本发明专利技术涉及一种检验钛合金低倍组织不均匀性的方法。本发明专利技术通过对两相区锻造变形的棒材或锻坯上截取的试样进行Tβ-10℃～Tβ+15℃相变点附近温度范围的加热产生α→β→α相变的取向变体择优选择，使原始组织的不均匀现象利用晶体学取向的“组织遗传”效应，扩大正常组织与异常组织界面的晶粒取向差异，同时通过相变点附近α→β→α相变对成分偏析的敏感性特点，显示成分偏析带来的组织不均匀性，从而有利于在腐蚀后能顺利观察到低倍组织的不均匀性。通过该方法可以直观地观察出钛合金棒材和锻坯等半成品因成分偏析或变形不均匀导致的原始低倍组织的团聚状不均匀、较大块分散型不均匀、细小块分散型不均匀等组织缺陷。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。
技术介绍
航空、航天、兵器和舰船等工业应用领域对特大规格钛合金大型铸锭及其棒材、锻坯和板坯等半成品的需求不断扩大，为此我国大型快锻机和压力机也相继投入使用，特别是为了进一步提高钛合金的损伤容限性能，提高大型承力构件的使用寿命和安全可靠性，经两相区锻造变形后的钛合金锻坯或锻件一般还都要进行最终的β锻造或β热处理。在上述的需求背景和加工工艺条件下，因大型铸锭成分不均匀性和钛合金半成品在锻造过程中心部与边部变形不均匀性导致的低倍组织不均匀现象也逐渐暴露出来，从而导致锻坯在后续的β锻造或β热处理等加工过程中的组织不均匀缺陷。在组织不均匀缺陷部位钛合金强度比正常区域强度一般要降低10MPa以上，同时还会导致锻件或零件的疲劳寿命和塑性等性能的大幅度降低，影响了钛合金承力构件的使用寿命和安全可靠性。该类型的低倍组织不均匀缺陷，在半成品棒材或锻坯状态时如果采用普通的出入厂检验方法是难以被发现的，从而经常导致在后续β加工过程中难以挽回的经济损失和质量事故，也给钛合金半成品加工工艺制订带来了误导。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种检验两相区锻造的棒材和锻坯等半成品低倍组织不均匀性的检验方法，从而能够更好的保证棒材和锻坯等半成品的质量，确保组织均匀性，以减少或避免后续锻件和零件加工产生的不必要损失。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:(I)从原始状态为两相区锻造的棒材或锻坯上截取一段试样；(2)将步骤(I)中所述的试样放在到达保温温度后的电阻炉有效工作区内保温，炉温均匀性要求±10°c，保温温度T为棒材或锻坯β相转变点温度Tfi以下10°C至β相变点温度Tfi以上15°C，即T β-10Γ^ T ( Te+15°C，当炉子再次到达保温温度后，开始计算保温时间，保温时间t= η X Smax，保温时间t的单位为min，δ_为试样的最大厚度，单位为mm，η为加热系数，加热系数η的取值为0.15?0.5，最短保温时间为20min，然后空冷;(3)将步骤(2)中所述的试样经表面机加工并腐蚀后观察低倍组织。本专利技术具有的优点和有益效果本专利技术可以根据产品的要求，在原始状态为两相区锻造的棒材或锻坯的任意部位和任意截面上截取任意厚度和形状试样。通过对试样进行Tf1-KTC?Te+15°C相变点附近温度的加热并产生α — β — α相变的取向变体择优选择，使原始组织的不均匀现象利用晶体学取向的“组织遗传”效应，扩大正常组织与异常组织界面的晶粒取向差异，同时通过相变点附近α — β — α相变对成分偏析的敏感性特点，也可以清晰地显示成分偏析带来的组织不均匀性，从而有利于在腐蚀后能顺利观察到低倍组织的不均匀性。通过该方法可以直观地观察出钛合金棒材和锻坯等半成品因成分偏析或变形不均匀导致的原始低倍组织的团聚状不均匀、较大块分散型不均匀、细小块分散型不均匀等组织缺陷，如图1、2、3、4所示。该方法操作简单，实施方便，检验效率高。【附图说明】图1是采用本专利技术的先加热后腐蚀方法后观察到的团聚状不均匀组织低倍组织照片；图2是采用本专利技术的先加热后腐蚀方法后观察到的较大块分散型不均匀低倍组织照片；图3是采用本专利技术的先加热后腐蚀方法后观察到的细小块分散型不均匀低倍组织照片；图4是采用本专利技术的先加热后腐蚀方法后观察到的心部为团聚状不均匀低倍组织照片，图中黑色椭球状为成分偏析导致的不均匀组织。图5是本专利技术实施例1的TC21棒材低倍组织照片，其中，(a)采用传统腐蚀方法；(b)采用本专利技术的先加热后腐蚀方法。图6是本专利技术实施例2的TC4-DT棒材低倍组织照片，其中，(a)采用传统腐蚀方法；(b)采用本专利技术的先加热后腐蚀方法。图7是本专利技术实施例3的TC18锻坯采用本专利技术的先加热后腐蚀方法后的低倍组织照片。图8是本专利技术实施例4的TB6钛合金棒材采用本专利技术的先加热后腐蚀方法后的低倍组织照片。图9为本专利技术实施例5的TC18钛合金锻件采用本专利技术的先加热后腐蚀方法后的低倍组织照片。【具体实施方式】工艺包括以下步骤:(I)从原始状态为两相区锻造的棒材或锻坯上截取一段试样；(2)将步骤(I)中所述的试样放在到达保温温度后的电阻炉有效工作区内保温，炉温均匀性要求±10°c，保温温度T为棒材或锻坯β相转变点温度Tfi以下10°C至β相变点温度Tfi以上15°C，即T β-10Γ^ T ( Te+15°C，当炉子再次到达保温温度后，开始计算保温时间，保温时间t= η X Smax，保温时间t的单位为min，δ_为试样的最大厚度，单位为_，η为加热系数，加热系数η的取值为0.15?0.5，当保温时间计算值小于20min时，保温时间为20min，然后空冷；(3)将步骤(2)中所述的试样经表面机加工并腐蚀后观察低倍组织。实施例1从经过两相区锻造的TC21钛合金棒材(相变点温度Tfi为960°C )头部截取15mm厚横截面薄片试样两块。其中一块薄片试样经过表面机加工并使用配比为10HF-20HN03-70H20(Vol.% )的腐蚀液腐蚀后观察到的低倍组织如图5 (a)所示。另一块薄片试样放在到达保温温度后的电阻炉有效工作区内保温，炉温均匀性要求±10°C，保温温度T为β相变点温度Tfi以上15°C，即975°C，炉子再次到达保温温度后开始计算保温时间，保温时间t = 0.5X15 = 7.5min〈20min，确定保温时间为20min，空冷；然后对加热后的薄片试样经过表面机加工并使用配比为10HF-20HN03-70H20(Vol.% )的腐蚀液腐蚀后观察到的低倍组织如图5(b)所示。从图中可以看出，采用直接腐蚀的方法很难观察出不均匀组织(见图5(a))，而采用先加热后腐蚀的方法观察出低倍组织存在团聚状不均匀组织(见图5(b))。实施例2从经过两相区锻造的TC4-DT钛合金棒材(相变点温度Tfi为985°C )尾部截取50mm厚横截面试样两块，其中一块试样经过表面机加工并使用配比为10HF-20HN03-70H20(Vol.% )的腐蚀液腐蚀后观察到的低倍组织如图6 (a)所示。另一块试样放在到达保温温度后的电阻炉有效工作区内保温，炉温均匀性要求± 10°C，保温温度T为β相变点温度Tfi以上5°C，即990°C，炉子再次到达保温温度后开始计算保温时间，保温时间t = 0.5X50 = 25min，空冷；然后对加热后的试样经过表面机加工并使用配比为10HF-20HN03-70H20(Vol.% )的腐蚀液腐蚀后观察到的低倍组织如图6 (b)所示。从图中可以看出，采用直接腐蚀的方法很难观察出不均匀组织(见图6(a))，而采用先加热后腐蚀的方法观察出低倍组织存在较大块分散型不均匀组织(见图6(b))。实施例3从经过两相区锻造的TC18钛合金锻坯(相变点温度Tfi为870°C )中间部位截取一块10mm厚纵截面试样。将试样放在到达保温温度后的电阻炉有效工作区内保温，炉温均匀性要求±10°C，保温温度T为β相变点温度Tfi以下10°C，即860°C，炉子再次到达保温温度后开始计算保温时间，保温时间t = 0.4X100 = 40min，空冷；然后对试样经过表面机加工后使用配比为10HF-20HN03-70H20(Vol.% )的腐蚀液腐蚀，观察到的低倍组织如图本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种检验钛合金低倍组织不均匀性的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：(1)从原始状态为两相区锻造的棒材或锻坯上截取一段试样；(2)将步骤(1)中所述的试样放在到达保温温度后的电阻炉有效工作区内保温，炉温均匀性要求±10℃，保温温度T为棒材或锻坯β相转变点温度Tβ以下10℃至β相变点温度Tβ以上15℃，即Tβ‑10℃≤T≤Tβ+15℃，当炉子再次到达保温温度后，开始计算保温时间，保温时间t＝η×δmax，保温时间t的单位为min，δmax为试样的最大厚度，单位为mm，η为加热系数，加热系数η的取值为0.15～0.5，最短保温时间为20min，然后空冷；(3)将步骤(2)中所述的试样经表面机加工并腐蚀后观察低倍组织。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：商国强，朱知寿，费跃，王新南，李静，祝力伟，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11
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