【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于单晶高温合金，具体涉及一种单晶高温合金组织演变的表征方法。
技术介绍
1、ni基单晶高温合金通常由γ/γ′两种相组织，晶体结构呈l12型，标准热处理后在扫描电镜下从[001]方向观察可以看到方形的γ′相和沿着γ′相的白色γ相通道。在高温力学试验时两相组织会随着试验的进行而发生演变，根据两相组织的演变程度可以一定程度上预测合金的失效情况，因此组织演变是研究单晶高温合金力学性能的重要指标。目前主要以[001]取向的单晶高温合金研究为主，这种取向下的合金在进行高温蠕变试验测试时在初始阶段、稳态阶段和即将失效的断裂前都有显著的组织变化，尤其在工业上最关注的合金服役阶段(通常为稳态阶段)有明显的筏排化组织演变，这种筏排组织具有较为规则的组织形貌，文献中有许多对这种筏排组织的表征方法，通过不同的表征也较为容易的推测出合金的状态。但随着单晶合金材料的发展，其他取向的单晶高温也出现在了工业应用中。与[001]取向单晶高温合金不同，其他取向的单晶高温合金在蠕变过程的各阶段中并不一定出现较为规则的筏排组织，这些组织杂乱无序，很难用现有的[001]取向组织演变的表征方法去表征。
2、目前对于[111]取向的单晶高温合金组织没有明确的表征方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种单晶高温合金组织演变的表征方法，本专利技术提供的方法能有效的对[111]取向的ni基或ni3al基单晶高温合金组织演变进行定量表征，具有良好的科研应用价值，为后续领域内相关研究提供了一定指导作
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、本专利技术提供了一种单晶高温合金组织演变的表征方法，所述单晶高温合金的相组织包括γ′相和沿着γ′相的γ相通道，包括以下步骤：
4、(1)将试棒进行标准热处理，得到热处理态试棒，所述试棒沿轴向的晶体取向与[111]方向偏离＜5°；
5、(2)从所述热处理态试棒上取样制备得到原始金相样品，所述原始金相样品的相组织中γ相通道呈现若干三角形连通状态，三角形为等边三角形或进等边三角形；获取所述原始金相样品的原始组织图像，选取所述原始组织图像的任意区域，命名为第一区域，获取第一区域内γ相通道形成的若干三角形的任意一条边的等高线，得到等高线平均值s，在第一区域内做平行于三角形任意一条边的若干第一直线，相邻第一直线的间距l＜等高线平均值s；统计第一区域内所作第一直线与γ相通道的交点总数量，命名为ny，当第一直线与γ通道平行时记为交点数量为0；
6、(3)将步骤(2)剩余的热处理态试棒机械加工成蠕变试样，将所述蠕变试样进行蠕变实验，得到蠕变样品，将所得蠕变样品制样，得到蠕变金相样品；获取所述蠕变金相样品的蠕变组织图像；在所述蠕变组织图像中选取与步骤(2)中第一区域相同形状和尺寸的任意区域，命名为第二区域，在第二区域内做平行于步骤(2)中的三角形的相同边长的若干第二直线，相邻第二直线的间距与相邻第一直线的间距相等；统计第二区域内所作第二直线与γ相通道的交点总数量，命名为nz，当第二直线与γ通道平行时记为交点数量为0；
7、(4)计算单晶高温合金的组织演变指数q，所述组织演变指数q的计算公式如式1所示：
8、组织演变指数q＝nz/ny式1；
9、当组织演变指数q＝1时，表示单晶高温合金的组织没有发生演变；当组织演变指数q＜1时，表示单晶高温合金的组织已经发生演变，所述组织演变指数q越小，表示单晶高温合金的组织演变程度越大，表示单晶高温合金越接近失效状态。
10、优选的，步骤(2)中：相邻第一直线的间距l为0.5倍等高线平均值s。
11、优选的，步骤(2)和步骤(3)中，使用扫描电镜获得原始金相样品的原始组织图像或蠕变金相样品的蠕变组织图像；所述扫描电镜的放大倍数为15000倍。
12、优选的，步骤(2)中，所述等高线采用计算机软件获取，所述计算机软件包括imagej软件。
13、优选的，步骤(2)中，选取第一区域之后，在第一区域获取等高线之前，还包括：对所述第一区域进行颜色处理；
14、步骤(3)中，选取第二区域之后，在第二区域内做第二直线之前，还包括：对所述第二区域进行颜色处理；
15、步骤(2)中或步骤(3)中，所述颜色处理使用计算机软件完成，所述计算机软件包括imagej软件或photoshop软件。
16、优选的，所述蠕变样品包括蠕变初始阶段样品、蠕变稳态阶段样品或蠕变断裂后样品中的一种或多种。
17、优选的，所述蠕变实验按照gb/t 2039-2012实施。
18、优选的，所述单晶高温合金为ni基单晶高温合金或ni3al基单晶高温合金。
19、优选的，所述单晶高温合金的牌号包括ic21、dd6、dd5或cmsx-4。
20、优选的，所述第一区域的形状为正方形，尺寸为10μm×10μm；
21、所述蠕变试样的形状包括棒状或板状。
22、本专利技术提供了一种单晶高温合金组织演变的表征方法。在本专利技术中，晶体取向为[111]的单晶高温合金，标准热处理后的原始组织中γ通道呈现连通的三角形分布，三角形为等边三角形或进等边三角形(如图2中的左图)，而随着蠕变试验的进行，标准热处理后的原始组织中呈现三角形连通的γ通道开始中断，从而导致在等间距的直线下交点个数会变少，随着蠕变试验的进行，γ通道的连通会不断减少(如图2中的右图)，本专利技术通过不同测试时间下交点个数与原始组织交点个数的比值判断合金组织演化程度。本专利技术考虑到每个γ′相边长的差异，为了更好的定量表征组织，做与三角形中任意一条行(即某一γ通道)平行的若干直线，直线间距l取小于三角形的等高线s，从而确保能统计到足够数量的交点，确保表征结果的准确性。本专利技术统计所作直线与γ通道的交点数量，当直线与γ通道平行时记为0，取区域内平均交点个数记为ny，再对蠕变实验中断和断裂试验组织内采用相同计算方法得到交点个数记为nz，将两者比值定义为组织演变指数q。当组织演变指数q＝1时，代表组织没有发生演变，当组织演变指数q＜1时表明合金组织已经发生演变，且组织演变指数q值越小，表明γ通道连通情况越差，演变程度越大，合金越接近失效状态。
23、综上，本专利技术使用金相法和数点法对[111]取向下无规则的ni基或ni3al基单晶高温合金组织演变进行了定量表征，通过本专利技术的统计方法和公式定义的组织演变指数q值，能有效的对目前单晶高温合金研究中[111]特定取向试样难以表征的组织演变进行定量表征，并通过实例对表征方法进行了验证，结果表明本专利技术提供的上述定量表征方法具有良好的科研应用价值，为后续领域内相关研究提供了一定指导作用。
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1.一种单晶高温合金组织演变的表征方法，所述单晶高温合金的相组织包括γ′相和沿着γ′相的γ相通道，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的单晶高温合金组织演变的表征方法，其特征在于，步骤(2)中：相邻第一直线的间距L为0.5倍等高线平均值S。
3.根据权利要求1所述的单晶高温合金组织演变的表征方法，其特征在于，步骤(2)和步骤(3)中，使用扫描电镜获得原始金相样品的原始组织图像或蠕变金相样品的蠕变组织图像；所述扫描电镜的放大倍数为15000倍。
4.根据权利要求1所述的单晶高温合金组织演变的表征方法，其特征在于，步骤(2)中，所述等高线采用计算机软件获取，所述计算机软件包括ImageJ软件。
5.根据权利要求1所述的单晶高温合金组织演变的表征方法，其特征在于，步骤(2)中，选取第一区域之后，在第一区域获取等高线之前，还包括：对所述第一区域进行颜色处理；
6.根据权利要求1～5任一项所述的单晶高温合金组织演变的表征方法，其特征在于，所述蠕变样品包括蠕变初始阶段样品、蠕变稳态阶段样品或蠕变断裂后样品中的一种或多种
7.根据权利要求1所述的单晶高温合金组织演变的表征方法，其特征在于，所述蠕变实验按照GB/T 2039-2012实施。
8.根据权利要求7所述的单晶高温合金组织演变的表征方法，其特征在于，所述单晶高温合金为Ni基单晶高温合金或Ni3Al基单晶高温合金。
9.根据权利要求8所述的单晶高温合金组织演变的表征方法，其特征在于，所述单晶高温合金的牌号包括IC21、DD6、DD5或CMSX-4。
10.根据权利要求1所述的单晶高温合金组织演变的表征方法，其特征在于，所述第一区域的形状为正方形，尺寸为10μm×10μm；
...【技术特征摘要】
1.一种单晶高温合金组织演变的表征方法，所述单晶高温合金的相组织包括γ′相和沿着γ′相的γ相通道，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的单晶高温合金组织演变的表征方法，其特征在于，步骤(2)中：相邻第一直线的间距l为0.5倍等高线平均值s。
3.根据权利要求1所述的单晶高温合金组织演变的表征方法，其特征在于，步骤(2)和步骤(3)中，使用扫描电镜获得原始金相样品的原始组织图像或蠕变金相样品的蠕变组织图像；所述扫描电镜的放大倍数为15000倍。
4.根据权利要求1所述的单晶高温合金组织演变的表征方法，其特征在于，步骤(2)中，所述等高线采用计算机软件获取，所述计算机软件包括imagej软件。
5.根据权利要求1所述的单晶高温合金组织演变的表征方法，其特征在于，步骤(2)中，选取第一区域之后，在第一区域获取等高线...
【专利技术属性】
技术研发人员：裴延玲，张双琪，王海波，李树索，宫声凯，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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