一种表征β锻钛合金锻件屈服强度各向异性的方法技术

本发明专利技术涉及一种表征β锻钛合金锻件屈服强度各向异性的方法，包括：1)切取试样；2)对试样进行处理获得EBSD检测试样，选定径轴面为测试面；3)选取区域进行EBSD测试；4)处理EBSD数据得到α相取向分布图，提取α

【技术实现步骤摘要】
一种表征
β
锻钛合金锻件屈服强度各向异性的方法


[0001]本专利技术属于钛合金锻件性能测试领域，具体涉及一种利用Schmi d因子表征β锻钛合金锻件屈服强度各向异性的方法。

技术介绍

[0002]β锻造是指钛合金完全在β相变点以上进行的锻造。β锻后得到网篮组织，由于其优异的抗蠕变能力和断裂韧性被广泛用于制备飞机发动机盘类锻件。其中原始β晶粒沿金属流动方向拉长，形成如图1所示的Pancake晶粒，易于导致合金力学性能的各向异性。通常在锻件上切取不同方向的拉伸试样进行测试，用强度指标来表征锻件该区域的强度各向异性。但对于β锻造锻件来说，要避免淬透性对强度性能的影响，在同一截面厚度上取不同方向的多个拉伸试样测试难免存在误差。为此，对β锻钛合金锻件任意区域的组织进行电子背散射衍射(EBSD)分析和数据处理分析强度各向异性具有较强的工程意义。
[0003]β锻的网篮组织在原始β晶界处析出不连续的晶界α相(α
GB
)，原始β晶粒内部为交织的片层α相。由于α
GB
相内部没有析出细小的次生α相，为组织中的“弱区”，裂纹易沿α
GB
相萌生和扩展，所以本文仅分析待测的区域α
GB
。众所周知，Schmid因子越偏离0.45，材料变形难度越大，屈服强度越高，通过EBSD数据得到不同加载方向下α
GB
相的Schmid因子分布图，可以定性分析不同加载方向屈服强度水平。利用锻件力学性能的各向异性，指导优化整体叶盘锻件预制坯设计，针对锻件不同区域调整Pancake晶粒拉长方向，如在整体叶盘锻件叶片和幅板的径向，轮缘和轮毂的弦向获得较优的拉伸力学性能。

技术实现思路

[0004]鉴于现有技术的上述情况，本专利技术的目的是提供一种表征β锻钛合金锻件屈服强度各向异性的方法，在不对锻件进行拉伸测试的前提下，表征任意区域屈服强度各向异性水平。
[0005]本专利技术的技术方案是：一种表征β锻钛合金锻件屈服强度各向异性的方法，其特征在于包括如下步骤：
[0006]1)在待分析区域取规定尺寸的试样，试样的长度、宽度和厚度方向分别对应锻件的径向(LD)、轴向(FD)和弦向(LD1)；
[0007]2)对步骤1)中的试样进行处理，获得EBSD检测的试样，选定径轴面(FD
‑
LD)为测试面；
[0008]3)选取一个原始β晶粒不少于5个的区域进行EBSD测试，扫描步长小于等于α
GB
相厚度的1/2；
[0009]4)EBSD数据处理得到α相取向分布图，提取α
GB
相的取向分布图；
[0010]5)在α
GB
相取向分布图中添加单向拉伸加载的方向和α相的三种滑移系<11
‑
20>(0001),<11
‑
20>(10
‑
10)和<11
‑
23>(11
‑
22)，获得该加载方向的Schmid因子分布图，统计Schmid因子小于第一预定值的比率和大于第二预定值的比率之和S；
[0011]6)以步骤5)中的方向偏转角度N(不大于90
°
)为新的加载方向，重复步骤5)，最终建立偏转角度N与S
N
的对应关系曲线。
[0012]其中所述试样的规定尺寸为长度不小于10mm，宽度不小于6mm，厚度不小于4mm，如果试样过小，则存在待测区域数据不充分的问题。
[0013]优选地，扫描步长小于等于α
GB
相厚度的1/3，这样，保证α
GB
相可得到3个以上数据点，最终表征结果可以更加精确。
[0014]由于Schmi d因子越偏离0.45，材料变形难度越大，屈服强度越高，因此所述第一预定值优选设定为0.4，所述第二预定值优选设定为0.5。
[0015]本专利技术提供一种利用Schmid因子表征β锻钛合金锻件屈服强度各向异性的方法，在不取拉伸试样和拉伸测试的情况下，利用EBSD测试和数据处理可得到S
N
，即待测区域任意单向加载方向下屈服强度水平，对β锻钛合金整体叶盘类锻件预制坯设计优化提供技术基础。
附图说明
[0016]图1是β锻后Pancake晶粒模型；
[0017]图2是β锻钛合金整体叶盘锻件毛坯图；
[0018]图3是FD方向Schmid因子分布图；
[0019]图4是偏转角度N与S
N
的对应关系曲线。
具体实施方式
[0020]为了更清楚地理解本专利技术的目的、技术方案及优点，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。
[0021]本专利技术提供一种利用Schmid因子表征β锻钛合金锻件屈服强度各向异性的方法，在热处理后的锻件中确定分析区域若干，分析方法的具体步骤如下：
[0022]1)试样切取：在待分析区域取两块长度不小于10mm，宽度不小于6mm，厚度不小于4mm的方形试样，其长度、宽度和厚度方向分别对应锻件径向(LD)，轴向(FD)，弦向(LD1)，一块作为备样；
[0023]2)试样制备：采用GB/T 5168
‑
2008规定的高倍组织检验试样制备方法对步骤1)中切取的试样进行处理，获得EBSD检测的试样，选定径轴面(FD
‑
LD)为测试面；
[0024]3)EBSD测试：将步骤2中制备的试样放入扫描电子显微镜中，选取一个包含5～30个原始β晶粒大小的区域进行EBSD测试，扫描步长应小于等于α
GB
相厚度的1/3；
[0025]4)EBSD数据处理：得到α相的取向分布图，从中提取α
GB
相的取向分布图；
[0026]5)在α
GB
相取向分布图中添加单向拉伸加载的方向，本例中为FD方向(当然也可以选择为LD方向)，即Sigma值，以及α相常见的三种滑移系(<11
‑
20>(0001),<11
‑
20>(10
‑
10)和<11
‑
23>(11
‑
22))，获得该加载方向的Schmid因子分布图，统计Schmid因子小于0.4的百分比和大于0.5的百分比，并相加得到Schmid因子小于0.4和大于0.5的百分比率S
FD
；
[0027]6)以步骤5)中加载方向偏转角度N(不大于90
°
)为新的加载方向，优选N为10～15
°
，重复步骤5)可得到S
FD
…
S
N
…
S
LD
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种表征β锻钛合金锻件屈服强度各向异性的方法，其特征在于包括如下步骤：1)在待分析区域切取规定尺寸的试样，试样的长度、宽度和厚度方向分别对应锻件的径向、轴向和弦向；2)对切取的试样进行处理，获得EBSD检测试样，选定径轴面为测试面；3)选取一个原始β晶粒不少于5个的区域进行EBSD测试，扫描步长小于等于α
GB
相厚度的1/2；4)处理EBSD数据得到α相取向分布图，提取α
GB
相的取向分布图；5)在α
GB
相取向分布图中添加单向拉伸加载的方向和α相的三种滑移系<11
‑
20>(0001),<11
‑
20>(10
‑
10)和<11
‑
23>(11
‑
22)，获得该加载方向的Schmid因子分布图，统计Schmid因子小于第一预定值...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓雨亭，李四清，王旭，黄旭，
申请(专利权)人：中国航发北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：