한 내부식성과 생물 상용성 때문에"우주 금속"과"해양 금속"으로 불린다.재료의 거시적 성능은 그 미시적 조직에 뿌리를 두고 있으며, TA1 순수 티타늄과 TC4 티타늄 합금의 현미경 구조를 정확하게 밝혀내는 것이 그 공정의 질을 평가하고 취역 성능을 예측하는 관건이다.이번 호에서 우리는 이 두 종류의 전형적인 티타늄 재료가 금상 견본에서 도전과 해결 방안을 깊이 해석할 것이다.

제조 난점

티타늄과 합금의 금상 제조의 난점은 재료 자체의 특수한 물리 화학"성격"에 있다.

높은 가소성:기계 연마 과정에서 심각한 변형층, 쌍둥이 결정 및"접착"현상이 발생하여 실제 조직을 은폐하기 쉽다.

열전도성 저하:강철의 5분의 1만 갈아서 발생하는 열은 쉽게 발산되지 않고 국부적인 과열을 초래하여 조직변화를 일으키거나 변형층을 심화시키기 쉽다.

이러한 특성은 샘플링 프로세스가 반드시"통용 방안"을 버리고 정밀화와 맞춤화로 전환되어야 한다고 요구한다.

TA1 순수 티타늄 샘플 제조

TA1은 산업 순수 티타늄으로서, 그 금상 관찰의 핵심 목표는 쌍둥이 결정, 스크래치 없음, 결정 경계가 뚜렷한 순수 기체 조직을 획득하여 결정 입도 등급의 기초를 다지는 것이다.그러므로 이 견본에 대하여 우리는 다음과 같은 해결 방안을 제정하였다.

연마:

채택점진적 감압 포광.굵은 연마에서 정밀 투매까지, 20N에서 1N으로 떨어지는 등 하중을 단계별로 낮추고, 굵은 금강석 부유액과 최종 이산화규소 부유액을 배합하여 광택을 내어 효율적으로 투매하는 동시에 기계적 변형을 낮춘다.

“번갈아 광택-침식-광택"순환합니다.화학침식을 통해 표층의 변형층을 경미하게 용해하고 다시 극경량하중으로 반응산물을 정포하여 제거하면 잔류한 쌍결정과 위치착선을 효과적으로 제거하여 진실한 결정계를 나타낼수 있다.

현미경 관찰:

그림에서 볼 수 있듯이, 최적화 프로세스를 통해 제조된 TA1 샘플은 명장 아래에서 결정 입자가 평평하고 스크래치가 사라진다;편광 하에서 티타늄의 각방향 이성을 이용하여 결정 입자의 대비도가 현저하고 결정계가 뚜렷하여 정확한 측정에 좋은 기저를 제공하였다.

시료 공개 100배

시료 200배 공개

시료 편광 100배

시료 편광 200배

TC4 티타늄 합금 샘플 제조

TC4 (Ti-6Al-4V) 는 널리 응용되는 알파 + 베타 양상 티타늄 합금으로서 금상 분석은 동시에 만족해야 한다: 등축 초생 알파상을 선명하게 분별하고 베타 기체를 변환하며 용접봉 구역의 조직 변화를 관찰한다.

연마:

마찬가지로 정밀화된 자동연마절차를 채용하여 부식관찰을 위해 평평하고 교란이 없는 표면을 준비한다.TC4의 경도가 높은 특징에 맞추어 연마 매체의 서열과 시간을 조정해야 한다.

부식:

선택Kroll 시약부식을 진행하다.정확한 시간 제어를 통해 베타상을 약간 깊이 부식시켜 명장 아래에서 밝은 흰색의 알파와 선명한 대조를 이룬다.

현미경 관찰:

명장: 알파의 형상, 사이즈 및 분포를 관찰하는 데 쓰인다.

편광: 일부 취향의 알파 빔에 대해 편광은 현란한 색채 대비를 나타낼 수 있고 결정 입자의 취향과 직구를 더욱 직관적으로 나타낼 수 있다.

티타늄 합금 TC4 명장 100배

티타늄 합금 TC4 명장 + 편광 200

티타늄 합금 TC4 명장 500배

TC4 티타늄 합금은 Kroll 시약을 통해 부식된 후 명장하 알파상 (밝은 흰색) 과 베타 전환 조직 (어두운 검은색) 의 대비가 뚜렷하다;편광 아래 조직 색채가 풍부하고 취향이 뚜렷하다.

소결

1.순수 티타늄은 재질이 부드럽고 마찰 인수가 크며 열전도율이 비교적 낮기 때문에 연마할 때 변형 쌍둥이 결정과 접착층이 쉽게 발생하여 현미조직 허상을 초래하고 실제 조직을 은폐한다.

2. 순수한 티타늄 표면의 스크래치가 충분히 제거된 후에도 결정 내의 쌍둥이 결정과 결정 내의 검은 솜 모양의 위치 착오가 존재할 수 있으며, 번갈아 광택-침식-광택과 정포 시간을 증가시켜 쌍둥이 결정과 금속의 흐름을 효과적으로 제거할 수 있다;

3. 침식 시 침입하여 닦는 방법으로 더욱 깨끗한 수정계와 수정내의 형상을 얻을 수 있다.

4. 티타늄합금 시료를 연마한 후 편광에서 뚜렷한 결정계를 관찰할 수 있다;부식 후 용접봉은 쉽게 관찰되지 않지만 용접봉의 좌우 양쪽의 결정 입도 크기 차이가 비교적 뚜렷하고 왼쪽의 평균 결정 입도 크기가 비교적 작으며 편광 아래에서 뚜렷한 컬러 금상도 관찰할 수 있다.