本發(fā)明涉及圓柱型鈦合金樣品α污染層平均厚度表征方法，屬于金相組織檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

由于鈦合金具有高比強(qiáng)度、較寬的工作溫度范圍和優(yōu)異的腐蝕抗力，在航空及宇航工業(yè)得以廣泛應(yīng)用。大型、薄壁、復(fù)雜、整體、精密鑄件制造已經(jīng)成為國(guó)外航空、航天飛行器用的鈦合金精鑄結(jié)構(gòu)件制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，這類(lèi)鑄件整體結(jié)構(gòu)性好，可靠性高，重量輕，在航空航天領(lǐng)域內(nèi)有廣闊的應(yīng)用前景。隨著適航認(rèn)證體系的逐步建立和完善，對(duì)飛機(jī)零部件尤其是關(guān)鍵部位性能提出了更高的要求，因此鑄件質(zhì)量也相應(yīng)提出了更高的要求。

鈦及鈦合金的熔點(diǎn)高、熱容量較大、導(dǎo)熱率小及化學(xué)性質(zhì)活潑的特點(diǎn)，使其在高溫熔融狀態(tài)下具有極高得化學(xué)活性，非常容易與所接觸得鑄型材料發(fā)生界面化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致鈦和鈦合金鑄件產(chǎn)生各種鑄造缺陷，如鑄件表面污染層、氣孔、針孔、疏松等，這些缺陷直接影響了鑄件的質(zhì)量和性能，表面α污染層作為一種表層缺陷對(duì)鈦合金鑄件性能影響較大。

目前，鈦及鈦合金α污染層組織厚度的測(cè)量主要是采用國(guó)標(biāo)GB/T 26603-2009《鈦及鈦合金表面污染層檢測(cè)方法》。該方法對(duì)鈦及鈦合金樣品進(jìn)行磨制后染色，然后在顯微鏡下觀察整個(gè)α層，確定最嚴(yán)重視場(chǎng)測(cè)定結(jié)果為該樣品α污染層厚度，該方法樣品制備必須保證為線切割，且需進(jìn)行磨制和染色，方法復(fù)雜，且在磨制過(guò)程中存在金相組織被破壞的風(fēng)險(xiǎn)，從而影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。此外，該方法測(cè)定的是α層最深處厚度，由于α層各區(qū)域厚度差異明顯，最深處厚度不能完整表征整個(gè)樣品表面α層信息，同時(shí)最深處厚度不能有效評(píng)價(jià)α污染層對(duì)產(chǎn)品性能的影響。

因此，亟需一種新的測(cè)定鈦合金樣品α污染層平均厚度表征方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種測(cè)定圓柱型鈦合金樣品α污染層平均厚度表征方法。

本發(fā)明圓柱型鈦合金樣品α污染層平均厚度表征方法，其步驟如下：

a、獲得包含α污染層的圓柱型鈦合金人工斷口；

b、在體式顯微鏡下觀察斷口,調(diào)節(jié)亮度和對(duì)比度使α污染層呈亮白色,基體呈灰白色；

c、在體式顯微鏡下拍攝包含整個(gè)斷口形貌的彩色照片；

d、分析彩色照片，測(cè)定其中α污染層百分含量；

e、通過(guò)測(cè)定的α污染層含量與圓面積公式，間接計(jì)算α污染層平均厚度。

優(yōu)選的，所述鈦合金為ZTC4鈦合金。

進(jìn)一步的，優(yōu)選將待測(cè)鈦合金樣品制備成包含原始α污染層的圓柱型拉伸試樣，然后進(jìn)行拉伸試驗(yàn)獲得人工斷口。

作為優(yōu)選方案，對(duì)拉伸試樣進(jìn)行酸洗后，再進(jìn)行拉伸試驗(yàn)獲得人工斷口。

優(yōu)選的，體式顯微鏡采用平光源，調(diào)節(jié)亮度范圍為0～40，對(duì)比度范圍為80～100。

優(yōu)選的，拍攝彩色照片放大倍數(shù)為7.5～25倍。

優(yōu)選的，d步驟的具體操作為：用Micro-image Analysis&process專用軟件中第二相含量測(cè)定程序，加載放大倍數(shù)，進(jìn)行閥值分割提取待測(cè)物相，測(cè)定α污染層百分含量。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：本發(fā)明利用α污染層與基體斷口形貌不同的特點(diǎn)，采用斷口法直接測(cè)定α污染層面積含量，無(wú)需進(jìn)行金相樣品的磨制及染色，然后圓面積計(jì)算公式與α污染層層面積含量關(guān)系間接計(jì)算出平均厚度。本發(fā)明能方便全面的表征污染層平均厚度，與其他技術(shù)相比，其更加直觀、快捷、方便、高效、準(zhǔn)確，可以實(shí)現(xiàn)精確地表征污染層平均厚度的目的。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1拍攝的原始樣品的斷口形貌照片。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例2拍攝的酸洗樣品的斷口形貌照片。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明圓柱型鈦合金樣品α污染層平均厚度表征方法，其步驟如下：

a、獲得包含α污染層的圓柱型鈦合金人工斷口；

b、在體式顯微鏡下觀察斷口,調(diào)節(jié)亮度和對(duì)比度使α污染層呈亮白色,基體呈灰白色；

c、在體式顯微鏡下拍攝包含整個(gè)斷口形貌的彩色照片；

d、分析彩色照片，測(cè)定其中α污染層百分含量；

e、通過(guò)測(cè)定的α污染層含量與圓面積公式，間接計(jì)算α污染層平均厚度。

優(yōu)選的，所述鈦合金為ZTC4鈦合金。

進(jìn)一步的，a步驟采用如下方法制備得到人工斷口：將待測(cè)鈦合金樣品制備成包含原始α污染層的圓柱型拉伸試樣，然后進(jìn)行拉伸試驗(yàn)獲得人工斷口。

優(yōu)選的，可對(duì)拉伸試樣進(jìn)行酸洗后，再進(jìn)行拉伸試驗(yàn)獲得人工斷口。

進(jìn)一步的，b步驟中，所述體式顯微鏡采用平光源，調(diào)節(jié)亮度范圍為0～40，對(duì)比度范圍為80～100。體式顯微鏡可采用常規(guī)的體式顯微鏡，作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述體式顯微鏡的型號(hào)為L(zhǎng)eiCa M80。

c步驟中，在體式顯微鏡下拍攝包含整個(gè)斷口的彩色照片，保證拍攝的彩色金相圖片包含全部的斷口形貌，放大到一定倍數(shù)使圖像清晰背景少為止，因此，圖像放大倍數(shù)優(yōu)選為7.5～25倍。

d步驟可采用常規(guī)方法分析照片，得到α污染層百分含量。優(yōu)選的具體操作為：用Micro-image Analysis&process專用軟件中第二相含量測(cè)定程序，加載放大倍數(shù)，進(jìn)行閥值分割提取待測(cè)物相，測(cè)定α污染層百分含量。

α污染層含量測(cè)定完成后，即可進(jìn)行步驟e，根據(jù)公式S＝3.14*r2可計(jì)算出整個(gè)圓形樣品面積S，將樣品中基體部分看作一個(gè)等效圓形，可計(jì)算出等效圓面積S1，進(jìn)而求出等效圓半徑r1，圓形樣品半徑減去等效圓半徑即為平均α層厚度D_平，即D_平＝r-r1。

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步的描述，并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí)施例范圍之中。

實(shí)施例1

機(jī)加工包含原始α污染層的M12的ZTC4鈦合金圓柱型拉伸樣品，采用(WEW-600)型萬(wàn)能實(shí)驗(yàn)機(jī)在室溫下進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)獲得拉伸斷口，將制備好的拉伸斷口在LeiCa M80體式顯微鏡平光源下觀察斷口形貌，調(diào)節(jié)亮度10，對(duì)比度90，調(diào)節(jié)焦距使污染層呈現(xiàn)白亮色，基體為灰白色，拍攝包含整個(gè)斷口形貌的彩色照片，詳見(jiàn)圖1。打開(kāi)Micro-image Analysis&process專用軟件中第二相含量測(cè)定程序，加載放大倍數(shù)，進(jìn)行閥值分割提取待測(cè)物相，測(cè)定圖片中α污染層百分含量4.3％，扣除圖片中背景后即為樣品中α污染層面積含量為7.8％，根據(jù)公式S＝3.14*r²可計(jì)算出整個(gè)圓形樣品面積S，將樣品中基體部分看作一個(gè)等效圓形，可計(jì)算出等效圓面積S₁，進(jìn)而求出等效圓半徑r₁，圓形樣品半徑減去等效圓半徑即為平均α層厚度D_平。由前測(cè)定結(jié)果可知α層百分含量為7.8％，基體百分含量為92.2％，可計(jì)算出S為45.34mm²，S1為41.81mm²、r₁為3.65mm、D_平為0.15mm。

實(shí)施例2

機(jī)加工包含原始α污染層的M12的ZTC4鈦合金圓柱型拉伸樣品，在氫氟酸、硝酸水溶液中酸洗20min獲得含部分α污染層拉伸樣品，采用(WEW-600)型萬(wàn)能實(shí)驗(yàn)機(jī)在室溫下進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)獲得拉伸斷口，將制備好的拉伸斷口在LeiCa M80體式顯微鏡平光源下觀察斷口形貌，調(diào)節(jié)亮度20，對(duì)比度80，調(diào)節(jié)焦距使污染層呈現(xiàn)白亮色，基體為灰白色，拍攝包含整個(gè)斷口形貌的彩色照片，詳見(jiàn)圖2。打開(kāi)Micro-image Analysis&process專用軟件中第二相含量測(cè)定程序，加載放大倍數(shù)，進(jìn)行閥值分割提取待測(cè)物相，打開(kāi)Micro-image Analysis&process專用軟件中第二相含量測(cè)定程序，加載放大倍數(shù)，直接進(jìn)行閥值分割提取待測(cè)物相，測(cè)定圖片中α污染層百分含量1.9％，扣除圖片中背景后即為樣品中α污染層面積含量為3.4％，根據(jù)公式S＝3.14*r²可計(jì)算出整個(gè)圓形樣品面積S，將樣品中基體部分看作一個(gè)等效圓形，可計(jì)算出等效圓面積S₁，進(jìn)而求出等效圓半徑r₁，圓形樣品半徑減去等效圓半徑即為平均α層厚度D_平。由前測(cè)定結(jié)果可知α層百分含量為3.4％，基體百分含量為96.6％，可計(jì)算出S為45.34mm²，S₁為43.79mm²、r₁為3.73mm、D_平為0.07mm。