一．前言
随着轨道列车的发展，对列车的速度要求越来越高，为减小列车重量，列车车体大量采用6系铝合金材料，列车车体大量采用铝合金材料，这对铝合金的金相检验提出了更高的要求，就目前的检验情况来看，对于7系铝合金的检验，按照GB/T3246.1-2012和GB/T3246.2-2012能够较好的完成检验，而对于一些6系的样品，尤其是一些显微晶粒度在6级以上样品的检验较为困难，按照标准中的浸蚀液浸蚀，在显微镜下观察，不能清晰的观察到晶界，在偏振光模式下，晶界隐约可见，在评定显微晶粒度时，需要靠经验来评定。本文针对6系铝合金晶粒度检验方进行研究，对多种不同方法进行比对。
6系铝合金显微晶粒度金相检验一般分为试样制备、试样的浸蚀、晶粒度评定等。
二、试样的制备
（1）取样
6系铝合金晶粒度检验的检验面取横向截面，即垂直于主形变方向的截面，检验面为160mm2左右，不要太大，否则不利于磨抛；也不要太小，否则影响检验结果。铝合金试样的截取可用手锯或砂轮切割，注意切割时要加水冷却，不能使试样因变形或受热导致组织发生变化，高温切割的试样，必须去除热影响部分，受热导致组织发生变化的试样会影响最后的结果评定。
（2）研磨、抛光
6系铝合金试样的研磨可采用手动磨抛或自动磨抛。手动研磨是在砂轮机上进行，把检验面磨平，对于不需要保留的尖锐部分均应磨钝，防止对抛光织物的损坏和对实验者伤害。然后依次采用280号、400号、600号、1000号水磨砂纸研磨试样，每更换一道砂纸，试样转动90°，并把前一道砂纸的磨痕去掉，并注意用水冷却，防止磨面过热，导致组织变化；研磨好的试样清洗干净后在抛光机上进行抛光，依次采用5um、2.5um的金刚石喷雾抛光机对试样进行抛光，最后把检验面抛成镜面。图1、图2为铝合金手动磨抛效果片，手动磨抛后仍有一些细微的划痕，边缘容易倒角。
自动磨抛是在全自动抛光设备上进行，利用特殊的夹具把试样装夹，在微电脑的控制下完成研磨和抛光等工序，图3、图4为铝合金自动磨抛效果图，自动磨抛后划痕更加轻微，而且边缘不倒角，能够清晰观测。
自动磨抛与手动磨抛相比，试样更加平整，边缘无倒角，适用于大批量生产，自动磨抛更加快捷、方便，操作简单，相应的购置设备和耗材成本也高。
图1手动磨抛 图2手动磨抛边缘 图3自动磨抛
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图4自动磨抛边缘 图5电解抛光
电解抛光电化学的作用达到抛光的目的，6系铝合金试样的电解抛光采用电解液为10%的高氯酸乙醇溶液，抛光前用30%的硝酸洗去表面的油污，随后用水冲洗，在用无水酒精吹干表面，然后在电解抛光腐蚀仪的抛光单元进行抛光，抛光好的试样，用30%的硝酸洗去表面污物，再用无水酒精吹干，电解抛光属于一种更精细的抛光，一般用在对表面要求比较高的应用场合。图4为铝合金电解抛光的效果图，可以看到电解抛光后的表面略有起伏，没有沟壑、划痕等。
电解抛光的试样相对于机械抛光的优点在于能显示试样的真实组织，不会在抛光表面形成变形层，特别是对于硬度较低的金属，采用机械抛光很容易形成变形层，但是电解抛光液存在缺点，对于那些化学成分不均匀的、偏析严重的试样，会导致某一处被剧烈腐蚀，从而达不到抛光的目的。
三、浸蚀
6系铝合金的侵蚀方法有化学浸蚀和电解浸蚀。
1）化学浸蚀
化学浸蚀是利用晶粒与晶粒之间的溶解度不同，在溶解的过程中由于晶界上的原子排列规律性差，自由能高，所以晶界处比晶粒较容易腐蚀。6系铝合金试样所采用的化学浸蚀剂是混酸HF：HCL：HNO3：H2O=2:1:1:76将抛光好的试样放在酸中浸蚀约5分钟左右，拿出冲洗，用30%的硝酸洗去表面污物，再用无水酒精喷射到试样表面，最后用热吹风吹干试样，吹干时，试样应倾斜，防止在试样表面形成水渍，而影响微观观察质量。
2）电解浸蚀
电解浸蚀即阳极化制膜，6系铝合金试样所采用的制模溶液为H2SO4:HPO3：H2O=38:43:19，电压22V，电流密度为0.3A/cm2 时间3分钟，将抛光好的试样放在电解抛光腐蚀仪的腐蚀单元进行腐蚀，腐蚀好的试样，用水冲洗，用30%的硝酸洗去表面污物，再用无水酒精吹干，使用电解腐蚀时前一道的抛光工作必须做好，越精细越好，最好采用电解抛光；如果试样俩侧出现薄膜而中心未出现薄膜，需要增加搅动。
化学浸蚀是一种常用的浸蚀方法，其操作简单，成功率高；电解浸蚀对前一道的抛光要求很高，一般需要电解抛光，电解浸蚀的参数需要反复试验才能得到最理想的参数，总体来说电解浸蚀操作难度高，需要有一定的经验，初学者很难一次成功。
采用机械磨抛+化学腐蚀如下图6所示，图6中试样1在显微镜下的明场、偏振光、微分干涉都能显现出晶粒度的晶界，而图7中试样2在显微镜下的明场、偏振光、微分干涉不能很好的显现出晶粒度的晶界，偏振光下隐约可见。从大量的检测中得到含Mn元素较高的试样采用机械磨抛+化学腐蚀晶界的显现效果不明显。
（1）明场 （2）偏振光 （3）微分干涉
图6明场、偏振光、微分干涉
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（1）明场 （2）偏振光 （3）微分干涉
图7明场、偏振光、微分干涉
采用自动磨抛+电解抛光+电解腐蚀偏振光下如下图8所示，图8中（1）为一般6系铝合金电解腐蚀效果图，可以看出能够清晰地显示出晶界。图8中（2）为Mn含量较高的6系铝合金的电解腐蚀效果图，从图片上各晶粒的明暗关系上能得到晶粒的大小。
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（1）一般6系合金 （2）Mn含量高的6系合金
图8 电解抛光
四、总结
通过以上对6系铝合金晶粒度检验方法的对比，一般的6系铝合金采用机械磨抛或全自动磨抛+化学浸蚀或电解抛光电解腐蚀的方法都能清晰的得到试样晶粒的图片；而对于Mn含量较高的6系铝合金采用化学浸蚀的方法不能够得到清晰的晶粒图片，需要采用电解腐蚀的方法，同时需注意一般电解腐蚀之前要先电解抛光，这样效果更好。
五、参考文献
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