Способ цветного травления титана и его сплавов Советский патент 1992 года по МПК G01N1/34 

Изобретение относится к способам металлографического травления и может быть использовано для цветного травления титана и его сплавов.

Известны способы цветного химического или электрохимического травления в практике проведения металлографических исследований. Они основаны на образовании тонкой пленки на поверхности оЬраз- ца при травлении, толщина которой различна для разных структурных составляющих, зерен, фаз. Эффект травления зависит от химического состава фаз, их кристаллической ориентации или напряженного состояния зерен. Различия в толщине пленок, образующихся на поверхности образцов при травлении, проявляются в виде различий в цвете.

Основные недостатки известных способов цветного травления - это длительность

процессов травления, использование токсичных веществ в составе травителей, нестабильность получаемых результатов.

Наиболее близким техническим решением является способ цветного теплового травления, который заключается в том, ч го электрополирование и травление образцов проводят обычным способом, а затем нагревают образцы в муфельной печи пои температуре 600°С в течение 60 с, и вследствие окисления фазы окрашиваются в разные цвета.

Этот способ имеет следующие недостатки: способ теплового цветного травления для титана и его сплавов применим только для простых структур, что существенно ограничивает его использование; сравнительно большая длительность процесса травления (60 с); сравнительно высокая температура нагрева образца (600°С), яю приС

геклжч1

V4

,

впдш к растравливанию межфазных и межзеренных границ; медленное охлаждение образцом после травления в муфельной печи приводит к нестабильным результатам.

Целью изобретения является увеличение эффектиш-юсти цветного травления (сокращение времени травления, применение способа для всех титановых сплавов без ограничений, Получение стабильных результатов).

Поставленная цель достигается тем, что в качество теплового источника используется концентрированный поток с плотностью энергии излучения лазерного импульса 1...1.5 Дж/мм2. При лазерном импульсном облучении образца нагрев осуществляется со скоростью 106.,.108 °С/с, охлаждение происходит на воздухе, что обуславливает росг оксидной пленки и цветовое окрашивание структуры, Время действия импульса порядка 1...2 -1СГ3с. За такой промежуток времени диффузионные процессы в обьеме образца не успевают протекать, поэтому фиксируется то расположение структурных составляющих и их границ, которое присуще изучаемому сплаву. Нагрев образца осуществляется до температур, лежащих в интервале

Т фаз

превр

Т 0,5-ТГ1

При таких условиях облучения образцов на полированной поверхности происходит окрашивание фаз, зерен, границ за счет роста оксидной пленки при остывании образца.

Способ цветного травления может быть осуществлен на установках типа Квант 10, Квант-18, ЛТУ-2М и др.

Пример. Выявление микроструктуры производилось на образцах а-титана марки ВТ1-0 и (и 4-/3)-титанового сплава марки ВТ-23. Образцы были изготовлены по стандартной методике: вырезание образца размером 10x10x5 мм, шлифование и полирование. Облучение поверхности шлифа производили на установке ЛТУ-2М с разной

плотностью энергии излучения, с длительностью импульса 2-10 с.

Результаты приведены в таблице. Результаты экспериментов показали, что оптимальный режим соответствует значениям плотности энергии 1...1.5 Дж/мм2.

Для сравнения качества получаемых изображений исследуемых структур было проведено цветное тепловое травление обычным способом в муфельной печи при

температуре 600°С в течение 60 с. Тепловое травление в печи действительно приводит к структурным изменениям границ зерен и фаз. Это делает проблематичным качественное и количественное определение

структурных составляющих. При лазерном травлении наиболее четко выделяются структурные составляющие и их границы.

При лазерном травлении нет необходимости использовать токсичные вещества. Рост оксидной пленки происходит в естественных условиях при охлаждении на воздухе образца. Этот способ можно успешно применять в научных исследованиях и для

контроля качества микроструктуры титановых сплавов.

Формула изобретения

f

Способ цветного травления тигана и его сплавов, заключающийся в том, что приготавливают шлиф и воздействуют на него тепловым полем, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности

цветного травления за счет сокращения времени травления, воздействуют на шлиф импульсным лазерным излучением с плотностью энергии излучения в пятне фокусировки 1-1,5 Дж/мм и длительностью

импульса с.

Использование: для цветного травления титана и его сплавов, Сущность изобретения: использование лазерного импульсного -излучения с плотностью энергии 1...1.5 Дж/мм и длительностью импульса 2 -10 3 с. 1 табл.