[发明专利]铝钢复合材料晶粒组织的制备方法、试样、试剂及配制方法

说明书

本发明涉及一种铝钢复合材料晶粒组织的制备方法、试样、试剂及配制方法。晶粒组织的制备方法包括：准备铝钢复合材料试样；制备铝侧晶粒组织：将复合材料试样在0.5％‑2.5％重量百分比、温度为50‑70℃的氢氟酸水溶液电解液中进行恒电位(‑1.0V)‑(‑0.7V)电解1‑3分钟；再制备钢侧晶粒组织：使用硝酸重量含量为1.0％‑2.5％的室温硝酸乙醇溶液把电解后的复合材料试样擦拭清洗30‑60s。其中铝钢复合材料试样是经200‑400#、500‑700#、1000‑1400#的耐水砂纸依次打磨并进行抛光后制得。通过本发明的技术方案，能同时显示铝‑钢复合材料两侧的晶粒组织，使得复合材料金相组织的观察测量更便捷高效。

技术领域

本发明主要涉及铝钢复合材料晶粒组织的制备，尤其涉及铝钢复合材料晶粒组织的制备方法、试样、试剂及配制方法。

背景技术

铝-钢层状复合材料综合了铝优良的导热性和钢的高强度的优点，铝钢复合材料是火力发电站空冷系统基管的主要原材料。采用铝钢复合材料制造的电站空冷系统能够节约大量水资源，具有显著的经济和社会效益，因此铝钢复合材料成为我国“十二五”重点发展的金属层状结构复合材料之一。国内对于这种材料的开发应用处于起步阶段。火电空冷用铝钢层状复合材料是由铝(原始厚度在0.2～0.3mm之间)和钢经过冷轧复合而成，钢为基体材料，其成品厚度在1.4～1.6mm之间，包覆层铝层厚度在0.05～0.09mm之间。目前应用最广泛的铝钢材料为4A60(该牌号为1060铝合金基础上添加0.8wt％的Si元素，本质上更贴近1XXX系铝合金)铝合金与08Al碳素结构钢的复合材料。由于材料性质的不同，铝、钢两种材料晶粒组织的显示方法迥异。

当前制备异种金属复合材料的制备方法分为同时浸蚀与分次浸蚀。对于各组原创金属物理化学性能相近的情况，可采用同一腐蚀试剂同时进行腐蚀，例如如不同系的铝-铝及个别牌号的铝-铜层状复合材料，但铝-钢复合材料理化性质差别大，目前并不存在单一试剂能同时制备铝-钢两侧的晶粒组织。对于组元层性质差异较大的复合材料，一般采用分次浸蚀法，即将各层金属浸入到不同腐蚀试剂中进行分次浸蚀。采用这种方法对于材料界面的平直度与腐蚀试剂液面高度的控制有着严苛的要求，一般实际使用的铝-钢复合材料产品，铝层的厚度只有60～100μm，试剂液面高度的控制不切实际，铝-钢复合材料难以用此方法制备晶粒组织。

对于碳素结构钢，硝酸酒精作为显示一般晶粒组织的常用金相浸蚀液，而对于铝钢复合材料，硝酸酒精容易与铝反应形成致密的氧化膜，难以用来显示铝侧的晶粒组织。

对于1XXX系铝合金晶粒组织的显示，参考国家标准GB/T 3246.1-2012变形铝及铝合金制品组织检验方法，目前主要有两种方法。其一是化学浸蚀法：采用50％的氢氟酸溶液对铝进行浸蚀，再用浓硝酸去除腐蚀产物。但对于铝钢复合材料，高浓度的氢氟酸溶液会对钢层造成不可恢复的损伤，并且铝合金中的第二相粒子容易脱落产生腐蚀坑，很难显示退火态1XXX系铝合金晶粒组织。其二是采用阳极覆膜法，对铝进行阳极覆膜后进行偏光观察：被测样品连接正极，另取一不锈钢板连接负极，硫酸(密度1.84g/mL)、磷酸(密度1.70g/mL)与水以38：4：19的体积比相混合为电解液，对样品施加20V～30V左右的电压进行阳极覆膜。但采用这种方法对铝钢复合材料覆膜时，由于阳极电流主要流经钢侧表面，铝层覆膜效果差，同时钢侧剧烈反应，表面氧化严重并产生直径毫米级别的点蚀坑，覆膜后难以进行钢侧的晶粒组织的显示。

综上所述，当前业内难以同时观察到铝钢复合界面两侧的晶粒排布情况。只能先制备并观察完复合材料一侧的晶粒组织，再制备并观察复合材料另一侧的晶粒组织。晶粒组织制备方法一般为，先使用硝酸酒精显示钢侧的晶粒组织，去除钢层后再对铝层进行高浓度氢氟酸浸蚀或阳极覆膜。

因此，为了能同时显示铝-钢复合材料两侧的晶粒组织，使得复合材料金相组织的观察测量更便捷高效，有必要提出一种铝钢复合材料晶粒组织的制备方法、试样、试剂及配制方法。

发明内容