Способ цветного травления титана и его сплавов

 

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.

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si>s G 01 N 1/34

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ бй% ) I !

t5l_#_81%

, 1 (ф ©

)СЗ

))юЬ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4852159/25 (22) 19.07.90 (46) 30.11.92. Бюл, ¹ 44 (71) Белорусское республиканское научнопроизводственное объединение порошко.вой металлургии (72) ИЛ.Куприянов, Е.В,Кремко, В.С,Голубев и А, П. Клиндюк (56) Титановые сплавы. Металлография титановых сплавов. M,:Måòàëëóðãèë, 1980, с. 27-30.

Беккерт М., Клемм Х, Способы металлографического травления, Справочник. M.: ,Металлургия, 1988, с. 26, 198-200.

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 образца при травлении, толщина которой . различна для разных структурных составляющих, зерен, фаз, Эффект травления зави- сит 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

ЧХ,„1778610 А1 (54) СПОСОБ ЦВЕТНОГО ТРАВЛЕНИЯ ТИТАНА И ЕГО СПЛАВОВ (57) 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 с.

1 табл. процессов травления, использование токсичных веществ в составе травителей, нестабильность получаемых результато в.

Наиболее близким техническим решением является способ цветного теплового травления, который заключается в том, что электрополирование и травление образцов - проводят обычным способом, а затем нагревают образцы в муфельной печи при -гемпературе 600 С в течение 60 с, и вследсй вие окисления фазы окрашиваются в разные цвета.

Этот способ имеет следуйощие 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 C), это ййрйй1778610 дартнай методике: вырезание образца размером 10х10х5 мм, шлифование и полирование, Облучение поверхности шлифа производили на установке ЛТУ-2М с разной

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

Результаты приведены в таблице.

Результаты экспериментов показали, что оптимальный режим соответствует зна10 чениям 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

15 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

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

При лазерном травлении нет необходи25 мости 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

30 контроля качества микроструктуры титановых сплавов.

Формула изобретения

35 Способ цветного травления титана и его сплавов, заключающийся в том, что приготавливают шлиф и воздействуют на него тепловым полем, о тл и ч а ю щи йс я тем, что, с целью повышения эффективности

40 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

45 импу ьса 2 10 с.

Опыт

l1a амат tû iëàçåðíîão изп чениз

Энергия импульса, Дж

Диаметр луча, мм

Плотность энергии, ж/мм

30

0,3

3

ЗО

0,6

0,8

1,0

1,5

2,4 води1 к растравливанию межфазных и межзеренных границ; медленное охлаждение образцов после травления в муфельной печи приводит к нестабильным результатам.

Целью изобретения является увеличение эффективности цветного травления (сокращение времени травления, применение способа для всех титановых сплавов без ограничений, Получение стабильных резул ьтатов).

Поставленная цель достигается тем, что в качестве теплового источника используется концентрированный поток с плотностью энергии излучения лазерного импульса 1...1,5 Дж/мм, При лазерном импульсном облучении образца нагрев осуществляется са скоростью 10 ...10 С/с, охлаждение происходит на воздухе, что обуславливает рост оксидной пленки и цветовое окрашивание структуры. Время действия импульса порядка 1...2.10 с. За такой промежуток времени диффузионные процессы в обьеме образца не успевают протекать, поэтому фиксируетcÿ то рàcïîëожение структурных cоставляющих l1 их границ, которое присуще изучаемому сплаву. Нагрев образца осуществляется до температур, лежащих в интервале

Тнагр.< 1 фаз.превр. Т = 0 5 Тпл

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", еЛТУ-2M" и др;

Пример. Выявление микроструктуры производилось на образцах а-титана марки ВТ1-0 и (а +Д-титанового сплава марки

ВТ-23. Образцы были изготовлены по стаиРезультаты наблюдения

Микроструктура не проявилась

То же

Локальное окрашивание

Стабильное окрашивание

То же

Локальное плавление