[發明專利]一種單相鈦合金孿生變形行為的驗證方法

在審

• 申請號: 202010864100.4
• 申請日: 2020-08-25
• 公開（公告）號: CN112180066A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 陸子川;姚草根;紀瑋;微石
• 申請（專利權）人: 航天材料及工藝研究所
• 主分類號: G01N33/204
• 分類號: G01N33/204;G01N3/08;G01N23/2251;G01N21/84
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 徐曉艷

本發明涉及一種單相鈦合金孿生變形行為的驗證方法，屬于先進材料技術領域。該方法首先對單相TA7ELI鈦合金進行不同溫度下的拉伸試驗，獲取相應的拉伸載荷?位移曲線，判斷曲線的塑性變形階段有無鋸齒狀變形特征。對第一單相鈦合金拉伸斷裂件沿拉伸方向剖切制樣，從斷裂處到夾持端沿平行于拉伸軸向方向進行金相顯微組織拍照，并對拍照結果進行觀察分析。此外，對第二單相鈦合金拉伸斷裂件進行斷口端面觀察，尋找斷口中有無線性孿生變形特征，若有，則可以結合金相組織中的變形孿晶及載荷?位移曲線中的鋸齒狀特征系統驗證TA7ELI單相鈦合金在低溫條件下的孿生變形行為。

技術領域

本發明涉及一種單相鈦合金孿生變形行為的驗證方法，屬于材料技術領域。本發明主要用于航天工業中主流低溫單相鈦合金TA7ELI的低溫變形研究，其可作為TA7ELI鈦合金低溫性能強韌化研究的技術手段，亦可應用于其它類型高性能低溫鈦合金的研究及性能改進方面，對新型高強塑低溫鈦合金材料的研發具有一定的技術指導作用。

背景技術

隨著航天技術的發展，鈦合金在低溫條件下的應用顯著提升，目前已成功開發出了諸如TA7ELI、TC4ELI、CT20等一系列服役性能優異的低溫鈦合金。其中，TA7ELI作為一種單相α型鈦合金，合金成分及低溫變形方式簡單，低溫力學性能強韌化方式較雙相鈦合金更為便捷，在20K條件下體現出優異的低溫強度，是目前應用最為廣泛的低溫鈦合金材料，主要用作運載火箭葉輪類、氣瓶類的制造。但是，該合金在20K條件下仍存在低溫塑性優勢不明顯，強度及延伸率富裕度不足的短板，在一定程度上限制了其工程應用。

對高性能低溫鈦合金的開發而言，熟悉其低溫變形行為和變形機理是研制材料的基礎，只有在明確其變形行為和變形機理的基礎上，才能夠更有針對性地選取相應的強韌化手段以改進其低溫力學性能。目前，針對TA7ELI單相鈦合金低溫變形行為的觀點主要有滑移變形和孿生變形兩種，雖有研究指出其在低溫條件下孿生變形較滑移變形更易進行，但并未得到系統性驗證，其低溫孿生變形行為還未形成統一概論，缺乏相應的實驗驗證方法，導致其低溫強韌化研究方向不明確。

因此，如何采用實驗手段能夠直觀地、系統性地驗證TA7ELI鈦合金的低溫孿生變形行為是確定相應強韌化手段，提升其低溫力學性能的關鍵所在。目前，國內外對TA7ELI單相鈦合金孿生變形行為的驗證手段多采用透射電鏡(TEM)分析技術。由于其設備條件及實驗原理的限制，通常需要離子減薄或者聚焦離子束(FIB)方法制取測試樣品，可供分析的視場通常在幾μm～幾十μm范圍內，且往往需要制取多個分析樣品，存在實驗成本高、分析區域受限、代表性不強、分析過程復雜的短板。為此，如何通過設計合理的實驗方案，采用更為代表性的、系統性的、且簡單易行的分析方法以驗證單相TA7ELI鈦合金的低溫孿生變形行為，是解決目前其低溫孿生變形行為研究不徹底、低溫強韌化研究方向不明確的關鍵所在。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提出一種單相鈦合金孿生變形行為的驗證方法，解決傳統分析方法存在分析區域小、研究成本高、可代表性不強的短板，從而明確其低溫孿生變形行為，為鈦合金低溫性能強韌化提供一定的研究技術手段。

本發明解決技術的方案是：一種單相鈦合金孿生變形行為的驗證方法，該方法包括如下步驟：

(1)、力學性能測試：對單相鈦合金拉伸試樣件進行不同變形溫度條件下的準靜態拉伸試驗，每個變形溫度試驗得到第一單相鈦合金拉伸斷裂件、第二單相鈦合金拉伸斷裂件以及單相鈦合金材料在該變形溫度條件下的載荷-位移曲線；

(2)、載荷-位移曲線特征分析：對步驟(1)得到的單相鈦合金材料在不同變形溫度下的載荷-位移曲線進行特征分析，研究載荷-位移曲線在塑性變形階段的形態，首先判斷載荷-位移曲線有無鋸齒狀曲線段，當塑性變形階段存在載荷波動現象時，即判斷為有鋸齒狀曲線段，之后，則進入步驟(3)；否則，直接進入步驟(3)；