钛及钛合金打磨和抛光技术?综述（技术篇）

郑公书馆298 2016-05-31

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钛及钛合金打磨和抛光技术

钛合金打磨与抛光难点

钛及钛合金的金相样品制备比钢更困难，其磨光和抛光效率低，过度剧烈的切割和磨光过程都会在α相中产生形变孪晶，产生形变孪晶以后，钛的微观结构分析会受干扰。

纯钛采用冷镶嵌比热压力镶嵌更为适合，热压力镶嵌可能改变纯钛中氢元素的含量和分布。纯钛在样品制备过程中想要去除划痕和塑性流变非常困难。

钛及钛合金金相特征介绍

钛及钛合金商业应用已经有50余年的历史，其具有低密度、优异的强度与重量比、良好的耐腐蚀性和高的机械强度等优点。其缺点是钛及钛合金的生产成本非常昂贵。

钛和铁一样具有同素异构转变，像钢一样，钛也可以进行热处理，而合金元素对低温的α相和高温的β相的稳定性都有一定的影响作用。

在常温下，钛及钛合金其稳定相以含合金α、α-β和β相存在，另外两种相是：近α和近β相。

钛合金抛光技术的发展

在早期的机械抛光工艺相当耗时，而且几乎所有的机械抛光方法在最后一步或最后两步抛光过程中使用含有侵蚀剂的抛光液。

电解抛光的方法往往能够得到较好的抛光表面，但是在电解抛光过程中电解液存在着一定得危险，这些电解液也具有一些化学抛光的作用。

二十世纪70年代和80年代，钛及钛合金的机械抛光方法仍旧延续着老的抛光方法，Springer 和Ahmed在1984年首次发表了关于钛及钛合金的抛光方法文章。

这就是三步的样品抛光方法，假设使用320grit砂纸来完成样品的磨平工序，但是情况可能不一定总是这样。如果样品切割时使用的是超薄的切割片或者是粘接强度合适的砂轮切割片，其切割表面平整且其损伤层最小，这时可以使用320grit砂纸来完成样品的磨平工序。如果切割后的表面粗糙且损伤层较大。例如：使用带锯切割就可能产生这样的结果，此时就必须使用颗粒更粗的砂纸和花费一定的时间来去除损伤层。

Springer 和Ahmed钛合金三步抛光技术

1. 磨平，使用320grit砂纸水冷，磨制2~3分钟，去除切割产生的损伤层，并使样品表面平坦。使用320grit SiC砂纸，水冷，转速240 RPM，同向转动*，压力：27N（6lbs）/每个样品，直到样品磨平为止。

注：去除切割损伤层是打磨的基础任务，如果去除不净，直接后果是观察到的现象可能为假象。

2. 粗抛光，把9μm的METADI?金刚石抛光膏预先涂抹在带孔的TEXMET?抛光布上，使用蒸馏水做为冷却润滑剂，抛光10~15分钟。粗抛光过程：9μm METADI金刚石抛光液+ METADI抛光润滑剂，使用ULTRA-PAD?抛光表面，转速120 RPM, 反向转动**，压力：27N（6lbs）/每个样品，时间10min。

3. 最终抛光，使用MICROCLOTH?或者MASTERTEX?抛光布，添加MASTERMET?二氧化硅悬浮抛光液，抛光10~15分钟。最终抛光过程：在MICROCLOTH抛光表面上，使用MASTERMET 二氧化硅抛光液，转速120 RPM, 反向转动，压力：27N（6lbs）/每个样品，时间10min。