盲孔法应力检测仪检测TC21钛合金残余应力

振动时效工艺 | 2018-03-15 15:04

TC21合金具有高强度、高断裂韧性、高损伤容限性能和优异的抗疲劳性能等，是我国目前综合力学性能匹配最佳的高强韧钛合金，适用于新一代战机的中后机身、机翼和起落架等重要承力部件。国内关于TC21钛合金室温、高温组织-性能关系、超塑性和疲劳等相关方面已有不少研究报道，但对于其残余应力检测及消除的研究则很少见诸资料。金属中残余应力在降低材料强度的同时更严重影响其疲劳性能。残余应力的测量和消除，对于确保工件的安全性和可靠性有着非常重要的意义。残余应力的测定方法大致可分为物理测定法和机械测定法。物理方法主要有激光干涉、云纹分析、X射线衍射和中子散射等，机械法包括钻孔法、圆环应变释放法等。目前，盲孔法因其理论成熟、实验易操作、设备较简单和对试件损坏小而被广泛使用。真空退火在使金属材料发生回复软化消除内应力的同时，可改善晶体结构、除气、提高材料的性能，并使金属材料获得洁净光亮的表面。因此，本实验选取不同退火温度和时间，选取山东华云豪克能的HK21B盲孔法残余应力检测仪通过盲孔法来研究真空退火对残余应力的影响，旨在找出TC21钛合金合理的去应力热处理工艺。

　　TC21钛合金棒材经两相区改锻和准β锻造制成方坯，准β锻造工艺可获得细小的低倍组织和高塑性的网篮组织。TC21钛合金真空去应力退火温度为500、550、600和650℃；退火时间为2h和4h。热处理实验在VPS50/10真空炉中进行，真空度≤6.7×10-2Pa。
　　真空去应力退火对TC21钛合金残余应力消除效果明显，随退火温度升高、时间延长，残余应力呈现明显的下降趋势。且温度达到一定值后再升高温度或延长时间，残余应力下降非常缓慢。退火温度过高或时间过长易导致晶界粗化及二次α相长大，降低残余应力的同时也影响材料的其他性能。因此，TC21合金的退火温度不宜过高且时间不宜过长。本试验确定的最佳真空去应力退火制度为：600℃加热后保温2h空冷。在此热处理制度下残余应力降幅达80%，约为34MPa，达到了消除残余应力的目的。