对应试验应力级的应力，并记录每个待测钛合金件断裂的循环周次以及断口位置和特征;利用扫描电镜检测测钛合金件的疲劳源以及裂纹扩展特性;根据所获得的每级试验应力级下待测钛合金件断裂的循环周次，拟合出应力寿命曲线。
[0026]在本实施例中，所述试验应力级分为五级，分别为:&Ol= 750MPa作为第一级试验应力级，之后逐级下降75MPa，第五级应力水平为o5 = 450MPa。
[0027]可以理解的是，上述的试验应力级的分级方式可以根据需要而自行设定。当步骤I中的每组待测钛合金组中的待测钛合金件个数较少时，可以相应地减少分级。当个数较多时，可以相应增加分级。
[0028]可以理解的是，该分级中的应力值的选择以与想得到的或者想作为对比的疲劳强度为标准。例如，当想得到的或者想作为对比的疲劳强度为oR = 561MPa，才选用上述的分级方式。
[0029]在本实施例中，步骤5中的预定循环周次为2X16周次。可以理解耳朵是，该预定玄幻周次的选择可以根据需要而自行选定。例如，2X 15周次、2X 13周次等。
[0030]本发明还提供了一种锻件与基于增材制造的钛合金件关系的分析方法，所述锻件与基于增材制造的钛合金件关系的分析方法包括如下步骤:步骤1:利用如上所述的基于增材制造的钛合金晶粒尺寸与疲劳强度关系分析方法，从而获得增材制造钛合金晶粒尺寸与疲劳强度的关系曲线;步骤2:制造与步骤I中的增材钛合金相同尺寸的待测锻件;步骤3:利用如上所述的基于增材制造的钛合金晶粒尺寸与疲劳强度关系分析方法中所述步骤3的轴向等幅循环疲劳试验获得所述待测锻件在预定循环周次时的疲劳强度OR1;步骤4:在所述步骤I中所得到的增材制造钛合金晶粒尺寸与疲劳强度的关系曲线中找到所述步骤3中的待测锻件的疲劳强度OR1，并查找出该疲劳强度OR1所对应的待测钛合金件的晶粒尺寸大小。
[0031]采用这种方法，能够结合锻造钛合金的晶粒尺寸及疲劳强度，确立增材制造钛合金疲劳性能与锻造钛合金疲劳性能之间的关系和性能参数修正方法，将经典的钛合金材料强度设计方法推广至增材钛合金材料。解决了增材钛合金材料使用经验缺乏，而靠大量工作建立体系的时间太长，不满足现有的增材钛合金应用水平的问题。
[0032]为了便于理解本发明，下面以举例的方式对本发明做进一步阐述。可以理解的是，该举例并不构成对本发明的任何限制。
[0033]参照本发明的方法，制备试验件，并进行分组，利用扫描电镜开展各组试验件的显微组织分析，测量各个试验件的晶粒尺寸CU并记录。
[0034]按照试验要求进行疲劳试验，根据试验获得的数据，做出试验件的应力寿命曲线，并在曲线上找到循环周次2 X 16对应的oR1。
[0035]以晶粒尺寸为横坐标，以疲劳强度0Rl为纵坐标，在坐标系中标注出各组试验件对应的点，并拟合出增材制造材料晶粒尺寸与疲劳强度的关系曲线(图1)，并在曲线上标注出锻造钛合金对应的增材钛合金晶粒尺寸。
[0036]最后需要指出的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
【主权项】
1.一种基于增材制造的钛合金晶粒尺寸与疲劳强度关系分析方法，其特征在于，所述基于增材制造的钛合金晶粒尺寸与疲劳强度关系分析方法包括如下步骤: 步骤1:制造多组晶粒尺寸不同的增材钛合金，从而形成多组待测钛合金组，其中，每组待测钛合金组中包括多个增材钛合金晶粒尺寸相同的待测钛合金件； 步骤2:测量各组待测钛合金组中的每个待测钛合金件的晶粒尺寸； 步骤3:为每组待测钛合金组中的每个待测钛合金件进行轴向等幅循环疲劳试验，从而得到每组待测钛合金组的应力寿命曲线； 步骤4:通过应力寿命曲线，求出预定循环周次所对应的各个待测钛合金组中的待测钛合金件的疲劳强度0Ri ； 步骤5:以所述步骤2中的每组待测钛合金组的晶粒尺寸为横坐标，以所述步骤4中的轴向等幅循环疲劳试验中的预定循环周次时的疲劳强度OR1为纵坐标，从而形成一个坐标系，并在该坐标系上标出每组待测钛合金组所对应的横坐标以及纵坐标的位置，并通过拟合的方式拟合出一条曲线，该曲线为增材制造钛合金晶粒尺寸与疲劳强度的关系曲线。2.如权利要求1所述的基于增材制造的钛合金晶粒尺寸与疲劳强度关系分析方法，其特征在于，所述步骤I中的制造多组晶粒尺寸不同的增材钛合金方式为:通过改变制造时的激光功率和/或切片层厚度和/或送粉速度和/或扫描速度来制造。3.如权利要求2所述的基于增材制造的钛合金晶粒尺寸与疲劳强度关系分析方法，其特征在于，所述步骤I中的每组待测钛合金组中包括25个待测钛合金件。4.如权利要求1所述的基于增材制造的钛合金晶粒尺寸与疲劳强度关系分析方法，其特征在于，所述步骤2中通过扫描电镜进行晶粒尺寸的测量。5.如权利要求1所述的基于增材制造的钛合金晶粒尺寸与疲劳强度关系分析方法，其特征在于，所述步骤3中的轴向等幅循环疲劳试验具体步骤为: 将每组待测钛合金组进行再分组，从而将每组待测钛合金组分成多个待测钛合金小组，每个待测钛合金小组对应一级试验应力级，试验应力级的级数与每组待测钛合金组所分成的待测钛合金小组的数量相同； 分别为每个待测钛合金小组施加相对应试验应力级的应力，并记录每个待测钛合金件断裂的循环周次以及断口位置和特征； 利用扫描电镜检测测钛合金件的疲劳源以及裂纹扩展特性； 根据所获得的每级试验应力级下待测钛合金件断裂的循环周次，拟合出所述应力寿命曲线。6.如权利要求5所述的基于增材制造的钛合金晶粒尺寸与疲劳强度关系分析方法，其特征在于，所述试验应力级分为五级，分别为:Wo1 = TSOMPa作为第一级试验应力级，之后逐级下降75MPa，第五级应力水平为o5 = 450MPa。7.如权利要求6所述的基于增材制造的钛合金晶粒尺寸与疲劳强度关系分析方法，其特征在于，所述步骤5中的预定循环周次为2 X 16周次。8.—种锻件与基于增材制造的钛合金件关系的分析方法，其特征在于，所述锻件与基于增材制造的钛合金件关系的分析方法包括如下步骤: 步骤1:利用如权利要求1至7中任意一项所述的基于增材制造的钛合金晶粒尺寸与疲劳强度关系分析方法，从而获得增材制造钛合金晶粒尺寸与疲劳强度的关系曲线； 步骤2:制造与所述步骤I中的增材钛合金相同尺寸的待测锻件； 步骤3:利用如权利要求1至7中任意一项所述的基于增材制造的钛合金晶粒尺寸与疲劳强度关系分析方法中所述步骤3的轴向等幅循环疲劳试验获得所述待测锻件在预定循环周次时的疲劳强度oRi; 步骤4:在所述步骤I中所得到的增材制造钛合金晶粒尺寸与疲劳强度的关系曲线中找到所述步骤3中的待测锻件的疲劳强度OR1，并查找出该疲劳强度OR1所对应的待测钛合金件的晶粒尺寸大小。
【专利摘要】本发明公开了一种基于增材制造的钛合金晶粒尺寸与疲劳强度关系分析方法。所述基于增材制造的钛合金晶粒尺寸与疲劳强度关系分析方法包括如下步骤：步骤1：制造多组晶粒尺寸不同的增材钛合金；步骤2：测量每个待测钛合金件的晶粒尺寸；步骤3：进行轴向等幅循环疲劳试验，从而得到每组待测钛合金组的应力寿命曲线；步骤4：通过应力寿命曲线，求出预定循环周次所对应的各个待测钛合金组中的待测钛合金件的疲劳强度σRi；步骤5：拟合出增材制造钛合金晶粒尺寸与疲劳强度的关系曲线。本发明的基于增材制造的钛合金晶粒尺寸与疲劳强度关系分析方法通过增材制造方法制造出不同晶粒尺寸的增材钛合金建立显微组织尺寸与疲劳强度之间的关系。
【IPC分类】G01N15/02, G01N3/32
【公开号】CN105445127
【申请号】CN201510849569
【发明人】顾宇轩, 卜英格, 宋恩鹏, 李伟
【申请人】中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年11月27日