[发明专利]近α钛合金低倍粗晶组织分布的预测方法

说明书

本发明涉及一种近α钛合金低倍粗晶组织分布的预测方法，其包括以下步骤：S1、对材料在选定工艺条件下的组织测定；S2、通过统计分析相应的工艺下的热压缩试件心部的显微组织，统计晶粒尺寸；S3、建立原始β晶粒尺寸的量化预测模型；S4、基于低倍粗晶形成的显微组织临界条件：D_β≥D₀，通过有限元软件的二次开发及数值模拟分析，实现近α钛合金低倍粗晶分布的可视化预测。本发明的近α钛合金低倍粗晶组织分布的预测方法可以有效的揭示近α钛合金锻件经锻造热处理后出现的显微组织变化，特别是原始β晶粒粗化及其导致的低倍粗晶组织分布实现可视化预测。优化成形工艺，减少低倍粗晶区，而且预测结果准确。

技术领域

本发明属于钛合金锻件锻造技术领域，涉及一种近α钛合金低倍粗晶组织分布的预测方法。

背景技术

钛合金因其良好的综合性能，在航空领域得到广泛应用，常通过热模锻制成飞机的承力构件。在我国当前航空工业对钛合金模锻件需要量迅猛增加的同时，对钛合金航空锻件的宏微观组织和力学性能的要求也越来越苛刻。

航空锻件的低倍组织是锻件质量评估和产品判废的重要依据之一，对锻件的形变历程和热历史十分敏感。特别对于大型模锻件，由于锻件结构复杂以及模具的影响，使得锻件内温度和变形的不均匀性明显而导致的锻件局部低倍组织不达标的问题层出不穷。有些锻件不得不将低倍组织缺陷切除，使得材料利用率大幅降低，有的低倍组织缺陷甚至直接导致锻件报废。钛合金低倍组织通常分为：清晰晶(低倍粗晶)和模糊晶，其主要与β晶粒尺寸、晶粒的不等轴程度和衬度有关，显微组织之间并不存在明确的关联关系。近α钛合金锻件主要在α+β双相区多火次成形，其达标的低倍组织通常为模糊晶，如图1所示。

低倍粗晶组织往往导致锻件的性能不合格，在锻造完成后的切除过程中，可能会造成锻件流线被切断，从而导致的锻件整体的综合性能有所降低，尤其对锻件寿命影响较大。相比于钢铁，钛及钛合金属于新型金属，价格较为昂贵，因此，切除低倍粗晶区会造成大量的材料浪费，提高了生产成本。因此，急需发明一种近α钛合金低倍粗晶组织分布的预测方法，从而提升钛合金材料利用率，降低生产成本。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种近α钛合金低倍粗晶组织分布的预测方法，该方法可以有效地预测近α钛合金低倍粗晶出现位置，解决了实际生产中低倍粗晶不可控的难题，进而可根据该方法制定更合理的变形工艺，然后使得锻件组织、性能更均匀和更稳定。

本发明是这样实现的：

一种近α钛合金低倍粗晶组织分布的预测方法，其包括以下步骤：

S1、对材料在选定工艺条件下依次进行组织测定：

S11、等温热压缩试验：

从近α钛合金锻棒上切取圆柱状试样，进行恒应变速率等温热压缩试验，变形温度为从900℃～1000℃区间内选取3个以上温度点，变形速率在0.001s^-1～10s^-1间，进行等温单轴热变形，变形量为5％～70％；

S12、完全退火热处理：

将S11中热变形后的试样进行完全退火热处理，具体步骤和参数如下：将炉温加热至750℃～880℃的第一温度，放入试样，继续加热，待炉温稳定至第一温度进行保温计时，保温时间为60min～240min，空冷退火，试样退火完成后，平行于压缩方向沿试样的中心切开，得到心部低倍组织图像与显微组织图像并进行分析；

S13、确定各低倍组织对应的显微组织特性：