一種檢驗鈦合金低倍組織不均勻性的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種檢驗鈦合金低倍組織不均勻性的方法。本發(fā)明通過對兩相區(qū)鍛造變形的棒材或鍛坯進(jìn)行相變點(diǎn)Tβ以上溫度的加熱并產(chǎn)生α→β相變的取向變體擇優(yōu)選擇，使原始組織的不均勻現(xiàn)象能利用取向的“組織遺傳”效應(yīng)，使晶粒取向差異界面擴(kuò)大化，從而有利于在后續(xù)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(jù)不均勻程度和區(qū)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(tuán)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(xì)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(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)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(shù)】
[0002]隨著我國大型液壓機(jī)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(guī)格的不斷擴(kuò)大，鈦合金半成品在兩相區(qū)鍛造過程中的變形不均勻性逐漸暴露出來，導(dǎo)致坯料心部與外部變形不協(xié)調(diào)，出現(xiàn)心部過熱或過量大變形，最終出現(xiàn)了低倍分層組織或局部細(xì)晶塊組織等低倍組織不均勻現(xiàn)象，使得鍛坯不均勻組織強(qiáng)度比正常組織強(qiáng)度明顯降低，拉伸強(qiáng)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(jìn)一步分析研究發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致這一低倍組織異常不均勻現(xiàn)象的原因是心部過熱或過量大變形的動態(tài)再結(jié)晶過程促使心部過熱部位的晶粒取向產(chǎn)生了異常轉(zhuǎn)動，與正常組織的晶粒取向產(chǎn)生了分層界面。當(dāng)具有異常低倍組織的坯料再經(jīng)相變點(diǎn)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(yōu)選擇產(chǎn)生了“組織遺傳”現(xiàn)象，從而導(dǎo)致了經(jīng)β加工處理后的鍛坯或零件產(chǎn)生了低倍組織不均勻現(xiàn)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(tài)的傳統(tǒng)的出入廠檢驗(兩相區(qū)退火時)是難以被發(fā)現(xiàn)的，必須采取β區(qū)加熱產(chǎn)生α — β相變、利用晶體取向的相變“組織遺傳”效應(yīng)再通過腐蝕，從而顯示其原始低倍組織的不均勻現(xiàn)象。因此，為了更好的保證棒材和鍛坯等半成品的質(zhì)量，確保組織均勻性，急需提出一種能檢驗兩相區(qū)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(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提出一種檢驗經(jīng)兩相區(qū)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(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0005]具體包括以下步驟:
[0006](I)從原始狀態(tài)為兩相區(qū)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后，再隨爐升溫至Te+10°C≤T ( Te+30°C，保溫30min≤t≤60min后空冷，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(jīng)表面機(jī)加工并腐蝕后觀察低倍組織。
[0009]根據(jù)產(chǎn)品的要求，在原始狀態(tài)為兩相區(qū)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(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0011]本發(fā)明通過對兩相區(qū)鍛造變形的棒材或鍛坯進(jìn)行相變點(diǎn)Te以上溫度的加熱并產(chǎn)生α — β相變的取向變體擇優(yōu)選擇，使原始組織的不均勻現(xiàn)象能利用取向的“組織遺傳”效應(yīng)，使晶粒取向差異界面擴(kuò)大化，從而有利于在后續(xù)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(jù)不均勻程度和區(qū)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(tuán)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(xì)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，特別適合用于經(jīng)過兩相區(qū)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(fā)明采用上述檢驗鈦合金組織不均勻性方法后觀察到的不均勻低倍組織照片，其中，（a)團(tuán)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(xì)小塊分散型不均勻組織。
[0014]圖2是本發(fā)明實施例1的TC21鍛坯低倍組織照片，其中，(a)采用直接腐蝕方法；(b)采用先加熱后腐蝕方法。
[0015]圖3是本發(fā)明實施例2的TC21棒材低倍組織照片，其中，(a)采用直接腐蝕方法；(b)采用先加熱后腐蝕方法。
[0016]圖4是本發(fā)明實施例3的TC4-DT棒材低倍組織照片，其中，Ca)采用直接腐蝕方法；(b)采用先加熱后腐蝕方法。
[0017]圖5是本發(fā)明實施例4的TC4-DT鍛坯采用先加熱后腐蝕方法后的低倍組織照片。
[0018]圖6是本發(fā)明實施例5的TC18鍛坯采用先加熱后腐蝕方法后的低倍組織照片。
【具體實施方式】
[0019]工藝包括以下步驟:
[0020](I)從原始狀態(tài)為兩相區(qū)鍛造的棒材或鍛坯上截取15mm±3mm厚的薄片試樣；根據(jù)產(chǎn)品的要求，在原始狀態(tài)為兩相區(qū)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(dá)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后(保溫時間以爐溫儀表再次達(dá)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后(保溫時間以爐溫儀表到達(dá)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(jīng)表面機(jī)加工并腐蝕后觀察低倍組織。
[0023]實施例1:
[0024]從經(jīng)過兩相區(qū)鍛造的TC21鈦合金鍛坯(相變點(diǎn)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(jīng)過表面機(jī)加工并使用配比為10HF-20H03-70H20(Vol.%)的腐蝕液腐蝕后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(dá)到960℃的電爐中(爐溫均勻性要求±10℃ )加熱，保溫60min后(保溫時間以爐溫儀表再次達(dá)到960℃時，開始計時)，再隨爐升溫至1010°C，保溫30min后(保溫時間以爐溫儀表到達(dá)1010℃時，開始計時)，空冷；然后對加熱后的薄片試樣經(jīng)過表面機(jī)加工并使用配比為10HF-20H03-70H20(Vol.%)的腐蝕液腐蝕后觀察到的低倍組織如圖2 (b)所示。從圖中可以看出，采用直接腐蝕的方法很難觀察出不均勻組織(見圖2 (a))，而采用先加熱后腐蝕的方法觀察出的低倍組織中的不均勻程度更加明顯，屬于團(tuán)聚狀不均勻組織(見圖2(b))。
[0025]實施例2:
[0026]從經(jīng)過兩相區(qū)鍛造的TC21鈦合金棒材(相變點(diǎn)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(jīng)過表面機(jī)加工并使用配比為10HF-20H03-70H20(Vol.%)的腐蝕液腐蝕后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(dá)到945°C的電爐中(爐溫均勻性要求± 10°C )加熱，保溫60min后(保溫時間以爐溫儀表再次達(dá)到945°C時，開始計時)，再隨爐升溫至995°C，保溫45min后(保溫時間以爐溫儀表到達(dá)995°C時，開始計時)，空冷；然后對加熱后的薄片試樣經(jīng)過表面機(jī)加工并使用配比為10HF-20H03-70H20(Vol.%)的腐蝕液腐蝕后觀察到的低倍組織如圖3 (b)所示。從圖中可以看出，采用直接腐蝕的方法很難觀察出不均勻組織(見圖3 (a))，而采用先加熱后腐蝕的方法觀察出的低倍組織中的不均勻程度更加明顯，屬于團(tuán)聚狀不均勻組織(見圖3(b))。
[0027]實施例3:
[0028]從經(jīng)過兩相區(qū)鍛造的TC4-DT鈦合金棒材(相變點(diǎn)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(jīng)過表面機(jī)加工并使用配比為10HF-20H03-70H20(Vol.%)的腐蝕液腐蝕后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(dá)到935°C的電爐中(爐溫均勻性要求± 10°C )加熱，保溫60min后(保溫時間以爐溫儀表再次達(dá)到935°C時，開始計時)，再隨爐升溫至985°C，保溫60min后(保溫時間以爐溫儀表到達(dá)985°C時，開始計時)，空冷；然后對加熱后的薄片試樣經(jīng)過表面機(jī)加工并使用配比為10HF-20H03-70H20(Vol.%)的腐蝕液腐蝕后觀察到的低倍組織如圖4 (b)所示。從圖中可以看出，采用直接腐蝕的方法很難觀察出不均勻組織(見圖4 (a))，而采用先加熱后腐蝕的方法觀察出的低倍組織中的不均勻程度更加明顯，屬于較大塊分散型不均勻組織(見圖 4 (b))。
[0029]實施例4:
[0030]從經(jīng)過兩相區(qū)鍛造的TC4-DT鈦合金鍛坯(相變點(diǎn)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(dá)到945°C的電爐中(爐溫均勻性要求土 10°C )加熱，保溫60min后(保溫時間以爐溫儀表再次達(dá)到945°C時，開始計時)，再隨爐升溫至995°C，保溫50min后(保溫時間以爐溫儀表到達(dá)995°C時，開始計時)，空冷；然后對加熱后的薄片試樣經(jīng)過表面機(jī)加工并使用配比為10HF-20H03-70H20(Vol.%)的腐蝕液腐蝕后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(tuán)聚狀不均勻組織。
[0031]實施例5:
[0032]從經(jīng)過兩相區(qū)鍛造的TC18鈦合金鍛坯(相變點(diǎn)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(dá)到835°C的電爐中(爐溫均勻性要求土 10°C )加熱，保溫60min后(保溫時間以爐溫儀表再次達(dá)到835°C時，開始計時)，再隨爐升溫至885 °C，保溫40min后(保溫時間以爐溫儀表到達(dá)885°C時，開始計時)，空冷；然后對加熱后的薄片試樣經(jīng)過表面機(jī)加工并使用配比為10HF-20H03-70H20(Vol.%)的腐蝕液腐蝕后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(tuán)聚狀不均勻組織。
【權(quán)利要求】
1.一種檢驗鈦合金低倍組織不均勻性的方法，其特征在于，具體包括以下步驟: (1)從原始狀態(tài)為兩相區(qū)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后，再隨爐升溫至Te+10°C≥T ( T0+300C，保溫30min≥t≥60min后空冷，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(jīng)表面機(jī)加工并腐蝕后觀察低倍組織。
2.根據(jù)權(quán)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，其特征在于，根據(jù)產(chǎn)品的要求，在原始狀態(tài)為兩相區(qū)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(yōu)先權(quán)日:2014年3月5日
【發(fā)明者】朱知壽, 王新南, 李軍, 費(fèi)躍, 商國強(qiáng), 祝力偉 申請人:中國航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空材料研究院