[發(fā)明專利]一種預(yù)測金屬表面裂紋萌生位置或擴展方向的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910868375.2
• 申請日: 2019-09-09
• 公開（公告）號: CN110702497B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮新;莫曉飛;丁賢飛;朱郎平;南海
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航發(fā)北京航空材料研究院
• 主分類號: G01N3/00
• 分類號: G01N3/00;G01N3/06;G01N1/28;G01N1/32
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

1.一種預(yù)測金屬表面裂紋萌生位置或擴展方向的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)待測金屬材料表面拋光腐蝕后，進行微觀組織觀察，采用物理氣相沉積法對表面待表征區(qū)域進行網(wǎng)格制備，測量并記錄金屬材料表面所制備網(wǎng)格的原始坐標；

所述網(wǎng)格制備是將塑性變形前的材料表面涂覆一層形狀規(guī)則的精密網(wǎng)格，具體操作步驟包括：(1)首先材料表面拋光后，在其表面均勻涂覆一層光刻膠，之后進行烘干；(2)將烘干后的材料置于刻有網(wǎng)格的掩膜板下，利用光刻機對表面掩膜版和光刻膠曝光、顯影；(3)將顯影后的材料放入電子束蒸發(fā)儀中在其表面蒸鍍一層金屬，最終在材料表面形成一層覆有金屬的精密網(wǎng)格；(4)通過計算金屬材料表面變形前后網(wǎng)格節(jié)點坐標差，計算得到微區(qū)變形量或應(yīng)變量；

所述掩膜板面積根據(jù)材料表面需觀測的微區(qū)面積確定，掩膜版網(wǎng)格單個格子邊長根據(jù)應(yīng)變量測量精度確定；

(2)采用EBSD法，對網(wǎng)格制備后的待表征區(qū)域進行晶體取向表征，獲得該區(qū)域晶體取向數(shù)據(jù)；

(3)對待測金屬開展力學(xué)測試，使沉積網(wǎng)格后的金屬材料表面待表征區(qū)發(fā)生塑性變形；

(4)將力學(xué)測試后金屬材料表面待表征區(qū)沉積網(wǎng)格坐標進行第二次測量，并記錄坐標值；

(5)對金屬表面力學(xué)測試塑性變形前后網(wǎng)格坐標差進行計算，獲得微區(qū)變形量或應(yīng)變量分布，并可采用三維云圖或三維等高線圖形式表達；

所述坐標差計算為：首先測量塑性變形前材料表面網(wǎng)格每個節(jié)點相對原點的坐標值(xi0,yj0)及變形后相對原點坐標值(xi,yj)，計算變形前后同一網(wǎng)格節(jié)點相對坐標差，獲得材料表面微區(qū)相對變形量(ui,vj)，將應(yīng)變量與被測區(qū)域長度比值確定為應(yīng)變量(εi,εj)；

(6)對網(wǎng)格區(qū)的晶體取向進行表征，結(jié)合網(wǎng)格區(qū)應(yīng)變分布，獲得應(yīng)變集中區(qū)域的位錯滑移方向；

所述的應(yīng)變集中區(qū)域，為網(wǎng)格節(jié)點坐標差最大區(qū)域；

(7)通過材料表面網(wǎng)格區(qū)應(yīng)變分布和位錯滑移方向，直觀描述微區(qū)結(jié)構(gòu)特征對應(yīng)變量的影響，并預(yù)測裂紋萌生位置或擴展方向。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)測金屬表面裂紋萌生位置或擴展方向的方法，其特征在于，所述光刻膠厚度為0.5-50μm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)測金屬表面裂紋萌生位置或擴展方向的方法，其特征在于，所述利用光刻機對表面光刻膠進行曝光和顯影，曝光時間根據(jù)光刻膠厚度確定，采用60s-600s。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)測金屬表面裂紋萌生位置或擴展方向的方法，其特征在于，所述物理氣相沉積法蒸鍍金屬材料為金屬、金屬合金或化合物。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)測金屬表面裂紋萌生位置或擴展方向的方法，其特征在于，所述掩膜版材質(zhì)采用熔融石英、不銹鋼，掩蔽層為鉻，厚度為2-10mm。