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     

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,     

氢对α+β钛合金固态相变的影响

研究了氢对TC4钛合金高温淬火过程的亚稳相转变以及其微观组织的演变的影响.试验结果表明,随着氢含量的增加.氢首先促进了TC4钛合金中斜方马氏体α"的生成,α'体积分数降低.在0～0.45%(质量分数)之间,形成了α'和α"共存的独特组织,并在0.45%时α"马氏体体积分数达到最大;继续增加氢含量,氢开始抑制马氏体,促进更稳定的体心β的生成.亚稳相分解试验表明,氢降低了马氏体分解转变温度,随着时效温度的升高和氢含量增加,显微硬度降低.同时,与α'分解相反,经过时效后,β相取代α首先在马氏体α"内析出,细化了晶粒.     

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。     

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。     

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钛合金超弹性影响因素及其提高方法

β钛合金具有良好的力学性能、高耐蚀性以及优异的生物相容性,在生物医用材料领域备受关注.β钛合金的超弹性归因于应力诱发的β→α"马氏体相变及其逆转变.阐述了影响β钛合金超弹性的因素,归纳了提高合金超弹性的方法.通过添加合金元素调整相变温度和滑移临界应力使得应力诱发马氏体相变更易发生,延迟β相塑性变形的发生,能够获得更大的...     

Ti-Nb合金在冷变形中的微观组织和力学性能研究

研究采用钨极电弧炉熔炼Ti-35Nb-2Ta-3Zrβ钛合金,采用偏光显微镜、X射线衍射仪和透射电子显微镜等试验设备,分析不同拉伸变形率下合金的微观组织结构和相转变规律.运用双辊轧机制备不同冷变形率下的合金,并进行室温拉伸等力学试验.试验结果表明:随着拉伸变形率的增加,合金会发生β→α″相转变,且合金中α″马氏体逐渐增多,增多到一定程度后保持稳定,α″马氏体的微观形貌由针状转变为粗大的片体;经过冷变形加工后,合金表现出良好的强度和塑性.     

热处理对激光选区熔化TC4钛合金显微组织和力学性能的影响

研究了激光选区熔化(SLM) TC4钛合金沉积态和退火态显微组织的特征及其对力学性能的影响规律。结果表明:合金组织沿激光选区熔化成形高度方向呈现外延生长,形成柱状晶,晶内存在大量的针状马氏体α’相。退火后,晶内的针状α’相转变为α+β板条组织。随着退火温度的升高,组织中α相含量逐渐降低,α片层逐渐粗化,β相含量逐渐升高;室温拉伸强度逐渐降低,塑性逐渐升高,显微硬度逐渐降低。经过800℃×2 h/FC退火热处理后,激光选区熔化成形TC4钛合金具有最佳的强度与塑性匹配。     

低弹性模量亚稳β型Ti-38Nb合金的微观组织与力学行为

报道了一种兼具低弹性模量和高强度的新型亚稳β型Ti-38Nb(%,质量分数)合金,并系统地研究了热-机械处理对合金微观组织及力学行为的影响。研究结果表明,Ti-38Nb合金经固溶处理后,由于合金中β稳定化元素含量不足,高温β相并没有完全保留至室温,合金中生成了大量的α″马氏体。此时,Ti-38Nb合金在较低的应力水平下(约207 MPa)便发生了马氏体变体的再取向和应力诱发马氏体相变,故无法满足生物医用材料对高强度的要求。经冷轧和673 K退火40 min后Ti-38Nb合金中引入了大量的位错和晶界,高密度的位错和晶界有效地抑制了ω相的析出和α″马氏体的产生。此时,β稳定化元素含量低的高温β相被稳定至室温,合金实现了低弹性模量(56 GPa)和高强度(拉伸强度1020 MPa)的良好匹配。因此,Ti-38Nb合金由于其低弹性模量和高强度特性有望在生物医用植入材料领域获得应用。     

近β型生物医用钛合金在磷酸缓冲液中的电化学行为

<正>根据钛合金在室温下合金元素以及相组成的不同,可以将其分为α型、β型以及α+β型三大类。其中,工业纯钛(α型)、Ti-6Al-4V合金(α+β型)在牙科植入物方面已经有多年的应用。但是,由于这两种合金的弹性模量较高、耐磨性较差,并且Ti-6Al-4V合金在使用过程中释放的铝离子和钒离子会对人体造成伤害,因此,近年来科研工作者将生物医用钛合金的研究重点放在了开发新型β型生物医     

Ti—5Al—1Mo—2Nb—3Zr合金的时效过程

用正电子湮灭技术、电镜、X射线衍射、金相及电阻等方法研究了Ti-5Al-1Mo-2Nb-3Zr合金的时效过程。合金在950℃淬火后为α相及六方α’马氏体,在针状马氏体中出现一种矩形薄片。在400℃以下时效未观察到电镜形貌的明显变化,但正电子湮灭技术示出晶体缺陷数量的轻微下降。400℃以上时效,晶体缺陷增多且重新排列,意味着马氏体脱溶的某些预备过程。在450～600℃各种测量均显示出β相析出(在600℃最激烈)。电镜可观察到不连续β相质点沿马氏体晶界及内部排列,两者成Burgers取向关系。当加热到800℃时,合金在空冷后出现界面相,其中M层为面心立方结构且具有fccI型取向,而S层为与α成{1011}〈1012〉孪晶关系的六方结构。     

近等原子TiNi合金的电子显微镜观察

采用TEM方法对Ti-51 at％Ni合金的高温相、预马氏体转变、马氏体转变以及弥散析出第二相进行了研究。结果表明:TiNi合金高温母相具有CsCl(B_2)有序点阵,经700～900℃淬火到室温后已发生了预马氏体转变,表现出复杂的衍射效应;用母相点阵的机械失稳引起的位移波来解释预马氏体转变似乎是合理的。对温度诱发马氏体和应变诱发马氏体的观察表明它们都具有孪晶亚结构,但可以有不同的组态。采用SAD方法鉴别了弥散析出的X相,它具有f. c. c结构,点阵常数a=15.8(?)与母相具有位向关系: <111>_x∥<111>_β, {110}_x∥{321}_β。     

合金元素Mo对钛合金相析出行为的影响

钛合金的相变过程中伴随着复杂多变的析出相,不同组织结构的析出相导致合金具有不同的机械性能。添加合金元素可以人为地控制钛合金中相的析出行为,但由于合金元素种类众多,合金元素对钛合金析出行为影响的机理有待进一步探讨研究。综述了合金元素Mo对钛合金析出行为影响的研究现状,以析出相的形态和尺度为主要考察对象,归纳总结了在α型、α+β型以及β型钛合金中添加Mo元素对析出相作用的机理,并指出了目前研究过程中存在的不足,希望为以后的钛合金析出行为的研究提供帮助。     

粉末冶金法制备细晶TC4钛合金的微观组织与力学性能

本文采用真空热压烧结+热挤压+退火工艺制备细晶TC4钛合金,对制备过程中钛合金的微观组织与力学性能演变规律进行研究。结果表明,热压烧结态TC4钛合金主要由α和β相组成,α相以等轴状分布,而β相则以细长片层状/针状分布于α相晶粒内部或晶界处。热挤压可以使合金中的α和β相尺寸明显降低,形成板条状细晶,从而使TC4钛合金室温抗拉强度从热压烧结态的837 MPa提高至983 MPa,但此时TC4钛合金的断后伸长率最低,为9.6%。进一步的退火能够使热挤压态TC4钛合金发生回复和再结晶,β相由片层状/针状向颗粒状转变,分布于α相晶界处,从而有利于TC4钛合金塑韧性的提高。因此,经过热压烧结+热挤压+退火处理得到的细晶TC4钛合金具有较为优异的综合性能。     

加工工艺对Ti-21Nb-7Mo-6Sn合金组织和性能的影响

基于d电子理论设计了成分为Ti-21Nb-7Mo-6Sn的亚稳态β钛合金,采用偏光显微镜、X射线衍射仪和透射电子显微镜等设备,研究了Ti-21Nb-7Mo-6Sn合金在冷轧和退火过程中显微组织的演变。结果表明:冷轧产生大量位错和晶界,组织由β相转变为α"相;在退火过程中,α"相转变为β相,再结晶优先在板条马氏体区形成;随退火温度的升高,Ti-21Nb-7Mo-6Sn合金的弹性模量先降低后升高,弹性回复率则与之相反;923 K退火10 min后,获得了最低的弹性模量(53 GPa)和最高的弹性回复率(69.84%)。     

Cu-Zn-Al合金中马氏体相变的动态观察

Cu70Zn26Al4合金中存在马氏体转变,高压电镜(1000kV)和分析电镜的观察表明,在室温下的平衡母相为β’相(DO_3型),有部份淬火马氏体、表面马氏体存在,还有少量的γ相。在相变过程内,样品中有微裂纹产生和扩展;在冷却实验中,马氏体以母相的(101)面为基面,新相结构为M12R+2H型,没有择优取向问题。在应力诱发马氏体相变中,马氏体以母相的(110)面为基面,新相结构为M18R,存在择优取向问题。在冷却实验中和应力诱发马氏体相变中,都存在β相的预转变,预马氏体的9R和12H衍射极大。在应力诱发马氏体相变中,预马氏体的出现与否与应力施加的速率有关。     

Ti-6Al-4V合金在不同热处理条件下的相组成及强化机理

本文用硬度、X光、光学显微镜、高压透射电子显微镜和电子探针等方法研究了Ti-6Al4V合金在不同热处理条件下的相组成以及强化机理。该合金快速冷却时,得到介稳定马氏体α’和β相,在时效过程中,介稳定马氏体α’和β相发生分解,产生弥散的α和β相,使合金得到强化。长时间时效后,观察到了α_2相(Ti_3Al)。在研究过程中,确定了淬火时形成分稳定β相的临界温度,绘制了不同固溶处理条件下的相比例图,正确选择了固溶处理温度和时效制度。     

固溶冷却速度对短时高温钛合金显微组织和力学性能的影响

研究了固溶冷却方式对一种新型短时高温钛合金热轧板材显微组织及力学性能的影响。结果表明,合金经近β区高温固溶及不同方式冷却后产生不同的相产物,空冷后的相产物为α+β相,油冷和水冷后的相产物均为α′+α″相。随着冷却速度的提高,合金强度提高而塑性降低。钛合金固溶处理后采用油冷方式可获得较好的综合力学性能,室温抗拉强度1 150 MPa,延伸率8%。     

钛锆二元合金过冷β相的形成与转变

以海绵钛和海绵锆为原材料通过水冷铜模电弧熔炼制备出含20%~70%Zr(质量分数)的钛锆二元合金,采用X射线衍射(XRD)、显微组织观察和差示扫描量热法(DSC)表征了热处理前后合金相组成及相转变规律。本文采用了两种热处理方法:一方面把Ti-60Zr加热到α/β转变临界温度以上(1000℃)等温后缓慢冷却至室温;另一方面研究了Ti-60Zr在α/β转变临界温度以下进行300和400℃等温热处理获得单相α相的情况。结果表明:在水冷铜模电弧熔炼获得的钛锆合金试样中除Ti-20Zr为α相以外,其他成分的合金均由α+β两相组成,其中Ti-60Zr几乎全部为β相;显微组织观察得出α型钛锆合金为针状结构,β型钛锆合金为等轴晶。平衡相图中α+β两相区的宽度直接影响过冷β相的形成能力,在同样的冷却速率下,两相区越窄的合金成分在冷却过程中越容易形成过冷β相。以10℃·min-1升温速率从室温升温至1000℃等温2 h后以5℃·min-1的冷却速率降至室温和以10℃·min-1升温速率从室温升温至400℃等温2 h后炉冷至室温两种热处理方法,均能实现Ti-60Zr合金过冷β相向α相的完全转变。