[發明專利]一種TiAl基合金拉伸力學性能測試的試驗方法無效

申請號：	200910237269.0	申請日：	2009-11-09
公開（公告）號：	CN101710049A	公開（公告）日：	2010-05-19
發明（設計）人：	馬岳;毛廣杰;宮聲凱	申請（專利權）人：	北京航空航天大學
主分類號：	G01N3/32	分類號：	G01N3/32;G01N1/44;G01N1/32
代理公司：	北京永創新實專利事務所 11121	代理人：	趙文利
地址：	100083***	國省代碼：	北京;11
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種 tial 合金拉伸力學性能測試試驗方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及一種合金的力學性能測試方法，具體地的說，是指TiAl基合金拉伸力學性能測試的試驗方法。

背景技術

TiAl基合金具有較高的使用溫度、高溫強度、彈性模量以及較好的抗氧化性能和抗蠕變性能等優點，使之優于其他的金屬及合金而備受航空航天界材料工作者的關注，成為飛機發動機和火箭推進系統所用的新一代高溫結構材料中的候選材料之一。目前，鈦鋁金屬間化合物的研究焦點都放在了合金的研究和開發上。然而，TiAl基合金較低的室溫塑性、高溫強度及斷裂韌性，同時合金在很小的載荷下就能產生很大程度的損傷，嚴重阻礙了其進入實用化的進程。因此，我們有必要對材料在某一定應力范圍內產生形變行為進行研究，進而了解材料所產生微裂紋損傷行為，以達到材料的安全應用。

在室溫服役中，由于反復使用，材料內部有可能出現部分的塑性變形，這些變形主要是通過裂紋的萌生與擴展表現出來，導致材料內部發生了損傷，降低材料的整體性能。材料脆性斷裂的宏觀特征，是在斷裂前發生不可測的塑性變形，同時在材料發生脆性斷裂時裂紋的擴展速度往往很快。TiAl金屬間化合物斷裂的驅動力是拉伸應力，裂紋在彈性范圍內可以起裂并擴展。為了更好的研究TiAl基合金材料在拉伸過程中裂紋形核、擴展和斷裂的過程，人們主要采用掃描電鏡原位拉伸的方法實現。現有的傳統的掃描電鏡(SEM)原位拉伸試驗所采用的試樣由于尺寸較小，工作段與夾持段過渡倒角較小，容易引起應力集中，要在試樣工作段中心位置開缺口，并且方便跟蹤觀察裂紋。裂紋沿缺口位置形成后擴展斷裂，觀察整個裂紋萌生和擴展過程。但是由于缺口的存在，改變了應力在整個試樣平行工作段上的均勻分布，造成缺口位置的應力集中，不利于研究材料在均勻受力下的力學性能，局限了研究方法的應用。

發明內容

本發明為了解決材料原位拉伸性能測試中由于試樣開缺口造成的應力集中，引起受力不均的問題，以及固定試樣加載位置尺寸較小造成應力集中問題，提供了一種TiAl基合金拉伸力學性能測試的試驗方法。所述的試驗方法采用不開缺口試樣進行SEM掃描電鏡拉伸試驗，使試樣在均勻受力下發生塑性變形，最后發生斷裂。利用反復拉伸的手段，控制外加載荷的大小和循環次數來完成材料的變形行為。該方法區別于以往的試驗方法之處在于試樣未開缺口，沒有限定裂紋的形成位置，并且試樣在均勻的受力情況下分析力學性能，能夠為現實服役過程提供依據。

本發明提供的TiAl基合金拉伸力學性能測試的實驗方法，具體步驟為：

第一步：制備原材料；

制備TiAl基合金鑄錠，并進行預處理，預處理包括熱等靜壓處理和退火處理。

第二步：設計試樣尺寸，加工切割試樣；

本發明設計不開缺口試樣，并對試樣兩端的夾持段進行加厚處理，加厚部分的夾持段與中心工作段之間圓角過渡連接，以避免拉伸過程中造成應力集中。

第三步：試樣表面的處理；

試樣的工作觀察面經過粗磨、精磨、細磨和拋光后腐蝕，腐蝕液采用TiAl基合金常用腐蝕液，成分體積比為HNO₃∶HF∶H₂O為10∶5∶85，采用淺腐蝕狀態，試樣的背面和兩側的邊緣分別粗磨、細磨至1200^#～1500^#。

第四步：試樣反復加卸載、測定；

按照TiAl基合金標準力學性能曲線，制定反復加卸載荷的水平應力點，即在0～σs(屈服點)內設定反復加卸載的水平應力點，每個水平應力點加載卸載循環，每次加載后馬上卸載，沒有時間間隔，加卸載荷方式為手動加卸載。

本發明的優點在于：

(1)設計不開缺口的SEM原位拉伸試驗試樣，使得試樣材料在均勻受力下發生斷裂，材料塑性變形區域增加。

(2)本發明尤其適用于TiAl等脆性材料的拉伸力學性能測試，可以更詳細的觀察到材料在反復受力過程中產生的不均勻塑性變形形貌。