亚稳β钛合金的变形机制的研究进展

亚稳β钛合金在室温下变形时的变形机制通常受到多种因素的影响,导致其变形机制十分复杂.综述了亚稳β钛合金的各种变形机制,包括{332}<113>孪生、{112}<111>孪生、位错滑移、应力诱发α"相变、应力诱发ω相变等,以及β相稳定性、变形温度、变形速率和变形量等因素对变形机制的影响,并提出了在该领域可能的研究方向.     

亚稳定β钛合金中等温斜方马氏体a”相的形成

在钛合金中由于β-Ti基体化学成分的差异,其马氏体相以密排六方晶系或斜方晶系的晶体结构呈现。目前钛合金中形成斜方马氏体a”相的途径主要有两种,一种是合金在口相区固溶然后快速冷却到室温的过程中形成斜方马氏体a”相,另一种是合金亚稳定β相在室温下的变形过程中形成斜方马氏体a”相。     

Ti-26Nb-28Ta-5.5Zr合金室温压缩变形过程中微观组织变化规律

借助d电子理论计算,设计并制备了具有较高Kβ稳定参数的生物相容性β型Ti-26Nb-28Ta-5.5Zr(%(质量分数),Kβ～1.61)合金。综合利用万能电子试验机测试、显微硬度测试、X射线衍射分析和透射电子显微学观察等方法,研究了该合金固溶态时的压缩性能、变形机制以及不同变形量对应的显微结构特征。结果表明:固溶态β型Ti-26Nb-28Ta-5.5Zr合金具有较好的塑性,其屈服强度约为450 MPa。当变形量为7%时,其形变机制为位错滑移;当形变量为50%时,严重影响变形结构特征的塑性变形机制主要为应力诱发α″马氏体相变;而当形变量为75%时,除了α″马氏体相变、还观察到明显的非均匀局域化变形。     

亚稳Ti-27Nb合金单晶的变形行为

<正>亚稳β型钛合金由β相向α″相转变的应力诱发马氏体相变及其逆相变的过程中表现出超弹性,使其作为新的无镍形状记忆合金,前景备受期待。针对亚稳β型钛合金的马氏体相变和形状记忆超弹性特性已开展了多项研究。为明确Ti-27Nb合金(原子分数)的应力诱发α″马氏体相变过程中的塑性变形行为,东京工业大学T.Masaki对Ti-27Nb合金单晶进行了研究。首先采用光学浮动区域熔融法制备了Ti-27Nb     

β相稳定元素对TiAl合金高温变形行为的影响

利用Gleeble-1500D热模拟试验机研究了Ti-44Al、Ti-44Al-6Nb和Ti-44Al-6Nb-1Cr-2V合金在1 100～1 250℃和0. 01 s-1条件下的热变形行为。研究结果表明,添加β相稳定元素可降低TiAl合金的流变应力,在相同变形条件下Ti-44Al-6Nb-1Cr-2V合金具有更低的峰值应力。高温变形时,TiAl合金主要发生片层弯曲和拉长协调变形,以及片层团晶界处动态再结晶和B2相协调变形。动态再结晶程度随着变形温度的升高以及β相稳定元素含量的提高而增加,B2相协调变形和促进动态再结晶是TiAl合金的主要软化方式。添加β相稳定元素和控制B2相含量能有效改善TiAl合金热加工性能。     

高强钛合金冷轧管材显微组织及力学性能研究

采用Gleeble—3800型模拟试验机对Ti-1300钛合金进行冷压缩试验。通过室温拉伸性能测试和组织形貌观察，研究了挤压温度、冷轧变形量和热处理对Ti-1300钛合金冷轧管材显微组织和力学性能的影响。研究结果表明：Ti-1300钛合金冷轧管材在相变点挤压制备管坯，并控制冷轧变形量为30%,能够获得良好的强度-塑性匹配。冷轧管材经固溶处理后具有较低的强度和较好的塑性，其α+β两相区固溶组织主要由大量的球状或拉长的α相以及残留的亚稳定β相组成；β单相区固溶组织主要由等轴的β晶粒组成。时效态冷轧管材的强度显著提高，其组织主要由球状或拉长的初生α相、针状次生α相以及β基体组成。     

细小等轴α相对Ti-55531合金静态再结晶行为的影响

初始等轴组织Ti-55531合金在相变点以上经过0.01、0.1、1 s~(-1)不同应变速率的等温压缩变形,随后进行750℃×5 min/AC热处理。采用扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究了后续热处理时变形α相和基体β相的静态再结晶机理。结果表明,随着应变速率的升高,残留等轴α相的含量增加。变形合金中拉长α相在经过热处理后有球化现象,同时在强度相对较高的拉长α相端部的基体β相中,位错储能较高,有助于β相再结晶形核和空冷过程中局部高密度次生α相析出。     

高强韧钛合金室温载荷下形变机制研究进展

开发高强韧钛合金是钛合金材料发展最为重要的方向,由于高强韧钛合金中添加了大量β稳定元素,使得该类合金的形变机制非常复杂。主要从滑移、孪生及应力诱发马氏体相变方面概述了高强韧钛合金的室温形变机制,并根据高强韧钛合金室温形变机制研究现状提出建议:不仅要研究单轴加载下的形变行为,更要考虑实际工况中不同载荷方式下材料的形变机制;另外,引起材料及构件断裂往往是微区组织的非均匀塑性变形累积产生微裂纹导致,因此,重点研究形变损伤过程中合金微区组织的形变机制,是揭示高强韧钛合金室温形变机制的关键。     

近β钛合金压缩变形行为研究

业稳态卢钛合金可以通过位错滑移形成孪晶及应力诱发马氏体相变来发生形变。当马氏体相变的温度低于室温时,β相可以被应力诱导转化为密排六方a’相或正交a”马氏体相,     

TWIP钢室温静态拉伸下的组织形态和变形机制

在室温下对退火Fe-24Mn-1Si-1.5Al-0.045CTWIP钢进行了不同程度的拉伸变形,采用JEM-2100透射电子显微镜对变形后的组织形貌进行表征和分析。研究结果表明:在变形初期,晶粒内存在着大量位错,它们相互缠结,呈胞状结构。在此阶段,位错滑移为主要变形机制。随着变形量的增加,形变孪晶在晶界等处形成,孪生机制被激活,孪生和滑移机制相互竞争。双孪生系统在大多数晶粒内先后被激活,孪生和滑移机制相互交割,起到动态细化晶粒的作用,使强度显著提高。在变形后期,试验钢的变形机制主要是TRIP效应,以及孪生与滑移的相互作用而诱发了去孪生机制,层状组织出现,孪晶特征减弱,从而导致样品的局部变形和失效。     

Ti-600合金热暴露前后室温拉伸性能及变形机制研究

研究了Ti-600合金镦制饼材600℃热暴露前后室温拉伸性能与组织的变化,并分析了其室温拉伸变形机制。研究结果表明,600℃热暴露100 h后,毛坯热暴露试样的强度较热暴露前的固溶时效试样(STA)提高了3%左右,延伸率的保持率为81.1%;试样热暴露试样的强度稍有降低,延伸率的保持率仅为55.6%。600℃热暴露100 h前后,Ti-600合金镦制饼材的组织变化不明显,热暴露后其原始β晶粒尺寸较之前的稍有长大。STA状态下晶界与板条较平直,热暴露后少数板条弯曲,并且板条较短较细小。试样热暴露试样组织内的α相与β板条比毛坯热暴露试样的粗大。经分析,Ti-600合金热暴露前后室温拉伸变形时主要的变形机制是位错穿越α束滑移以及位错柱面滑移。     

亚稳β钛合金Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn的单时效及双时效研究

<正>在过去的30年中,亚稳β钛合金因具有比α+β钛合金更为优异的成形性和淬透性而得到越来越多的关注和应用。亚稳β型Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn(Ti-15-3)合金可用于替代Ti-6Al-4V合金,满足航空用金属薄板的需求。该合金具有出色的冷成形性,并且其机械性能可以通过改变时效处理工艺进行调控。Ivasishin等人的研究表明,与单时效处理相比,双时效处理在改善Ti-15-3合金弹限强度和抗拉强度的同时,还可以改善合金的面缩及延伸率。此外,时     

一种新型亚稳β钛合金的热变形本构模型

基于新型亚稳β钛合金Ti2448在温度范围为1023～1123 K,应变速率范围为63.000～0.001 s-1的等温热压缩流动应力曲线特征,采用经典的应力-位错密度关系式和动态再结晶动力学模型构建了完整描述亚稳β钛合金热变形流动应力与应变、应变速率和变形温度关系的本构模型.位错密度变化方程和Avrami方程被用来分别描述合金在高(≥1s-1)低(＜1 s-1)应变速率下呈现的动态回复(DRV)和动态再结晶(DRX)两种不同的变形机制.最终通过应用全局优化求解非线性方程的新方法确定本构模型中的相关参数.根据本文所建模型得到的预测曲线和实验曲线吻合较好,能够有效预测Ti2448在热变形过程中的流动应力,为构建亚稳β钛合金热变形本构模型提供一种有效方法.     

高强度β钛合金的发展和应用

本文介绍了高强度β钛合金（B-120VCA,BT15,TC6,Ti-1023,Ti-15-3,β-21S,BT22和TB2）的发展和应用情况,并且指出了合金成分,熔炼工艺、变形行为和热处理工艺对β钛合金的影响。     

Ti-Al-Nb-W基合金高温变形过程中的组织演化

在Thermecmastor-Z动态热模拟试验机上对Ti-43Al-4Nb-1.4W和Ti-43Al-4Nb-1.4W-0.6B-0.2Y合金进行高温压缩变形实验(实验温度范围为1 050~1 150℃,应变速率范围为0.001~1 s 1),对其热变形组织进行显微分析,并利用热加工Z参数(Zener-Hollomon参数)综合描述变形温度及应变速率对材料热变形行为的影响。结果表明:2种合金在不同高温压缩变形条件下均发生不同程度的动态再结晶;随Z参数值的降低,β相逐渐由不规则形状转变为球形,且长大明显,同时,动态再结晶晶粒的体积含量也随之增加;Ti-43Al-4Nb-1.4W基合金的高温变形机制与Z参数值密切相关;在低Z值条件下,其主要变形机制为动态再结晶和β相的球化、长大;在高Z值条件下,其主要变形机制为片层的扭折、重新取向和局部动态再结晶;加入微量B和Y后,动态再结晶程度增大,这主要与颗粒诱发动态再结晶形核有关。     

新型亚稳β型Ti-30Nb-1Mo-4Sn合金时效过程中ω相与α相的竞争

对一种新型亚稳β型Ti-30Nb-1Mo-4Sn(%,质量分数)合金时效过程中ω相与α相的竞争行为进行了系统研究。研究表明,Ti-30Nb-1Mo-4Sn合金经固溶处理或冷轧处理后,合金的相组成均为β相和α″马氏体。固溶态和冷轧态Ti-30Nb-1Mo-4Sn合金经相同的时效处理(即573 K时效2 h)后,析出产物分别为等温ω相和α相。这主要是由于冷轧后合金内部含有大量位错和晶界,这些位错和晶界在后续时效过程中抑制了等温ω相的析出,同时为α相的异质形核提供了条件,促进了α相的析出。这一发现为亚稳β钛合金时效过程中ω相与α相之间的竞争提供了直接的证据。此外,上述研究结果也清楚地表明,通过对亚稳β钛合金进行冷轧预处理,可以在后续时效过程中抑制脆性ω相析出的同时在合金中获得对力学性能有利的细小α强化相,这无疑对研发低模量和高强度兼备的新型β钛合金具有重要的意义。     

纳米弥散第二相对变形弥散强化铜合金亚结构的影响

利用TEM对Cu-Al2O3弥散强化铜合金的变形行为进行了研究。结果表明:纳米弥散第二相不仅可以提高基体中的位错密度,而且对位错的亚结构有重要的影响。细小的Al2O3弥散相的存在,导致合金变形时位错在基体中均匀、随机的分布,并使得位错胞组织难于形成,且数量较少。随着弥散程度的增加,变形中会产生更多的位错,位错胞形成更难,胞尺寸也进一步减小。     

单相亚稳β组织的Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr合金的热变形机制

<正>Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr合金是一种高强近β型钛合金,该合金兼具良好的加工性能和力学性能,已被用于制造大型航空部件。日本研究人员基于组织演变和加工图技术,对原始组织为单相β等轴晶的Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr合金的热变形机制进行了研究。实验温度分别为600、700、800、900、1 000、1 100℃,应变速率分别为0.001、0.01、0.1、1、     

一种兼具高强度、高应变硬化率和高塑性的新型钛合金

本研究设计了一种三元亚稳β钛合金Ti-9Mo-6W(质量百分数)。由于该合金变形时会联合出现相变诱发塑性效应和孪晶诱发塑性效应,使该合金的加工硬化速率可以接近2 100MPa,均匀变形能力高于35%。为了深入了解Ti-9Mo-6W合金的变形过程,对其变形过程中的显微组织进行了详细分析。结果表明,Ti-9Mo-6W合金变形过程中存在{332}113机械孪晶、应力诱发ω相、应力诱发α"马氏体等不同的变形机制,综合作用使合金内部最终形成了具有高度协合性的复杂网络变形组织。     

亚稳定β钛合金中等温斜方马氏体α″相的形成

在钛合金中由于β-Ti基体化学成分的差异,其马氏体相以密排六方晶系或斜方晶系的晶体结构呈现。目前钛合金中形成斜方马氏体α″相的途径主要有两种,一种是合金在β相区固溶然后快速冷却到室温的过程中形成斜方马氏体α″相,另一种是合金