[發明專利]近α鈦合金低倍粗晶組織分布的預測方法

有效

• 申請號: 201811474303.1
• 申請日: 2018-12-04
• 公開（公告）號: CN109446728B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 陳雷;張啟飛;金淼;賈偉;莫安軍;孫朝遠;謝靜
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 北京孚睿灣知識產權代理事務所(普通合伙) 11474
• 代理人: 舒麗亞

本發明涉及一種近α鈦合金低倍粗晶組織分布的預測方法，其包括以下步驟：S1、對材料在選定工藝條件下的組織測定；S2、通過統計分析相應的工藝下的熱壓縮試件心部的顯微組織，統計晶粒尺寸；S3、建立原始β晶粒尺寸的量化預測模型；S4、基于低倍粗晶形成的顯微組織臨界條件：D_β≥D₀，通過有限元軟件的二次開發及數值模擬分析，實現近α鈦合金低倍粗晶分布的可視化預測。本發明的近α鈦合金低倍粗晶組織分布的預測方法可以有效的揭示近α鈦合金鍛件經鍛造熱處理后出現的顯微組織變化，特別是原始β晶粒粗化及其導致的低倍粗晶組織分布實現可視化預測。優化成形工藝，減少低倍粗晶區，而且預測結果準確。

技術領域

本發明屬于鈦合金鍛件鍛造技術領域，涉及一種近α鈦合金低倍粗晶組織分布的預測方法。

背景技術

鈦合金因其良好的綜合性能，在航空領域得到廣泛應用，常通過熱模鍛制成飛機的承力構件。在我國當前航空工業對鈦合金模鍛件需要量迅猛增加的同時，對鈦合金航空鍛件的宏微觀組織和力學性能的要求也越來越苛刻。

航空鍛件的低倍組織是鍛件質量評估和產品判廢的重要依據之一，對鍛件的形變歷程和熱歷史十分敏感。特別對于大型模鍛件，由于鍛件結構復雜以及模具的影響，使得鍛件內溫度和變形的不均勻性明顯而導致的鍛件局部低倍組織不達標的問題層出不窮。有些鍛件不得不將低倍組織缺陷切除，使得材料利用率大幅降低，有的低倍組織缺陷甚至直接導致鍛件報廢。鈦合金低倍組織通常分為：清晰晶(低倍粗晶)和模糊晶，其主要與β晶粒尺寸、晶粒的不等軸程度和襯度有關，顯微組織之間并不存在明確的關聯關系。近α鈦合金鍛件主要在α+β雙相區多火次成形，其達標的低倍組織通常為模糊晶，如圖1所示。

低倍粗晶組織往往導致鍛件的性能不合格，在鍛造完成后的切除過程中，可能會造成鍛件流線被切斷，從而導致的鍛件整體的綜合性能有所降低，尤其對鍛件壽命影響較大。相比于鋼鐵，鈦及鈦合金屬于新型金屬，價格較為昂貴，因此，切除低倍粗晶區會造成大量的材料浪費，提高了生產成本。因此，急需發明一種近α鈦合金低倍粗晶組織分布的預測方法，從而提升鈦合金材料利用率，降低生產成本。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種近α鈦合金低倍粗晶組織分布的預測方法，該方法可以有效地預測近α鈦合金低倍粗晶出現位置，解決了實際生產中低倍粗晶不可控的難題，進而可根據該方法制定更合理的變形工藝，然后使得鍛件組織、性能更均勻和更穩定。

本發明是這樣實現的：

一種近α鈦合金低倍粗晶組織分布的預測方法，其包括以下步驟：

S1、對材料在選定工藝條件下依次進行組織測定：

S11、等溫熱壓縮試驗：

從近α鈦合金鍛棒上切取圓柱狀試樣，進行恒應變速率等溫熱壓縮試驗，變形溫度為從900℃～1000℃區間內選取3個以上溫度點，變形速率在0.001s^-1～10s^-1間，進行等溫單軸熱變形，變形量為5％～70％；

S12、完全退火熱處理：

將S11中熱變形后的試樣進行完全退火熱處理，具體步驟和參數如下：將爐溫加熱至750℃～880℃的第一溫度，放入試樣，繼續加熱，待爐溫穩定至第一溫度進行保溫計時，保溫時間為60min～240min，空冷退火，試樣退火完成后，平行于壓縮方向沿試樣的中心切開，得到心部低倍組織圖像與顯微組織圖像并進行分析；

S13、確定各低倍組織對應的顯微組織特性：