Ti-1300合金中β/β晶界区β→α相变晶体学特征的EBSD分析

利用电子背散射(EBSD)技术研究了近β型Ti-1300合金中次生α相的晶体学取向、几何生长方向、数量和分布与β相晶界特性之间的关系,以获悉次生α相的形核及其变体选择的本质。近β型Ti-1300合金经910℃固溶2 h+水淬处理,合金中出现一定比例的110_(_(70.5°))特殊晶界。该合金在910℃随炉缓慢冷却时,由β→α相变而来的次生α相与β相晶界的特性有明显关系。普通β/β晶界处生成的晶界α相自身取向不唯一,对自晶界α相变体形核作用不大,其两侧自晶界α相数量偏少;大角度特殊晶界110_(70.5°)两侧β晶粒存在共同的(110)面,这种取向有利于晶界α相为自晶界α变体提供异质形核,引发α变体在晶界两侧选择性生长;小角度特殊晶界11010.5°也会引发α变体选择性生长,但和大角度晶界不同,其选择性生长也可能只发生在晶界的一侧。     

外加压应力对Ti-1300合金组织和性能的影响

研究了外加压应力作用下Ti-1300合金在等温时效和连续冷却过程中的组织演化和性能。结果表明,外加压应力对Ti-1300合金时效过程和连续冷却过程中β→α相变都有促进作用,随着压应力的增加,析出α相的数量越多且α相的厚度越小,表现出一定的择优取向效应。同时,Ti-1300合金的显微硬度也随着外加应力的增大而增大。     

变形孪生对“多向锻造+挤压+冷压”技术制备大截面(290mm×230mm)Mg-8Al-1Zn合金挤压棒材力学性能和β相析出的影响（英文）

采用"多向锻造+挤压+在线水冷"技术制备出截面尺寸为290 mm×230 mm的Mg-8Al-1Zn(AZ80,质量分数,%)合金棒材,沿横截面的230 mm方向(ND)对棒材进行冷压缩,压下量约为20 mm,冷压缩导致横截面心部(C)产生大量变形孪晶,而表层(O)的孪晶较少。研究了形变孪生对力学性能和析出反应的影响。沿挤压方向(ED)、截面的290 mm方向(TD)和ND 3个方向从C和O切取拉伸试样。测试结果表明:棒材的室温力学性能存在显著的各向异性和表里不一致性。挤压材的O沿ED(ED-O)具有最高的强度,其性能为:RP0.2、Rm和A分别为295 MPa、401 MPa和10%,而C沿ND(ND-C)具有最低的强度,其性能为:RP0.2、Rm和A分别为164 MPa、273 MPa和7%。织构是导致各向异性和表里不一致性的主要原因,而变形孪生对织构有重要影响。冷压缩之前,C存在2种取向,即:[0001]_(Mg)∥TD和[0001]_(Mg)∥ND;冷压缩后,O的织构几乎没有变化,而变形孪晶导致C的织构发生重大转变,[0001]_(Mg)∥TD取向被大幅弱化,而[0001]_(Mg)~∥ND取向被大幅加强。合金155℃/7 h时效后,变形孪晶内析出了β连续析出相,这些孪晶内的β析出相比层片状β非连续析出相更加细小弥散。     

TA2纯钛在热压缩过程中形变、再结晶与相变的交互作用（英文）

选取TA2合金进行压缩来研究纯钛在热压缩过程中形变、再结晶与相变的交互作用规律,在不同的变形参数下进行热模拟压缩实验。实验发现,在热压缩之后的冷却过程中有明显的变体选择现象发生,在压应力作用下[0001]垂直于压缩方向的柱面织构组分会优先形成,因此会造成通过相变而产生的强柱面织构与变形α相所产生的强基面织构有明显的不同。研究表明,形成最小的弹性应变能是促使变体选择产生的主要原因。同时,对TA2纯钛在热变形过程中的再结晶规律和组织转变特征进行了研究。     

Zr—2合金中应力及应变诱发氢化锆析出过程的电子显微镜原位研究

用电子显微镜原位研究了Zr-2合金中的氢化锆在应力及应变作用下的析出过程。应力诱发析出的氢化锆为γ相,与基体间存在(110)_γ//(1120)_(αZr),(001)_γ//(0001)_(αZr)的取向关系。γ氢化锆沿它的[110]生长最快,形成尖劈状。当沿氢化锆开裂后,在裂纹端部又将析出氢化锆。应变诱发析出的氢化锆为δ相,与基体间存在(111)_δ//(0001)_(αZr),(110)_δ//(1120)_(αZr);或(010)_δ//(0001)_(αZr),(001)_δ//(1120)_(αZr)的取向关系。形变速率越高,δ氢化锆越细小。     

Ti3Al—11Nb合金的相变

用透射电子显微术和X射线能谱术研究了Ti_3Al-11Nb(Ti-12.5wt%Al-21wt%Nb)合金热锻棒材在热处理过程中的相变特征。结果表明,合金在1100℃加热后缓冷到室温的样品其组织由α_2+β相组成。与α_2相相比,β相明显地表现出Al含量低而Nb含量高。1200℃油淬样品的组织由α_2+B2相组成,二相含量大致相近。1200℃水淬样品由单一的B2相组成。水淬并经750℃时效的样品中析出两种形态的α_2相:首先由晶界析出的较粗的α_2相以及在晶内普遍析出的弥散的α_2相。     

激光增材制造钛合金织构跨尺度分析

针对增材制造钛合金的组织特点,采用EBSD以及XRD的方法对增材制造TC11合金进行了织构分析,探讨TC11合金从微米级微观织构到厘米级宏观织构的变化规律,分析了EBSD扫描面积大小对织构分析结果的影响。结果表明,采用大面积EBSD拼接扫描的织构分析结果与XRD宏观分析结果一致。TC11合金β相具有001∥沉积方向的丝织构及弱(001)[010]板织构,α相的主织构为160 16 19∥[001]、2110∥[001]丝织构。     

西德Thyssen公司钛的真空电弧炉熔炼

对Ti-10V-2Fe-3Alβ型钛合金固溶处理后的β相组织进行原位拉伸、微观分析表明:应力诱发产生的α″马氏体为面心立方结构,与β相保持如下位向关系:(011)_β∥(011)_α″,[01(?)]_β∥[(?)00]_α″。某些晶粒,其滑移系处于有利位向;由于滑移系的开动,外加应力在该晶粒内的松弛,作用于晶粒上的有效应力小于马氏体形成所需的临界应力,而形成了板条组织。这种板条组织只表现为滑移,且大多在{110}晶面、沿<(?)11>方向进行。拉伸后位错在马氏体、滑移带形成的栅栏内呈缠结状,局部区域存在少数{(?)12)<111>变形孪晶。     

Zr对Cu—Zn—Al形状记忆合金相变的影响

采用示差扫描热分析(DSC)、X射线衍射及透射电镜,研究了Zr对Cu-Zn-Al合金高温相变、马氏体正逆转变以及形状记忆效应的影响。结果表明,添加Zr0.35wt-％时,能有效地抑制α,γ相析出,促进β_2→DO_3→18RM转变。(M_s-M_f)及(A_s-A_f)温度区间较窄,马氏体相变激活能最低,马氏体变体间界面的可动性好,形状记忆效应最佳。     

Mg-8.07Al-0.53Zn-1.36Nd轧制镁合金热处理过程中静态沉淀、再结晶及织构演变研究

采用SEM、EBSD、EDS等测试方法对不同热处理温度下Mg-8.07Al-0.53Zn-1.36Nd镁合金微观组织及织构进行表征。结果表明：热处理后的合金主要由α-Mg基体、β-Mg₁₇Al₁₂沉淀以及含Nd化合物组成。400℃以下热处理后的合金中存在β-Mg₁₇Al₁₂沉淀析出区域和无析出区域双峰组织,主要沿变形带和孪晶界面析出的大量纳米级颗粒状β-Mg₁₇Al₁₂沉淀先于α-Mg基体静态再结晶的形成。升高退火温度,β-Mg₁₇Al₁₂数量变少,稀土相尺寸数量未有明显变化,双峰组织中的β-Mg₁₇Al₁₂沉淀无析出区域优先发生静态再结晶,这表明沉淀颗粒能够延缓静态再结晶。400℃热处理后的合金中β-Mg₁₇Al₁₂沉淀溶解、数量显著减少,镁基体发生完全再结晶且再结晶晶粒明显长大。EBSD结果显示,热处理后的实验合金织构主要以弱化的基面织构为主,并伴有部分非基面织构,400℃以下热处理的合金中,数量较多的β-Mg₁₇Al₁₂沉淀对弱化基面织构具有重要作用。随着热处理温度的升高,合金中位错密度下降,主要织构组分由{0001}<10-10>形变织构向{0001}<11-20>再结晶织构转变。     

激光表面熔化对Ti-30Nb-4Sn合金晶体织构、显微组织、弹性模量和硬度的影响（英文）

骨科植入物的生物相容性与其弹性模量和表面性能密切相关。本研究的目的是阐明冷轧、再结晶和表面激光熔化(LSM)对双相(α″+β)Ti-30Nb-4Sn合金显微组织和力学性能的影响。对冷轧态基体进行X射线衍射织构分析(XRD)显示有[302]_α″//ND织构成分,而对再结晶态基体的分析显示有[302]α″//ND和[110]_α″//ND织构成分。XRD不能直接检测出β相织构,但是通过考虑α′′相和β相之间的位向关系可成功预测出[111]_β||ND织构的存在。纳米压痕测试结果表明,冷轧态基体的弹性模量(63 GPa)低于再结晶态基体(74 GPa)。根据已有文献和本文研究结果,认为这种差异是由冷变形过程中晶体缺陷的引入造成的。纳米压痕/EBSD分析表明,纳米压痕结果不受晶体取向的影响。LSM对变形合金硬度、弹性模量和晶体织构产生的变化类似于再结晶热处理产生的变化,均在表面和基体之间产生刚度梯度。     

SLM和SLM+HT成形TA17合金的微观组织与变体选择特征

为了系统认识选区激光熔化(selective laser melting, SLM)成形TA17合金微观组织特征，对SLM和SLM+热处理(heat treatment, HT)两种状态下TA17合金的微观组织进行表征和分析.结果表明，在极快的冷却条件下，SLM成形的TA17钛合金形成了以细小针状α相为主的微观组织，其织构类型主要为{0 0 0 1}<1 0-1 0>、{1 0-1 0}<1 1-2 0>及{1 1-2 0}<1 0-1 0>3类板织构，且变体具有明显选择性特征，倾向于析出60°/[1 1-20]和60.83°/[-1.377-1 2.377 0.359]两类变体.在950℃/2 h+空冷后，TA17合金形成双态α相组织，组织形貌为典型的等轴状+板条状，织构散漫程度增加，强度显著降低，变体选择发生变化，60°/[1 1-2 0]和60.83°/[-1.377-1 2.377 0.359]两类变体减少，转变为63.26°/[-10 5 5-3]类变体.     

HE130钛合金薄板的相变织构

用ODF分析了热处理温度对HE130钛合金薄板(属Ti-Al-Mo-V-Fe-B系,α相为主相,具有高弹性模量和高强度)α相和β相织构的影响.通过α←→β相变的Burgers关系,预测了此合金薄板内α→β→α的相变织构,理论预测和实测结果吻合较好.本研究揭示了以下规律对于(α+β)两相钛合金,如热处理温度低于Tβ,降温时,β→α相变受原始α相的影响较大,新生α相和原始α相的织构类似;如热处理温度高于Tβ,原始α相曾完全消失,降温时,β→α的相变过程较严格地按照Burgers关系进行,新α相和原始α相的织构差异较大.因此,要想通过热处理改变(α+β)两相钛合金中α相的织构,热处理温度必须高于Tβ.     

冷却介质对商业纯钛 β→α 相转变组织及织构的影响

利用OM、ECC、EBSD、TEM等表征技术和显微硬度实验研究了经β固溶处理的商业纯钛板材在β→α相变过程中不同冷却介质对其组织演变、变体选择、织构遗传及力学性能的影响。结果表明：随着冷却速率的降低,相变组织依次呈细针状α′马氏体（水冷和液氮冷）、Widmanst?tten组织（空冷）及粗大晶粒（炉冷）,且冷却速率越快,则转变组织越细,进而其硬度值越高。在β→α冷却过程中,只有炉冷条件下由于出现了部分不满足Burgers关系的取向,导致其并不严格遵循Burgers取向关系。与原始组织相比,水冷和液氮冷条件下由于出现新的织构成分（<0001>//TD、<110>//ND）,导致其织构分布更分散;炉冷条件下由于发生了强烈变体选择而出现织构遗传现象,导致更强的相变织构。因此可以通过提高冷却速率来抑制变体选择,进而弱化相变织构。     

Zr-4合金中氢化物析出的TEM研究

利用透射电镜(TEM)研究了Zr-4合金吸氢后析出氢化物的类型、形貌及其位相关系。结果表明,随着吸氢量的增加,Zr-4合金中依次析出了δ-Zr H_(1.6)及ε-Zr H_(1.8)氢化物。δ氢化物主要以板条状从α-Zr基体上析出,二者的取向关系为(0001)α//(001)δ,[20]α//[110]δ。ε氢化物以针状形貌从δ氢化物中析出,析出的ε氢化物的密排面(1)与δ氢化物的密排面(1)平行,二者的取向关系为(1)δ//(1)_ε,[12]_δ//[011]_ε。高分辨观察进一步表明,δ-Zr H_(1.6)及ε-ZrH_(1.8)氢化物的晶格点阵均出现了严重的扭曲变形,说明相变存在较大的应力集中。     

大型TA19钛合金棒材形变及相变织构模拟

密排六方结构相具有显著的各向异性特征,室温时TA19钛合金棒材中一次α相含量占70%以上,因此α相织构对TA19钛合金棒材力学性能的好坏起主要作用,有效的织构预测能够大大地降低生产成本,提高生产效率;也能帮助确定织构形成机制。本文采用宏观有限元模型和介观粘塑性自洽模型(VPSC)多尺度耦合的方法,并考虑β→α相变过程,模拟了大型TA19钛合金棒材接近实际工艺条件下的锻造过程。首先模拟得到了相变点以上棒材心部、R/2和边部的β相形变织构;然后通过分析不同位置的β相织构特征,根据Burgers取向关系得到了棒材冷却过程中发生β→α相变时不同的变体选择规律,得到α相相变织构;最后结合相变后棒材心部、R/2和边部的α相织构特征,分析了不同初始取向的α晶粒在不同滑移系开动时的取向变化,并模拟得到了最终的α相形变织构。通过最终模拟结果与实际锻造结果对比,发现两者吻合良好。说明本模型对钛合金棒材锻造过程中形变及相变织构的预测具有良好的可靠性,这对钛合金锻造棒材中织构的控制与调整具有重要意义。     

外加应变对Ti-25Al-10Nb合金显微组织影响的相场法模拟

利用相场法研究了外加应变场对Ti-25Al-10Nb合金中α2→0相变组织的影响．研究表明，除了外加应变的大小之外，外加应变方向对O相析出组织也有明显影响．模拟得出，外加应变方向对O相体积分数的影响可达24％，外应变大小对O相体积分数的影响可达60％．当沿着α2相的（21 10）方向施加单轴压应变且应变量ε^amp大于0．5εs（相变应变量）时，合金会形成α2＋O相的全片层显微组织，有望显著改善合金的性能．     

Ti-5321合金热处理过程中α相的析出行为

研究了Ti-5321合金不同热处理制度下的α相析出行为。结果表明:β单相区固溶后的组织为单一的β晶粒组织,α/β两相区固溶后的组织中含有β基体和分布于β基体的初生α相。这两种组织在后续的时效过程中均析出细小针状次生α相,且其尺寸随时效温度的升高而增加,不同的是,β单相区固溶加时效样品的晶界处析出的次生α相的尺寸明显大于晶内次生α相。合金从910℃缓冷过程中α相首先在晶界处析出,随后片层α集束以晶界α相为核心形核并长大,随后的520℃时效过程中析出尺寸细小的针状次生α相。电子背散射衍射(EBSD)分析表明,缓冷过程中,在两侧β晶粒有平行{110}面的晶界上析出一种α相变体,这种变体与两侧的β晶粒均保持Burgers取向关系,以这种变体为形核核心向晶界两侧生长形成片层α相。在两侧β晶粒没有平行{110}面的晶界上会析出多种α相变体,每种变体只与其中一侧的β晶粒保持Burgers取向关系,且会以这种变体为形核核心向与其保持Burgers取向关系的β晶粒一侧生长形成片层α相。     

Influence of Deformation Twins on Mechanical Properties and β Precipitation of Large-Cross-Section (290 mm × 230 mm) AZ80 Bar Fabricated by “Multi-direction Forging + Extrusion + Cold Compression ” Technique

采用“多向锻造+挤压+在线水冷”技术制备出截面尺寸为290 mm×230 mm的Mg-8Al-1Zn (AZ80,质量分数,%) 合金棒材,沿横截面的230 mm方向 (ND) 对棒材进行冷压缩,压下量约为20 mm,冷压缩导致横截面心部 (C) 产生大量变形孪晶,而表层 (O) 的孪晶较少。研究了形变孪生对力学性能和析出反应的影响。沿挤压方向 (ED)、截面的290 mm方向 (TD) 和 ND 3个方向从C 和 O 切取拉伸试样。测试结果表明：棒材的室温力学性能存在显著的各向异性和表里不一致性。挤压材的 O 沿 ED（ED-O）具有最高的强度,其性能为：RP0.2、Rm和 A分别为 295 MPa、401 MPa和10%, 而 C 沿 ND（ND-C）具有最低的强度,其性能为：RP0.2、Rm和 A 分别为164 MPa、273 MPa和 7%。织构是导致各向异性和表里不一致性的主要原因,而变形孪生对织构有重要影响。冷压缩之前,C存在2种取向,即： [0001]Mg∥TD 和 [0001]Mg∥ND;冷压缩后,O的织构几乎没有变化,而变形孪晶导致C的织构发生重大转变,[0001]Mg∥TD取向被大幅弱化,而[0001]Mg ~∥ND取向被大幅加强。合金155 ℃/7 h时效后,变形孪晶内析出了β连续析出相,这些孪晶内的β析出相比层片状β非连续析出相更加细小弥散     

Zr-Nb-Cu合金连续升温相转变动力学研究

采用热膨胀法对Zr-1Nb-0.01Cu合金在不同升温速率下α_(Zr)→α_(Zr)+β_(Zr)相转变动力学进行了研究。结果表明,α_(Zr)→α_(Zr)+β_(Zr)相转变起始温度与升温速率之间的关系为:Tα→α+β=744.4+9.4ln(R H),升温速率对合金相转变温度的影响要小于E110合金;结合JMA方程计算得到α_(Zr)→α_(Zr)+β_(Zr)相转变的激活能为149.1 kJ/mol,低于Zr-4和M5合金的相转变激活能。根据合金相转变动力学曲线,给出了合金连续升温过程α_(Zr)→α_(Zr)+β_(Zr)相转变的CHT连续升温相转变图。