变形近 α 钛合金局部组织不均匀性与局部织构的关联性

一种具有双态组织的近α钛合金经压缩变形后微观组织呈现出不均匀性。利用电子背散射衍射技术分析了局部织构对组织形貌的影响，通过取向数据处理研究了初生α相（α_p）和β相微织构。结果表明，局部组织不均匀性和局部织构之间具有紧密联系。引入角θ定量分析α_p相与相邻β相偏离Burgers取向关系程度，发现在具有粗大β晶粒的区域内具有较小θ角的α_p/β界面体积分数高于完全再结晶的β晶粒区域。α_p相和β相之间的取向关系不仅影响原始β晶粒变形过程中再结晶，还通过影响变体选择对转变α相形貌产生影响。     

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。     

β相稳定性对Ti-10V-3Fe-3Al合金变形模式及压缩性能的影响

金属的变形有以下几种不同机制:孪生、变形诱发马氏体、位错滑移,或其综合作用。变形机制与基体状态密切相关,一方面与启动位错滑移或孪生的临界应力有关,另一方面与亚稳定基体转变成马氏体的能力有关。迄今为止,对亚稳定β钛合金变形机制的研究很少,对于含有α相的亚稳定β钛合金,也仅研究了β-CEZ(Ti-5Al-2Sn-5Zr-4Mo-2Cr-1Fe)和Ti-10V-2Fe-3Al合金的变形机制。研究表明     

Ti—5Al—2Mo—3Zr合金中的精细结构

Ti-5Al-2Mo-3Zr合金淬火组织为初生α相加六方马氏体α′相。α中呈现零散位错线、位错列、位错对排列及位错网络等精细结构。全位错的Burgers矢量为1/3<11(?)0>型。α′中可观察到三种孪晶形态,即多边形薄片孪晶,沿马氏体长度方向的孪晶及沿宽度方向的孪晶,均为{10_(?)1}型。在此合金中鉴定出“三孪晶取向”关系,即一片马氏体与内部孪晶及相邻马氏体片,两两互成镜像的三种取向孪晶。除正常孪晶面{10(?)1}外,还存在一个与之垂直的对称面{10(?)3}。更有甚者,这三种孪晶均与β相成Burgers关系,这对了解此合金的马氏体转变机制,提供了重要线索。     

γ/α 2 相界面对TiAl合金超音速微粒轰击影响的分子动力学模拟

为探究γ/α₂相界面对TiAl合金在轰击过程中的变形机制和轰击后力学性能的影响,通过分子动力学来模拟超音速微粒轰击双相TiAl合金的过程。结果表明：γ/α₂不同厚度比模型的冲击变形机制不同,变形主要集中在γ相和界面处。随着γ相厚度的减小,与相界面接触的位错首先被界面处的失配位错网络吸收,然后在相界面处成核,最终穿过相界面进入α₂相。冲击过程中产生的位错以Shockley位错为主,试样中形成了不完全层错四面体。冲击之后分别使用单轴拉伸模拟和纳米压痕模拟,测定了试样的强度和表面硬度。拉伸过程中相变、孪晶和层错是不同厚度比试样的主要变形机制。与其他试样相比,厚度比为1:3的双相TiAl合金在冲击后具有最高的屈服强度、硬度和弹性模量。     

Mg-8.07Al-0.53Zn-1.36Nd镁合金微观组织及裂纹演变行为研究

利用XRD、SEM、TEM、EDS等测试方法对Mg-8.07Al-0.53Zn-1.36Nd镁合金微观组织结构进行了表征与分析,并采用原位拉伸试验研究了合金显微组织对裂纹萌生及扩展行为的影响。研究结果表明：试验合金组织中主要包括α-Mg基体,β-Mg₁₇Al₁₂,α β共晶相,Al₁₁Nd₃针状相和Al₂Nd颗粒相。Al₂Nd存在孪晶结构,孪晶面为{11-1},Al₁₁Nd₃存在连续的凹凸界面结构。合金室温原位拉伸试验结果显示：裂纹主要在粗大的β-Mg₁₇Al₁₂相内部萌生,裂纹扩展方式包括沿晶扩展和穿晶扩展方式。裂纹穿晶扩展主要归因于沿晶界分布的Al₁₁Nd₃、Al₂Nd相与周围组织界面结合能力较强,Al₁₁Nd₃凹凸界面对基体与共晶组织的啮合作用显著。     

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。     

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。     

Al-Cu-Mg-Ag合金Ω/Mg-Ag/α界面价电子结构分析

基于EET理论,研究了W相与基体α之间界面的原子结构,计算了a、Mg-Ag偏聚区、W相空间价电子结构和W/Mg-Ag/a界面、W//a界面的价电子结构,分析了W/Mg-Ag/a界面价电子结构与界面性能的关系。研究表明：Ω/Mg-Ag/α界面外层Mg-Ag/α面电子密度差为16.54%,内层Ω/Mg-Ag面电子密度差为50.73%,外层的连续性好于内层；Mg-Ag层使W相与基体α间的界面电子密度差减小1.13%,使(111)_α面上的最强共价键键合力增大14.52%、(111)_α面的共价电子密度增大146.87%、(001)_Ω面最强共价键键合力增大45.85%、(001)_Ω面的共价电子密度增大了45.30%。Mg-Ag层增大了W相对位错滑移的阻力,减小界面两侧相平面的电子密度差,增加了界面连续性,减小了界面应力,增大了界面结合力,增大了界面稳定性,提高了合金的强韧性。     

TC4钛合金惯性摩擦焊接头组织及断裂韧性与裂纹扩展特性分析

文章采用了XRD、SEM、EBSD等显微表征技术分析了焊态及焊后热处理态下焊接接头各区域的微观组织特征,并研究了焊接接头的断裂韧性和疲劳裂纹扩展性能。结果表明,焊缝区以再结晶组织为主,热力影响区等轴状初生α_p相转变为棒状结构,热影响区组织与母材基本相同,热力影响区与热影响区的原始β晶粒内部分区域形成了取向差角度约为60°的针状马氏体α′相,热处理促进了残余亚稳态β相分解,在片状α_s相间形成了大量断续分布组织。焊缝区α晶粒内大量的平行或交叉分布的片状α相和复杂的相界面结构可有效阻碍裂纹的扩展并改变裂纹的扩展路径,提高焊接接头的断裂韧性及抗疲劳裂纹扩展能力。     

TC17钛合金片状组织球化演变及Burgers关系的缺失

采用EBSD技术研究了TC17钛合金片状组织在热变形过程中的球化演变规律,并对比分析了变形前后α相与β相间Burgers关系的变化。结果表明,热变形导致β相发生明显的动态再结晶。变形初期片状组织内部首先形成位错亚结构,随后在动态回复作用下形成小角度晶界;随着变形的增大,亚晶界转化为大角度晶界导致片状α的破裂;破碎α相的相界再通过扩散作用继续迁移,最终实现α相的球化。热变形在改变片状组织形貌和稳定性的同时,也破坏了片状组织中α相和β相间严格的Burgers关系,热变形过程中柱滑移和其他滑移系或孪晶系的启动,是造成α相与β相间严格Burgers关系破坏的根本原因。     

高阻尼高强度铸态SiCp/Mg94Zn5Y1 复合材料的综合性能

采用铸造方法制备具有不同SiC_p含量（0.5%~2.0%，质量分数，下同）的SiC_p/Mg₉₄Zn₅Y₁复合材料，并研究了复合材料的力学性能和阻尼性能。通过扫描电子显微镜和X射线衍射仪测试复合材料的微观组织结构和物相组成。在基体中加入SiC_p之后，SiC_p均匀分布在基体中，增强体细化了复合材料的微观组织结构。SiC_p/Mg₉₄Zn₅Y₁复合材料包括α-Mg、I相（准晶相）和SiC_p相。分别使用动态热机械分析仪和AG-X试验机测试了SiC_p/Mg₉₄Zn₅Y₁复合材料的阻尼性能和力学性能。复合材料的力学性能优于Mg₉₄Zn₅Y₁合金，1.0%SiC_p/Mg₉₄Zn₅Y₁复合材料的抗压缩强度高达350 MPa；所有复合材料的阻尼性能都远高于基体合金的阻尼性能，其中0.5%SiC_p/Mg₉₄Zn₅Y₁复合材料具有最佳的阻尼性能。此外，根据功效系数法，SiC_p含量为1.0%的SiC_p/Mg₉₄Zn₅Y₁复合材料具有良好的综合性能。     

TC17钛合金热变形过程中片状组织球化演变及Burgers关系的破坏

采用EBSD技术研究了TC17钛合金片状组织在热变形过程中的球化演变规律,并对比分析了变形前后α相与β相间Burgers关系的变化。结果表明,热变形导致β相发生明显的动态再结晶。变形初期,片状组织内部首先在动态回复作用下形成位错亚结构,此时各亚结构间的亚晶界均为小角度晶界;随着变形的增大,亚晶界转化为大角度晶界导致片状α的破裂;破碎α相的相界再通过扩散作用继续迁移,最终实现α相的球化。热变形在改变片状组织形貌和稳定性的同时,也破坏了片状组织中α相和β相间严格的Burgers关系,热变形过程中,柱滑移和其他滑移系或孪晶系的启动是造成α相与β相间严格Burgers关系破坏的根本原因。     

冷轧Ti/Al层状复合材料固-液反应过程中的界面微观组织演变

将冷轧Ti/Al层状复合材料在675~750 ℃下进行不同时间的退火处理,退火过程中钛和铝都保持过剩,研究了Ti/Al层状复合材料的界面微观组织演变。结果表明：Ti和Al的界面层由2个亚层组成,其中一个为紧密的TiAl₃亚层,其微观结构为紧密的TiAl₃层,其中分布着随机取向的充满Al的裂纹,另一个为颗粒状的TiAl₃亚层,其微观组织结构是颗粒状的TiAl₃分布在Al基体中。在不同的退火温度和时间条件下,紧密TiAl₃亚层的厚度几乎没有变化,但是颗粒状亚层的厚度随着退火温度及时间的增加而增加;另外,界面层中的TiAl₃颗粒的体积分数在不同的温度下均随着退火时间的延长而下降。因此提出了反应扩散模型来描述界面层的形成机理,在此模型中,TiAl₃相是化学反应和扩散的结果,并且也考虑了TiAl₃相的溶解。计算结果表明TiAl₃相的形成与生长由化学反应控制,其等效厚度与退火时间之间遵循线性规律,这主要是因为Ti和Al原子能够快速地通过紧密的薄TiAl₃亚层。     

基于三态组织的近 α 钛合金近 β 锻+固溶时效工艺参数匹配

基于正交试验结果,对近β锻+固溶时效工艺参数进行了显著性分析,并详细讨论了工艺参数对TA15钛合金显微组织的影响及合理的工艺参数,以获得性能优异的三态组织。结果表明：变形温度、固溶温度和固溶时间是3个最为重要的工艺参数,分别对等轴α_p相的体积分数和直径、片层α_s相的体积分数及片层α_s相的厚度影响最大。较合理的TA15钛合金处理工艺参数为970 ℃/0.1 s^-1/60%变形程度/水淬+930 ℃/1.5 h/空冷+550 ℃/5 h/空冷。     

钛中α/ω界面的第一性原理计算研究

基于实验观测到的界面位向关系,针对钛中α/ω界面开展了第一性原理密度泛函计算研究。根据α、ω两相不同的表面终端和界面原子配位类型,构建和计算考察了24种可能的α{1-100}/ω{1-100}界面原子模型。结果显示,有5种界面结构在能量上具有相近优势,在钛中可能同时出现,其平均界面能为0.100J/m₂(计入错配应变),或0.029J/m₂(不计入错配应变)。计算结果为后续开展钛及钛合金的相场模拟并揭示其相变机制提供重要依据。     

β相区热变形诱导TiC/Ti复合材料硅化物析出行为

本实验对5vol.%TiCp/近α钛复合材料进行了β相区的热物理模拟试验,研究了复合材料热变形过程中硅化物的析出行为和β相变形机理。变形后的室温组织中主要由片层α相和破碎的TiCp组成,通过透射电子显微镜(TEM)确定组织中存在(Ti,Zr)6Si3型硅化物,尺寸为350-600nm。硅化物的含量随着温度升高和应变速率增加而减少。此外,根据室温α相重构了β母晶粒。TiCp沿β晶界分布,通过提供形核位点和阻碍位错运动,促进了β相动态再结晶过程。热变形过程中的应变积累和TiCp附近形成的高密度位错诱导和促进了硅化物析出。     

Fe-Co薄膜与Al2O3 基体相互扩散和相互作用相关的微观结构演变

利用先进分析透射电子显微镜,检测并系统地研究了磁控溅射Fe-Co薄膜与Al₂O₃基体之间的相互扩散。结果表明,扩散会形成尖晶石相FeAl₂O₄,并导致界面层的形成。微观结构表征表明,在界面附近的Fe-Co薄膜中形成了与相互扩散相关的非公度结构。本研究不仅检测到Fe-Co薄膜与蓝宝石基体之间的相互扩散和伴随的新相形成,而且揭示了界面区域相应的微观结构演变,这些结果可能对薄膜的磁学性质有很大的影响。     

Al-12.7Si合金表面强烈塑性变形诱发的纳米化

对Al-12.7Si合金进行表面机械研磨处理,在表层制备纳米-微米梯度结构,利用XRD和TEM研究结构演变过程.Al-12.7Si合金形变诱发的纳米化机理归纳如下：在外加载荷的反复作用下,Al基体高密度位错通过滑移,湮灭和重组形成位错胞/亚微晶;通过不断吸收位错,位错胞/亚微晶之间的取向差逐渐增大;亚微晶内高密度位错重...     

Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe合金热压缩过程中的形变促进α→β相变（英文）

研究Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe合金在β→α+β相变点以下热缩变形时的动态相变过程。发现在相变点以下0～100 K压缩时会促进应变诱导的α→β相变的发生。压缩过程中的形变储存能为相变提供驱动力。变形过程中位错和亚晶等缺陷增加,促进溶质元素的扩散,溶质元素的重新分布引起两相自由能的重新分布,促进α→β的转变。在{100}取向和{111}取向晶粒中还发现存在取向依赖特征,{111}取向晶粒中不充分的回复为相变提供更大的驱动力。另外,还研究了变形量和应变速率对相变的影响。