一种铝合金的金相制样方法与流程

1.本发明涉及金相制样的技术领域，具体涉及一种铝合金的金相制样方法。


背景技术：

2.铝合金金相制样是铝合金进行微观组织观察前的重要基础试验，制样的品质和效率对科研进度有着至关重要的影响。传统铝合金金相制样需要通过人工利用砂纸、抛光膏和抛光布逐级磨抛，虽然制样操作简单，但制样效率低下，高品质金相制备困难，存在多次返工现象，制样效果严重依赖个人经验，而且大批量制样时十分耗费精力。
3.随着科技的不断进步，金相制样也由手动向自动化迈进。以自动磨抛机为代表的新一代金相制样设备，以其制样过程可程序化控制，同批次制样数量多(一批次一般为6个样品)，金相制样品质和效率高，可替代手工等优点目前小规模应用于企业、高校和科研院所。
4.一般自动磨抛机可调控的核心工艺参数有：加载载荷，磨盘转速，动头转速，磨抛时间。由于自动磨抛机可调参数多，范围广，每种牌号的合金都需花费大量时间进行制样工艺摸索，制样依然依赖经验，缺乏指导性的制样理论和方法，导致设备使用效率低，局限性大。再加上设备价格高，配套耗材贵，导致制样成本居高不下，不利于自动磨抛设备大规模普及应用，严重阻碍了金相制样技术的发展，急需提出一种指导性的自动磨抛制样方法。
5.金相制样过程实际是金属材料的摩擦磨损过程，是待制样品表面粗糙度不断减小的过程。通过参考经典摩擦磨损理论，研究表面粗糙度sa与样品硬度，与自动磨抛制样工艺中的加载载荷、磨抛时间、磨盘转速、动头转速之间的关系。研究表明，相同的制样工艺下，样品表面粗糙度sa与样品硬度呈负相关；提高加载载荷、磨抛时间、磨盘转速、动头转速可不同程度降低表面粗糙度。由于硬度是金属的固有性能，而各系铝合金的硬度有较大差别，其自动磨抛过程中样品的磨损程度不同，则其自动磨抛制样工艺也不同。专利cn110672398a公布了一种钛合金的自动磨抛制样工艺，但未提出指导性的制样理论，而且不适用于硬度相对较低的铝合金。


技术实现要素：

6.针对现有技术存在的不足，本发明基于理论指导，将铝合金按硬度分类，提供一种铝合金的金相制样方法，使得制样工艺量化、程序化和简单化，破除高质量金相制备经验化壁垒，避免了手工制样的诸多弊端。具体包括以下内容：
7.一种铝合金的金相制样方法，采用自动磨抛机进行制样，铝合金的维氏硬度在10
‑
200范围内，自动磨抛机的自动研磨制样工艺参数为：加载载荷5
‑
20n，动头转速40
‑
60rpm，磨盘转速150
‑
200rpm，研磨时间1
‑
3min；自动磨抛机的自动抛光制样工艺参数为：加载载荷15
‑
30n，动头转速为40
‑
60rpm，磨盘转速100
‑
150rpm，抛光时间3
‑
15min。
8.具体地，铝合金的维氏硬度在10
‑
50范围内，铝合金的自动研磨制样工艺为：加载载荷5
‑
20n，动头转速60rpm，磨盘转速150
‑
200rpm，研磨时间1
‑
3min；铝合金的自动抛光制
样工艺为：加载载荷15
‑
20n，动头转速为60rpm，磨盘转速100
‑
150rpm，抛光时间10
‑
15min。
9.具体地，铝合金的维氏硬度在50
‑
100范围内，铝合金的自动研磨制样工艺为：加载载荷10
‑
15n，动头转速为60rpm，磨盘转速150
‑
200rpm，研磨时间1
‑
3min；铝合金的自动抛光制样工艺为：加载载荷20
‑
25n，动头转速为60rpm，磨盘转速100
‑
150rpm，抛光时间5
‑
8min。
10.具体地，铝合金的维氏硬度在100
‑
200范围内，铝合金的自动研磨制样工艺为：加载载荷15
‑
20n，动头转速为60rpm，磨盘转速150
‑
200rpm，研磨时间1
‑
2min；铝合金的自动抛光制样工艺为：加载载荷25
‑
30n，动头转速为60rpm，磨盘转速100
‑
150rpm，抛光时间3
‑
5min。
11.具体地，包括以下步骤：1)对铝合金进行镶嵌制样；2)使用自动磨抛机进行自动研磨；3)使用自动磨抛机进行自动抛光；4)将抛光好的铝合金样品进行清洗和吹干。
12.具体地，镶嵌制样后的样品直径为25
‑
30mm，高为10
‑
30mm。
13.具体地，自动研磨时采用400目、800目和2000目的水磨砂纸逐级自动研磨。
14.具体地，自动抛光时采用9μm级磨粒的抛光液和抛光布、3μm级磨粒的抛光液和抛光布、0.02μm级磨粒的抛光液和抛光布逐级自动抛光。
15.本发明的有益效果：
16.(1)本发明提出了自动磨抛金相制样理论指导方法，大大简化了新牌号铝合金自动磨抛工艺的制定；
17.(2)本发明提出的铝合金金相制样方法，可指导维氏硬度在10
‑
200范围内的铝合金进行高效率和高品质地制备金相。
附图说明
18.图1是本发明铝合金的金相制样方法的流程图；
19.图2是本发明实施例1所述样品的8021
‑
h112态显微组织照片；
20.图3是本发明实施例1所述样品的1050
‑
o态显微组织照片；
21.图4是本发明实施例1所述样品的6061
‑
t6态显微组织照片；
22.图5是本发明实施例2所述样品的6013
‑
均火态显微组织照片；
23.图6是本发明实施例2所述样品的6082
‑
铸态显微组织照片；
24.图7是本发明实施例2所述样品的6110
‑
铸态显微组织照片；
25.图8是本发明实施例2所述样品的5754
‑
o态显微组织照片；
26.图9是本发明实施例2所述样品的3004
‑
o态显微组织照片；
27.图10是本发明实施例2所述样品的7075
‑
铸态显微组织照片；
28.图11是本发明实施例2所述样品的zl101a
‑
铸态显微组织照片；
29.图12是本发明实施例3所述样品的7075
‑
h112态显微组织照片；
30.图13是本发明实施例3所述样品的2524
‑
t3态显微组织照片；
31.图14是本发明实施例3所述样品的6110
‑
t6态显微组织照片。
具体实施方式
32.下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不
限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。
33.如图1所示，本发明公开的铝合金的金相制样方法包括以下步骤：1)对铝合金进行镶嵌制样；2)使用自动磨抛机进行自动研磨；3)使用自动磨抛机进行自动抛光；4)将抛光好的铝合金样品进行清洗和吹干。
34.实施例1：
35.将8021
‑
h112态(hv＝32)、1050
‑
o态(hv＝22)铝合金进行冷镶嵌制样，得到规格为高20mm的样品，然后将冷镶嵌后的样品使用自动磨抛机进行磨抛实验。
36.首先，使用自动磨抛机进行3级自动研磨，即依次采用400目、800目和2000目的水磨砂纸逐级进行自动研磨。然后，采用自动磨抛机进行3级自动抛光，即采用9μm级磨粒的抛光液和抛光布、3μm级磨粒的抛光液和抛光布、0.02μm级磨粒的抛光液和抛光布逐级进行自动抛光。最后，将抛光好的铝合金样品依次用清水和无水乙醇冲洗干净并吹干。具体的制样工艺参数如表1所示，制得的高质量金相照片如图2
‑
图3所示。
37.表1 8021
‑
h112态等铝合金自动磨抛制样工艺
[0038][0039]
实施例2：
[0040]
将6061
‑
t6态(hv＝75)、6013
‑
均火态(hv＝71)、6082
‑
铸态(hv＝80)、6110
‑
铸态(hv＝60)、5754
‑
o态(hv＝60)、3004
‑
o态(hv＝54)、7075
‑
铸态(hv＝72)、zl101a
‑
铸态(hv＝93)铝合金进行冷镶嵌制样，得到规格为高20mm的样品，然后将冷镶嵌后的样品使用自动磨抛机进行磨抛实验。
[0041]
首先，使用自动磨抛机进行3级自动研磨，即依次采用400目、800目和2000目的水磨砂纸逐级进行自动研磨。然后，采用自动磨抛机进行3级自动抛光，即采用9μm级磨粒的抛光液和抛光布、3μm级磨粒的抛光液和抛光布、0.02μm级磨粒的抛光液和抛光布逐级进行自动抛光。最后，将抛光好的铝合金样品依次用清水和无水乙醇冲洗干净并吹干。具体的制样工艺参数如表2所示，制得的高质量金相照片如图4
‑
图11所示。
[0042]
表2 6061
‑
t6态等铝合金自动磨抛制样工艺
[0043][0044]
实施例3：
[0045]
将7075
‑
h112态(hv＝169)、2524
‑
t3态(hv＝149)、6110
‑
t6态(hv＝120)铝合金进行冷镶嵌制样，得到规格为高20mm的样品，然后将冷镶嵌后的样品使用自动磨抛机进行磨抛实验。
[0046]
首先，使用自动磨抛机进行3级自动研磨，即依次采用400目、800目和2000目的水磨砂纸逐级进行自动研磨。然后，采用自动磨抛机进行3级自动抛光，即采用9μm级磨粒的抛光液和抛光布、3μm级磨粒的抛光液和抛光布、0.02μm级磨粒的抛光液和抛光布逐级进行自动抛光。最后，将抛光好的铝合金样品依次用清水和无水乙醇冲洗干净并吹干。具体的制样工艺参数如表3所示，制得的高质量金相照片如图12
‑
图14所示。
[0047]
表3 7075
‑
h112态等铝合金自动磨抛制样工艺
[0048][0049]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明
将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。