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时间:2017-12-29
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1、铜及铜合金制样技术及组织分析一、铜及铜合金制样技术(一)宏观分析1.试样的制备 试样需磨平,热蚀前试样表面的油污需清洗干净。侵蚀剂为1:1硝酸水溶液,加热温度约50~70℃,时间约5分钟。观察面上如有一层黑色的氧化膜,可用稀盐酸溶液擦掉。2.常见的缺陷 缩孔、疏松、气孔、偏析、外来非金属和金属夹杂、铸造粗晶、冷隔。(二)微观分析1.试样的制备 试样在磨光前可用锉刀将样品锉平并倒角。然后逐步经400﹟、600﹟、800﹟、1000﹟、03﹟、05﹟SiC水砂纸及金相砂纸磨平,最理想是砂纸上涂抹汽油起润滑作用,在换用下一道砂纸时应清洁
2、试样,可以避免将上道较粗的砂粒带到细纱纸上,同时将原来磨制的方向改变90°。铜和铜合金质地较软,磨光时需均匀用力,着力不可太重,切忌顺序使用两种砂纸的粒度相差太大,含使前一加工所留下粗大磨痕为表层金属流动和金属粉末填充,造成表面磨得很好的错觉,在组织显示过程中,这种缺陷会暴露出来。2.试样的抛光 经最后一道砂纸磨过的试样,经水冲洗后即置于抛光机上进行抛光。抛光丝绒最理想。■ 抛光粉常用的有以下几种:ⅰ)氧化铝硬度高,切削力强,对质地教硬的两相合金是一种理想的抛光磨料。ⅱ)氧化铬硬度低于氧化铝其切削能力比氧化铝差,但对纯铜、单相铜合
3、金,如铍青铜、铜钛等广泛使用。ⅲ)氧化镁硬于氧化铝、氧化铬,其颗粒具有尖锐磨削刀口,作铜及铜合金的精抛光用软软的铜合金,常采用浸蚀抛光的方法消除干扰变形层和抛光条纹。粗抛:氧化铬或W3~W5金刚石研磨膏精抛:氧化镁或W0.5~W2.5金刚石研磨膏■ 化学抛光剂:①50ml正磷酸+28ml冰醋酸+22ml硝酸②3份硝酸+1份盐酸+1份磷酸+5份冰醋酸 ③10g三氯化铁+8ml盐酸+50ml酒精+50ml水①号试剂浸蚀时间约5~9秒,若晶粒不清晰,可在③号试剂中浸蚀2~3秒,可获得清晰组织。■ 电解抛光剂① 纯铜:蒸馏水175ml
4、,磷酸825ml电压:1~1.6V,时间:10~40分,阴极:Cu② α、α+β、Cu-Fe、Cu-Co:蒸馏水600ml,磷酸400ml 电压:1~2V,时间:1~15分,阴极:纯铜或不锈钢③ 黄铜、青铜:蒸馏水300ml,磷酸700ml,电压:1.5~18V,时间:5~18分,阴极:纯铜3.试样的组织显示 纯铜和单相铜含金的化学浸蚀,是由于晶界处原子排列缺陷多,自由能高,因而首先溶解而成凹沟,在显微镜下即可看出晶粒,有时为了增加晶粒的对比,和退火后的双晶带,可延长浸蚀时间。 两相和多相铜含金的化学浸蚀其作用原理不同于
5、紫铜和单相铜合金,它主要是一个电化学腐蚀过程。 由于合金中组成相的电极电位不同,因而当浸蚀剂浸入时,就形成了一个微小的电池,具有较高负电位的一相成为微电池的阳极,而优先溶解于试剂中而成凹洼,具有较高正电位的另一相则为阴极,不受浸蚀,因而使不同的相区分开来。■ 常用浸蚀剂见下表:1氢氧化铵50ml水 50ml双氧水 20ml适用铜和富铜合金,可显示晶界,使α相发暗,β相发亮2 FeCl HCl H2O1 20 1005 10 1005 50 1008 25 1
6、0019 6 10025 25 10010 1 1003 1 100适用紫铜、黄铜、青铜、铝青铜,使黄铜中β相变色3 50ml10%的铬酐水溶液,使用前加几滴盐酸除显露晶界处,显示含氧的夹杂物,冷变形铜的双晶黄铜中的α相呈橙黄色,β相呈柠檬黄色。锡青铜中α相不受浸蚀,δ相发暗。4 硝酸铁 1g水 100ml显示纯铜的晶界5过硫酸铵10g 水 90ml显示紫铜、黄铜、铝青铜的组织 6铬酐1g 水100ml电压6V 时间3~6s阴极纯铝用于铝青铜,铍青铜 785﹪磷酸4
7、00ml用于单相或两相黄铜、铜铁、铜钴合金水 600ml电压1~2V时间1~15分阴极纯铜或不锈钢875﹪醋酸30ml, 硝酸20ml 丙酮30ml用于富铜、铜-镍-铝合金浸蚀后NiAl呈淡灰色长条状,Ni3Al呈暗灰色球状,铝铜合金中r2相呈浅灰色二、铜及铜合金的组织分析(一)结晶过程的分析结晶是以树枝状的方式生长,树枝状的结晶容易造成夹渣外,通常形成显微疏松。取决于模壁的冷却速度外,还取决于合金成分、熔化与浇注温度等。(二)宏观分析中常见缺陷在浇注过程中往往产生缩孔、疏松、气孔、偏析等缺陷。浇注温度和浇注方式的影响,
8、铸锭、紫铜中容易出现气孔和皮下气孔。由于合金元素的熔点、比重不一,熔炼工艺不当造成铸锭的成分偏析。铸造时热应力可产生裂纹。浇注工艺不当(浇注温度过低),浇注时金属液的中断会造成冷隔。(三)微观分析与铜相互作用的性质,杂质可分三类:1.溶解在固态铜中
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