铜及铜合金制样技术及组织分析

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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试样,可以避免将上道较粗的砂粒带到细纱纸上,同时将原

2、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

3、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，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：1~2

4、V，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

5、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   10019   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

6、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400ml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

7、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，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