專利名稱：鈦材及鈦合金化學(xué)分析樣品的制備方法及制備裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金行業(yè)化學(xué)分析樣品的制備領(lǐng)域，特別涉及鈦材及鈦合金 化學(xué)分析樣品的制備方法。
背景技術(shù)：
鈦材及鈦合金材料具有許多優(yōu)良性能。純鈦是銀白色的金屬，其密度為
4.54g/cm3，比鋼輕43% ，比久負(fù)盛名的輕金屬鎂稍重一些，而機(jī)械強(qiáng)度卻 與鋼相差不多，比鋁大兩倍，比鎂大五倍。鈦耐高溫，熔點(diǎn)1942K，比黃金 高近1000K,比鋼高近500K。鈦合金更具有比強(qiáng)度高、熱強(qiáng)性好的優(yōu)點(diǎn)。鈦 合金密度小、重量輕，但其比強(qiáng)度卻大于超高強(qiáng)度鋼。鈦合金的熱穩(wěn)定性好， 在300- 500。C條件下，其強(qiáng)度約比鋁合金高10倍。由于其優(yōu)良的性能，鈦 材及鈦合金材料在航空航天、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。
鈦材及鈦合金材料的性質(zhì)與其化學(xué)成分(純度、雜質(zhì)情況等)有著極其 密切的關(guān)系。因此，需要對(duì)制造出來的鈦材及鈦合金材料取樣進(jìn)行化學(xué)分析， 以評(píng)價(jià)其化學(xué)成分是否符合要求。
通常，在取樣部位采用鉆取或車削的方式制備樣品，所得到的樣品為屑 狀。但是，屑狀的鈦材及鈦合金材料容易被氧化，造成樣品污染。粉末鈦甚 至在空氣中可引起自燃，存在安全隱患。
而且，溫度增加時(shí)鈦的活性迅速增加，特別是在高溫下鈦可與許多物質(zhì) 發(fā)生劇烈反應(yīng)。因此在制備樣品時(shí)，由于切削引起的高溫，鈦材及鈦合金材 料易與刀具材料起反應(yīng)，從而對(duì)樣品造成污染。再加上鈦的導(dǎo)熱性差，使切 削熱聚積于刀具附近的小面積區(qū)域內(nèi)不易散發(fā)，不僅加速刀具磨損，而且也 易造成樣品污染。
因此，在制取鈦材及鈦合金化學(xué)分析樣品時(shí)，為了防止樣品污染，對(duì)鉆 頭、加工條件等有嚴(yán)格的要求，以保證化學(xué)分析的準(zhǔn)確性。專利查新結(jié)果表 明，目前還沒有專門針對(duì)鈦材及鈦合金化學(xué)分析樣品制備方面的專利。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述問題而提出的，本發(fā)明的目的在于提供一種防止 樣品污染的鈦材及鈦合金化學(xué)分析樣品的制備方法及制備裝置。
本發(fā)明的目的還在于提供一種可以安全地制備樣品的鈦材及鈦合金化學(xué) 分析樣品的制備方法及制備裝置。
本發(fā)明的目的還在于提供一種可以減小鉆頭磨損的鈦材及鈦合金化學(xué)分 析樣品的制備方法及制備裝置。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
利用以一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的鉆頭在欲取樣品的鈦材及鈦合金上鉆取樣品，并 對(duì)欲取樣品的鈦材及鈦合金噴吹保護(hù)氣體。
通過噴吹保護(hù)氣體，對(duì)樣品實(shí)施降溫并防止樣品的氧化和污染。 優(yōu)選地，鉆頭的轉(zhuǎn)速控制在80 ~ 120轉(zhuǎn)/分。
如果采用的轉(zhuǎn)速過快，會(huì)導(dǎo)致發(fā)熱過大，樣品溫度高，加大樣品的氧化 程度，同時(shí)也加快鉆頭磨損；如轉(zhuǎn)速太低，制樣效率也低，且容易打滑。經(jīng) 過試驗(yàn)，轉(zhuǎn)速設(shè)定在以上范圍比較合適。
在鉆取的過程中周期性地從取樣區(qū)退出鉆頭，清理和收集屑樣。這樣， 還可避免產(chǎn)生加工硬化，防止樣品與刀具粘結(jié)。
優(yōu)選地，所述保護(hù)氣體可以是氬氣等惰性氣體或氮?dú)狻?br> 優(yōu)選地，所述保護(hù)氣體的壓力控制在0.1~0.2MPa,噴吹保護(hù)氣體的噴 嘴距鉆取點(diǎn)距離為100~200mm，并且從側(cè)上方45。C角往下對(duì)鉆取點(diǎn)噴吹氣 體。
如果壓力過高，氣流速度太快時(shí)，容易將鉆取的屑樣吹走。壓力太低， 氣流速度太小，不利于降溫和在鉆樣區(qū)形成持續(xù)的氣體保護(hù)區(qū)。
噴嘴與鉆取點(diǎn)距離太近會(huì)影響操作，如換鉆頭、收集樣品等；距離太遠(yuǎn)， 則需加大噴吹壓力，會(huì)增加氣體消耗，而且氣流不集中，降低冷卻和保護(hù)效 果。由側(cè)上方45。C角往下噴吹氣體，有利于鉆樣區(qū)的散熱和形成相對(duì)寬和穩(wěn) 定的氣體保護(hù)區(qū)。
優(yōu)選地，將處于低溫狀態(tài)的保護(hù)氣體噴吹到鉆取點(diǎn)處。低溫的保護(hù)氣體 可以更加有效地降低鉆取點(diǎn)處的溫度，防止樣品的污染及鉆頭的磨損。
本發(fā)明的鈦材及鈦合金化學(xué)分析樣品的制備裝置，包括鉆床，該鉆床具 有用于放置鈦材及鈦合金的水平工作臺(tái)，在該水平工作臺(tái)的一側(cè)設(shè)置保護(hù)氣體噴吹單元，以用于向鈦材及鈦合金材料噴吹保護(hù)氣體。
所述保護(hù)氣體噴吹單元包括噴氣管、用于支持所述噴氣管的噴氣管支架， 所述噴氣管 一端連接到高壓保護(hù)氣體源，其另 一端形成為水平向下的傾斜部，
在傾斜部末端形成噴嘴。所述噴嘴與鉆取點(diǎn)保持100-200mm距離，所述傾 斜部向下傾凍+45°C。
本發(fā)明利用常用的鉆床，配合高壓保護(hù)氣體噴吹實(shí)施降溫和氣體保護(hù)， 很好地解決了鈦材和鈦合金化學(xué)分析樣品制備困難、樣品易污染的問題，具 有操作簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用和制樣效果好的特點(diǎn)，所制備的樣品具有金屬光澤、 氧化程度小、顆粒大小均勻，能滿足化學(xué)分析的要求和需要。而且，由于有 效防止氧化，消除了安全隱患。同時(shí)，由于可減小鉆頭的磨損，有利于降低 檢測(cè)成本。


圖1為本發(fā)明的鈦材及鈦合金化學(xué)分析樣品的制備裝置的示意圖。 其中，l是鉆床，2是鉆頭，3是鈦材及鈦合金材料，4是水平工作臺(tái)，5 是噴氣管，6是噴氣管支架。
具體實(shí)施方式
以下，參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1示出根據(jù)本發(fā)明制備鈦材及鈦合金化學(xué)分析樣品時(shí)所使用的裝置。 本發(fā)明的鈦材及鈦合金化學(xué)分析樣品的制備裝置，包括鉆床1。鉆床1使用 常用的臺(tái)式鉆床，鉆頭2選用常用的硬質(zhì)合金鉆頭。鉆床l具有水平工作臺(tái) 4,需要制取樣品的鈦材及鈦合金材料3固定在該水平工作臺(tái)4上。在水平工 作臺(tái)4的一側(cè)設(shè)置保護(hù)氣體噴吹單元，以用于向鈦材及鈦合金材料噴吹保護(hù) 氣體。保護(hù)氣體噴吹單元可以包括噴氣管5，該噴氣管5由噴氣管支架6支 持。噴氣管5—端連接到高壓保護(hù)氣體源(圖中省略)，另一端形成水平向下 的傾斜部，在傾斜部末端形成噴嘴。噴嘴與鉆取點(diǎn)保持100-200mm距離， 噴氣管5末端的傾斜部向下傾斜45'C。
下面說明本發(fā)明的鈦材及鈦合金化學(xué)分析樣品 制備方法的具體步驟。 (1 )選用0>12的YG8硬質(zhì)合金鉆頭，用砂輪機(jī)將其刀口修磨鋒利，磨 后的角度略小于初始角度。鉆頭直徑的選取也可根據(jù)所制樣品的尺寸進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。
(2)將噴氣管5連接至高壓保護(hù)氣體源(高壓氣瓶或管道)。將高壓保 護(hù)氣體(例如，常溫狀態(tài)下的氮?dú)?、純?gt; 99.95%)的壓力調(diào)整為0.1 ~ 0.2MPa 。
(3 )將需要制取樣品的鈦材及鈦合金固定在水平工作臺(tái)上，并保持鉆取 面與鉆頭垂直。
(4)設(shè)定鉆頭轉(zhuǎn)速為80~120轉(zhuǎn)/分，啟動(dòng)鉆床，開始鉆樣。在鉆樣過 程中周期性地從取樣區(qū)退出鉆頭，清理和收集屑樣。在鉆取樣品的過程中， 通過噴氣管5持續(xù)向鈦材及鈦合金，尤其是向鉆取點(diǎn)噴吹高壓保護(hù)氣體。所 述保護(hù)氣體是不與鈦材及鈦合金發(fā)生反應(yīng)的氣體，用于在鉆取點(diǎn)處形成氣體 保護(hù)區(qū)，防止樣品與空氣中的氧氣接觸。
雖然上述實(shí)施例中保護(hù)氣體采用了氮?dú)?，但是還可以采用惰性氣體等不 與鈦材及鈦合金發(fā)生反應(yīng)的氣體。
進(jìn)一步地，可以控制所述保護(hù)氣體的溫度，以有效地降低鉆取點(diǎn)處的溫 度。即，將處于低溫狀態(tài)的保護(hù)氣體噴吹到鉆取點(diǎn)處。由此，冷卻鉆頭和鈦 材及鈦合金材料，防止在鉆取點(diǎn)處產(chǎn)生高溫，有效地防止鈦材及鈦合金材料 與刀具材料起反應(yīng)，防止鉆頭磨損。
權(quán)利要求
1、一種鈦材及鈦合金化學(xué)分析樣品的制備方法，其特征在于，利用以一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的鉆頭在欲取樣品的鈦材及鈦合金上鉆取樣品，并對(duì)欲取樣品的鈦材及鈦合金噴吹保護(hù)氣體。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦材及鈦合金化學(xué)分析樣品的制備方法，其特 征在于，所述鉆頭的轉(zhuǎn)速控制在80~120轉(zhuǎn)/分。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦材及鈦合金化學(xué)分析樣品的制備方法，其特 征在于，所述保護(hù)氣體是惰性氣體或氮?dú)狻?br> 4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦材及鈦合金化學(xué)分析樣品的制備方法，其特 征在于，所述保護(hù)氣體的壓力控制在0.1 0.2MPa，噴吹保護(hù)氣體的噴嘴距鉆 取點(diǎn)距離為100 - 200mm，并且從側(cè)上方45。C角往下對(duì)鉆取點(diǎn)噴吹氣體。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦材及鈦合金化學(xué)分析樣品的制備方法，其特 征在于，將處于低溫狀態(tài)的所述保護(hù)氣體噴吹到鉆取點(diǎn)處。
6、 一種鈦材及鈦合金化學(xué)分析樣品的制備裝置，其特征在于，包括鉆床， 該鉆床具有用于放置鈦材及鈦合金的水平工作臺(tái)，在該水平工作臺(tái)的一側(cè)設(shè) 置保護(hù)氣體噴吹單元，以用于向鈦材及鈦合金噴吹保護(hù)氣體。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的鈦材及鈥合金化學(xué)分析樣品的制備裝置，其特 征在于，所述保護(hù)氣體噴吹單元包括噴氣管、用于支持所述噴氣管的噴氣管 支架，所述噴氣管一端連接到高壓保護(hù)氣體源，其另一端形成為水平向下的 傾斜部，在傾斜部末端形成噴嘴。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的鈦材及鈦合金化學(xué)分析樣品的制備裝置，其特 征在于，所述噴嘴與鉆取點(diǎn)保持100 200mm距離，所迷傾斜部向下傾斜45 。C。
全文摘要
本發(fā)明公開一種鈦材及鈦合金化學(xué)分析樣品的制備方法及制備裝置。本發(fā)明利用以一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的鉆頭在欲取樣品的鈦材及鈦合金上鉆取樣品，并對(duì)欲取樣品的鈦材及鈦合金噴吹保護(hù)氣體以防止樣品被污染。
文檔編號(hào)G01N1/28GK101608983SQ20091015114
公開日2009年12月23日 申請(qǐng)日期2009年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月23日
發(fā)明者付曉林 申請(qǐng)人:攀枝花新鋼釩股份有限公司;攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司;攀鋼集團(tuán)研究院有限公司