一種檢驗鈦合金低倍組織不均勻性的方法

2024-03-23 16:11:05

一種檢驗鈦合金低倍組織不均勻性的方法
【專利摘要】本發明公開了一種檢驗鈦合金低倍組織不均勻性的方法。本發明通過對兩相區鍛造變形的棒材或鍛坯進行相變點Tβ以上溫度的加熱並產生α→β相變的取向變體擇優選擇，使原始組織的不均勻現象能利用取向的「組織遺傳」效應，使晶粒取向差異界面擴大化，從而有利於在後續腐蝕過程中能順利觀察到低倍組織的不均勻性。通過該方法可以直觀地觀察出原始低倍組織的不均勻性程度，根據不均勻程度和區域大小可將鈦合金低倍組織不均勻缺陷大致分為四類，分別為團聚狀不均勻組織、無晶界不均勻組織、較大塊分散型不均勻組織和細小塊分散型不均勻組織。
【專利說明】一種檢驗鈦合金低倍組織不均勻性的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種檢驗鈦合金低倍組織不均勻性的方法。
【背景技術】
[0002]隨著我國大型液壓機的相繼投入使用和鈦合金大型鑄錠及其棒材、鍛坯和板坯等半成品尺寸規格的不斷擴大，鈦合金半成品在兩相區鍛造過程中的變形不均勻性逐漸暴露出來，導致坯料心部與外部變形不協調，出現心部過熱或過量大變形，最終出現了低倍分層組織或局部細晶塊組織等低倍組織不均勻現象，使得鍛坯不均勻組織強度比正常組織強度明顯降低，拉伸強度最大可降低IOOMPa以上。對低倍正常部位組織與不均勻部位的異常組織進一步分析研究發現，導致這一低倍組織異常不均勻現象的原因是心部過熱或過量大變形的動態再結晶過程促使心部過熱部位的晶粒取向產生了異常轉動，與正常組織的晶粒取向產生了分層界面。當具有異常低倍組織的坯料再經相變點以上的最終熱處理(如β熱處理)或β鍛造成形等加工時，因α — β — α相變的取向變體擇優選擇產生了「組織遺傳」現象，從而導致了經β加工處理後的鍛坯或零件產生了低倍組織不均勻現象。該類型的低倍組織不均勻缺陷，在半成品棒材或鍛坯狀態的傳統的出入廠檢驗(兩相區退火時)是難以被發現的，必須採取β區加熱產生α — β相變、利用晶體取向的相變「組織遺傳」效應再通過腐蝕，從而顯示其原始低倍組織的不均勻現象。因此，為了更好的保證棒材和鍛坯等半成品的質量，確保組織均勻性，急需提出一種能檢驗兩相區鍛造的棒材和鍛坯等半成品低倍組織不均勻性的檢驗方法。

【發明內容】

[0003]本發明的目的是提出一種檢驗經兩相區鍛造的鈦合金棒材和鍛坯等半成品低倍組織不均勻性的方法。
[0004]本發明解決其技術問題所採用的技術方案是:
[0005]具體包括以下步驟:
[0006](I)從原始狀態為兩相區鍛造的棒材或鍛坯上截取15mm±3mm厚的薄片試樣；
[0007](2)將步驟(1)中所述的薄片試樣先在Te_40°C≤T≤Te_20°C的電爐中，保溫60min後，再隨爐升溫至Te+10°C≤T ( Te+30°C，保溫30min≤t≤60min後空冷，爐溫均勻性要求±10°C，兩次保溫時間均以爐溫儀表到所需加保溫溫度開始計時；
[0008](3)將步驟(2)中所述的薄片試樣經表面機加工並腐蝕後觀察低倍組織。
[0009]根據產品的要求，在原始狀態為兩相區鍛造的棒材或鍛坯的任意部位和任意截面上截取薄片試樣。
[0010]本發明具有的優點和有益效果:
[0011]本發明通過對兩相區鍛造變形的棒材或鍛坯進行相變點Te以上溫度的加熱並產生α — β相變的取向變體擇優選擇，使原始組織的不均勻現象能利用取向的「組織遺傳」效應，使晶粒取向差異界面擴大化，從而有利於在後續腐蝕過程中能順利觀察到低倍組織的不均勻性。通過該方法可以直觀地觀察出原始低倍組織的不均勻性程度，根據不均勻程度和區域大小可將鈦合金低倍組織不均勻缺陷大致分為四類，分別為團聚狀不均勻組織、無晶界不均勻組織、較大塊分散型不均勻組織和細小塊分散型不均勻組織，如圖1所示。
[0012]該檢驗鈦合金組織不均勻性的方法，特別適合用於經過兩相區鍛造的鈦合金棒材和鍛坯組織不均勻性的檢查。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發明採用上述檢驗鈦合金組織不均勻性方法後觀察到的不均勻低倍組織照片，其中，（a)團聚狀不均勻組織；(b)無晶界不均勻組織；(c)較大塊分散型不均勻組織；(d)細小塊分散型不均勻組織。
[0014]圖2是本發明實施例1的TC21鍛坯低倍組織照片，其中，(a)採用直接腐蝕方法；(b)採用先加熱後腐蝕方法。
[0015]圖3是本發明實施例2的TC21棒材低倍組織照片，其中，(a)採用直接腐蝕方法；(b)採用先加熱後腐蝕方法。
[0016]圖4是本發明實施例3的TC4-DT棒材低倍組織照片，其中，Ca)採用直接腐蝕方法；(b)採用先加熱後腐蝕方法。
[0017]圖5是本發明實施例4的TC4-DT鍛坯採用先加熱後腐蝕方法後的低倍組織照片。
[0018]圖6是本發明實施例5的TC18鍛坯採用先加熱後腐蝕方法後的低倍組織照片。
【具體實施方式】
[0019]工藝包括以下步驟:
[0020](I)從原始狀態為兩相區鍛造的棒材或鍛坯上截取15mm±3mm厚的薄片試樣；根據產品的要求，在原始狀態為兩相區鍛造的棒材或鍛坯的任意部位和任意截面上截取薄片試樣。
[0021](2)將步驟(1)中所述的薄片試樣先在溫度達到Te-40℃≤T ≤Te-20℃中的某一溫度的電爐中(爐溫均勻性要求±10℃)加熱，保溫60min後(保溫時間以爐溫儀表再次達到保溫溫度時，開始計時)，再隨爐升溫至Te+10℃≤T ≤Te+30℃中的某一溫度加熱保溫30min≤t≤60min後(保溫時間以爐溫儀表到達保溫溫度時,開始計時)，空冷；
[0022](3)將步驟(2)中所述的薄片試樣經表面機加工並腐蝕後觀察低倍組織。
[0023]實施例1:
[0024]從經過兩相區鍛造的TC21鈦合金鍛坯(相變點溫度Te為980℃)頭部截取12mm厚橫截面薄片試樣兩塊。其中一塊薄片試樣經過表面機加工並使用配比為10HF-20H03-70H20(Vol.%)的腐蝕液腐蝕後觀察到的低倍組織如圖2 (a)所示。另一塊薄片試樣先在溫度達到960℃的電爐中(爐溫均勻性要求±10℃ )加熱，保溫60min後(保溫時間以爐溫儀表再次達到960℃時，開始計時)，再隨爐升溫至1010°C，保溫30min後(保溫時間以爐溫儀表到達1010℃時，開始計時)，空冷；然後對加熱後的薄片試樣經過表面機加工並使用配比為10HF-20H03-70H20(Vol.%)的腐蝕液腐蝕後觀察到的低倍組織如圖2 (b)所示。從圖中可以看出，採用直接腐蝕的方法很難觀察出不均勻組織(見圖2 (a))，而採用先加熱後腐蝕的方法觀察出的低倍組織中的不均勻程度更加明顯，屬於團聚狀不均勻組織(見圖2(b))。
[0025]實施例2:
[0026]從經過兩相區鍛造的TC21鈦合金棒材(相變點溫度Te為985°C)尾部截取15mm厚橫截面薄片試樣兩塊。其中一塊薄片試樣經過表面機加工並使用配比為10HF-20H03-70H20(Vol.%)的腐蝕液腐蝕後觀察到的低倍組織如圖3 (a)所示。另一塊薄片試樣先在溫度達到945°C的電爐中(爐溫均勻性要求± 10°C )加熱，保溫60min後(保溫時間以爐溫儀表再次達到945°C時，開始計時)，再隨爐升溫至995°C，保溫45min後(保溫時間以爐溫儀表到達995°C時，開始計時)，空冷；然後對加熱後的薄片試樣經過表面機加工並使用配比為10HF-20H03-70H20(Vol.%)的腐蝕液腐蝕後觀察到的低倍組織如圖3 (b)所示。從圖中可以看出，採用直接腐蝕的方法很難觀察出不均勻組織(見圖3 (a))，而採用先加熱後腐蝕的方法觀察出的低倍組織中的不均勻程度更加明顯，屬於團聚狀不均勻組織(見圖3(b))。
[0027]實施例3:
[0028]從經過兩相區鍛造的TC4-DT鈦合金棒材(相變點溫度Te為965 °C)中間部位截取18mm厚橫截面薄片試樣兩塊。其中一塊薄片試樣經過表面機加工並使用配比為10HF-20H03-70H20(Vol.%)的腐蝕液腐蝕後觀察到的低倍組織如圖4 (a)所示。另一塊薄片試樣先在溫度達到935°C的電爐中(爐溫均勻性要求± 10°C )加熱，保溫60min後(保溫時間以爐溫儀表再次達到935°C時，開始計時)，再隨爐升溫至985°C，保溫60min後(保溫時間以爐溫儀表到達985°C時，開始計時)，空冷；然後對加熱後的薄片試樣經過表面機加工並使用配比為10HF-20H03-70H20(Vol.%)的腐蝕液腐蝕後觀察到的低倍組織如圖4 (b)所示。從圖中可以看出，採用直接腐蝕的方法很難觀察出不均勻組織(見圖4 (a))，而採用先加熱後腐蝕的方法觀察出的低倍組織中的不均勻程度更加明顯，屬於較大塊分散型不均勻組織(見圖 4 (b))。
[0029]實施例4:
[0030]從經過兩相區鍛造的TC4-DT鈦合金鍛坯(相變點溫度Te為970°C)尾部截取一塊16mm厚縱截面薄片試樣。將薄片試樣先在溫度達到945°C的電爐中(爐溫均勻性要求土 10°C )加熱，保溫60min後(保溫時間以爐溫儀表再次達到945°C時，開始計時)，再隨爐升溫至995°C，保溫50min後(保溫時間以爐溫儀表到達995°C時，開始計時)，空冷；然後對加熱後的薄片試樣經過表面機加工並使用配比為10HF-20H03-70H20(Vol.%)的腐蝕液腐蝕後觀察到的低倍組織如圖5所示。從圖中可以看出，低倍組織中存在明顯的團聚狀不均勻組織。
[0031]實施例5:
[0032]從經過兩相區鍛造的TC18鈦合金鍛坯(相變點溫度Te為870°C)中間部位截取一塊14mm厚橫截面薄片試樣。將薄片試樣先在溫度達到835°C的電爐中(爐溫均勻性要求土 10°C )加熱，保溫60min後(保溫時間以爐溫儀表再次達到835°C時，開始計時)，再隨爐升溫至885 °C，保溫40min後(保溫時間以爐溫儀表到達885°C時，開始計時)，空冷；然後對加熱後的薄片試樣經過表面機加工並使用配比為10HF-20H03-70H20(Vol.%)的腐蝕液腐蝕後觀察到的低倍組織如圖6所示。從圖中可以看出，低倍組織中存在明顯的團聚狀不均勻組織。
【權利要求】
1.一種檢驗鈦合金低倍組織不均勻性的方法，其特徵在於，具體包括以下步驟: (1)從原始狀態為兩相區鍛造的棒材或鍛坯上截取15mm±3mm厚的薄片試樣； (2)將步驟(1)中所述的薄片試樣先≥T( Te-20°C的電爐中，保溫60min後，再隨爐升溫至Te+10°C≥T ( T0+300C，保溫30min≥t≥60min後空冷，爐溫均勻性要求±10°C，兩次保溫時間均以爐溫儀表到所需保溫溫度開始計時； (3)將步驟(2)中所述的薄片試樣經表面機加工並腐蝕後觀察低倍組織。
2.根據權利要求1所述的一種檢驗鈦合金低倍組織不均勻性的方法，其特徵在於，根據產品的要求，在原始狀態為兩相區鍛造的棒材或鍛坯的任意部位和任意截面上截取薄片試樣。
【文檔編號】G01N1/28GK103852360SQ201410078559
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年3月5日 優先權日:2014年3月5日
【發明者】朱知壽, 王新南, 李軍, 費躍, 商國強, 祝力偉 申請人:中國航空工業集團公司北京航空材料研究院