界FRINGE在钛合金检测中的应用
时间：2022-11-25 阅读：1506
钛合金指的是多种用钛与其他金属制成的合金金属。
钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛及钛合金具有密度小、高比强度、耐高温、耐低温、耐腐蚀、可焊、无磁、生物相容性好等综合优点，是三大轻金属（Al、Mg、Ti）中强度最高、耐热性最好、耐腐蚀好材料，被广泛应用于航空、航天、舰船、兵器、化工等领域。
钛是同素异构体，熔点为1720℃，在低于882℃时呈密排六方晶格结构，称为α钛；在882℃以上呈体心立方品格结构，称为β钛。利用钛的上述两种结构的不同特点，添加适当的合金元素，使其相变温度及相分含量逐渐改变而得到不同组织的钛合金。
α钛合金的组织为单相α固溶体。主要加入α相稳定元素Al及中性元素Sn和Zr，以固溶强化α相。α钛合金的主要优点是焊接性能好，组织稳定，抗蚀性高；缺点是强度低，热加工性能差，且不能进行热处理强化。
β钛合金的组织为单相β固溶体，其主要合金元素为Cr、Mo、Mn、Fe、V等β稳定元素。β钛合金在室温和高温下的晶体结构均为体心立方，具有良好的塑性，在淬火状态下具有很好的冷成形性能。
β钛合金可以进行热处理强化，经时效强化后兼有高的屈服强度和断裂韧性，淬透性高，可使大尺寸零件热处理后得到均匀的高强度。但缺点是密度大，弹性模量低。
α+β钛合金是双相合金，具有良好的综合性能，组织稳定性好，有良好的韧性、塑性和高温变形性能，能较好地进行热压力加工，能进行淬火、时效使合金强化。热处理后的强度约比退火状态提高50%～100%；高温强度高，可在400℃～500℃的温度下长期工作，其热稳定性次于α钛合金。
三种钛合金中常用的是α钛合金和α+β钛合金；α钛合金的切削加工性最好，α+β钛合金次之，β钛合金最差。α钛合金代号为TA，β钛合金代号为TB，α+β钛合金代号为TC(GB/T3620.1-2016钛及钛合金牌号和化学成分)。
X射线衍射(XRD)是材料领域研究的一个不可少的工具，不论是对未知物质的晶体结构解析，还是对多相混合物的物相进行鉴定，XRD都发挥了不可缺的作用。
钛合金通过处理工艺可以获得不同的相组成和组织，以达到不同的性能特征。使用X射线衍射仪可以很好地来获取钛合金的物相组成及含量比例，为钛合金合成工艺、加工工艺等技术路线提供有利的数据支撑。
使用界FRINGE桌面式X射线衍射仪对BS-T-5A样品进行物相分析。
第二
钛合金BS-T-5A在界FRINGE上测试前的安装展示图
CrystalX软件展示的钛合金BS-T-5A的物相定量结果
从BS-T-5A钛合金化学成分表中可以清楚地知道其含有6.33%Al和4.1%V，化学成分与国标TC-4（Ti-6Al-4V）化学成分相近，从钛合金牌号命名规则(GB/T3620.1-2016钛及钛合金牌号和化学成分)上来看，其为α+β钛合金。其中α钛合金的组织为密排六方结构的单相α固溶体，加入α相稳定元素Al。β钛合金的组织为体心立方的单相β固溶体，加入β相稳定元素V。
另外从浪声的桌面式射线衍射仪界FRINGE测试分析来看：BS-T-5A钛合金由58.83%α-Ti和41.17%的β-Ti组成，这与BS-T-5A钛合金中含有的6.33%Al和4.1%V这一元素比例关系高度一致。