[发明专利]基于动态热模拟机测定钛/钛合金β相转变温度的方法

说明书

本发明公开了一种基于动态热模拟机测定钛/钛合金β相转变温度的方法,包括步骤：试样制备，在试样的中部焊接有第一热电偶；对一个试样进行热膨胀测试，且在该试样的外侧安装有热膨胀计，通过所述热膨胀计测得试样的dL‑T曲线；确定dL‑T曲线的高温区线性变化区域；以T₀‑5℃为上限温度，以特定的级间温差向下选取多级淬火温度，一级淬火温度对应一个试样进行淬火；观察试样淬火后的金相结构，进而获得所述待测材料的β相转变温度。本发明的方法克服了现有技术周期长、工作量大以及精度较低的缺陷，最短仅需3.8h即可完成测定，并且具有制样要求简单等优点。

技术领域

本发明属于钛合金的β相转变温度测定领域，具体为一种基于动态热模拟机测定钛/钛合金β相转变温度的方法。

背景技术

钛及钛合金因具有比强度高、比刚度高、耐腐蚀性能好、热膨胀系数低、熔点高等优异特性，成为航空和航天工业中的关键结构材料，并逐渐在能源、船舶、生物医学等领域获得广泛的应用。钛及钛合金在加热或冷却过程中会有同素异构体转变，在加热过程中α+β→β的完全转变温度，即β转变温度。不同批次的钛合金原料的成分、加工工艺等差异导致其β转变温度不同。因此，β转变温度是确定钛及钛合金加工和热处理工艺的重要依据。

目前，测量β转变温度的方法主要有金相法、计算法以及差热分析法。其中金相法最为直观准确，但时间周期长(约2～3天)、工作量大且测量精度受到电阻炉的控制精度以及温度梯度影响。计算法成本低、工作量小，但由于成分偏析等原因导致算得结果误差较大，仅可作为参考温度。差热分析法效率高、成本适中，但由于钛及钛合金常出现热效应不明显的情况，导致无法准确判断其相变点。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种基于动态热模拟机测定钛/钛合金β相转变温度的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于动态热模拟机测定钛/钛合金β相转变温度的方法,包括步骤：

试样制备：准备至少三个待测材料的圆棒型试样，在试样的中部焊接有第一热电偶，用于控温；所述待测材料包括钛/钛合金；

热膨胀测试：

(1)一个试样，安装于动态热模拟机的试样夹具上；在该试样的外侧安装有热膨胀计，热膨胀计安装位置与该试样的第一热电偶的焊接位置处于同一径向截面；

(2)以22±8℃/min的升温速率，将试样温度升至1100～1200℃，随后保持温度恒定至少10min；同时，通过所述热膨胀计测得试样的直径随温度的变化曲线——dL-T曲线；

(3)确定dL-T曲线的高温区线性变化区域，并取该线性变化区域的最低温度点作为参考温度T₀；

试样淬火：以T₀-5℃为上限温度，以特定的级间温差向下选取多级淬火温度，其中，一级淬火温度对应一个试样；将余下的试样安装于动态热模拟机的试样夹具上进行以下操作：

(1)以1～5℃/s的升温速率，将试样的温度升至其对应的淬火温度；

(2)保持温度恒定至少30min；

(3)停止加热，且通入氮气使试样快速冷却至室温；

沿所述第一热电偶的位置，将完成淬火后的试样进行径向切割，观察切面的金相结构，进而获得所述待测材料的β相转变温度。

根据一个优选实施例，所述试样的规格为Φ5*10mm。

根据一个优选实施例，所述第一热电偶焊接在所述试样长度的1/2处。

根据一个优选实施例，所述特定的级间温差为5℃。