Zr-Cr-Fe合金马氏体相变过程中三变体团簇的择优形成及其晶体学分析

采用ECC, TEM和EBSD表征技术,研究了Zr-Cr-Fe合金经β相淬火后的马氏体组织特征。结果表明：马氏体相变过程中,任一高温β相都能够转变为12个α马氏体变体。而这12个α马氏体变体并不是随机分布的,而是择优形成了四个亚区域。每一个亚区域由一种三变体团簇组成,而该三变体团簇表现为典型的三角形自我协调形貌。进一步晶体学分析表明：组成每一个团簇的这三个马氏体变体与母相之间存在一个共同的 极点,同时该三变体相互之间的取向关系为 。由于在β→α马氏体相变过程中存在形状应变,而三变体团簇的形成能够最大程度的协调该应变。     

β-ZrTiAlV合金炉冷过程中的组织演变

结合EBSD和XRD,系统地研究了β-51.1Zr40.2Ti4.5Al4.2V合金在炉冷过程中3种α相(αGB、αWGB和αWI)的形核机制以及α含量对合金性能的影响。结果表明:炉冷过程中,在原β界面处具有{0001}面平行于相邻β晶粒共有{110}面取向特征的α相(αGB)会优先形核;αWGB主要以界面不稳定形核为主,通过继承αGB的取向并向原β晶内生长,从而在晶界附近形成平行板条区;为了协调相变过程中产生的形状应变,αWI通过自协作机制产生三变体团簇,且形成三变体团簇的变体之间相互满足60°/1120取向关系;随着炉冷后保温温度的降低,α相的相对含量增加,合金的硬度增大,且硬度和α相的相对含量存在一定的线性关系。     

形状记忆合金Au_(30)Cu_(25)Zn_(45)中热弹性马氏体相变的相场模拟

使用相场模拟方法研究了形状记忆合金Au30Cu25Zn45马氏体相变过程中的组织演变,并与实验结果进行比较.模拟发现,Au30Cu25Zn45合金马氏体相变后形成的特殊的弯曲状组织,是由相变形成的四变体结结构(quad-junction)中的变体对逐层叠加长大而成,先后形成的变体层沿同一孪晶面生长,并且先形成的变体层尺寸较大,从而形成凸起的马氏体组织.进一步研究得到,马氏体变体中存在6组能够形成这种quad-junction的变体组合,每一组合中有4个变体,且两两之间形成4对不同的1类/2类孪生变体对与2对复合变体对,quad-junction由其中4种两两具有相同孪晶面法向的变体对组成,且这2组孪晶面法向相互垂直.     

U-Nb形状记忆合金热弹性马氏体相变的相场模拟

U-Nb形状记忆合金具有优异的抗腐蚀性和力学性能,其中亚稳α?相的典型微观组织为多层级孪晶马氏体。利用相场法模拟α?相热弹性马氏体的形成过程。结果表明,在弹性应变能最小化的驱动下,获得了多种自协调马氏体组织,也发现了多种自协调模式。对比本研究模拟结果和文献中的实验结果,认为相变变形梯度矩阵的反对称性和界面兼容性显著影响变体结对和孪晶面。另外,基于变体重排过程,预测了相变态组织在变形初期的织构演化。     

Ti811表面TC4激光熔覆层中β相偏析行为研究

在Ti811合金表面,利用同步送粉激光熔覆技术,制备了TC4激光熔覆层。利用X射线衍射仪、扫描电镜和能谱分析仪等手段分析了涂层组织和β相偏析行为。结果表明,涂层组织出现了典型的β相偏析现象,在涂层中以大块的暗色区域存在;涂层的非β相偏析区微观组织呈现出魏氏体结构,在α-Ti组成的晶界中分布着大量针状马氏体α′-Ti相和少量残留β-Ti相,纳米α_2相弥散分布在涂层中;涂层的β相偏析区域出现了大面积残留β-Ti相,晶界α-Ti相和针状马氏体α′-Ti相的特征和数量明显减少,主要是因为激光熔覆形成的熔池冷却速度极快,原始β晶粒来不及相变所导致。     

Al和Co的添加对ZrCu基形状记忆合金的马氏体相变和显微结构的影响（英文）

研究Al和Co元素掺杂的ZrCu基形状记忆合金的马氏体相变。结果表明,Al和Co的添加降低了马氏体相变温度,同时降低了马氏体相变温度滞后。TEM结果显示,Cm结构的马氏体为优先形成相。在ZrCuAlCo合金中内部马氏体变体呈(021)Ⅰ型孪晶关系,然而主要的亚结构呈(001)复合孪晶关系。随着Co含量的增加,拉伸断裂强度和应变显著提高。     

Cu-Al-Nb高温记忆合金显微组织与马氏体相变

研究了Cu72Al26.5Nb1.5高温记忆合金马微观组织结构与马氏体相变行为.结果表明,Cu72A126.5Nb1.5合金的铸态显微组织由基体相、γ2相、Nb(Cu、Al)以及Nb(Cu、Al)2相组成,冷却速度越快,y2相越少:而Nb(Cu、Al)与Nb(Cu、Al)2相并未随冷却速度变化而发生明显改变.Cu72Al26.5Nb1.5合金在加热冷却过程中发生β1←→β1马氏体正逆相变.母相为DO3有序的BCC结构,马氏体为M18R堆垛有序单斜结构,马氏体变体多呈自协作形态,变体内部亚结构主要为(1210)孪晶.时效对试验合金相变温度影响较大,在马氏体状态下时效,呈现出较强的马氏体稳定化现象,逆相变温度随时效时间的延长而显著升高.在母相状态下时效,马氏体相变温度随时效时间的延长先下降后上升,最后趋于稳定;在时效初期,逆相变温度随时效时间的延长而增大,在时效后期,逆相变温度随时效时间延长基本不发生变化.     

冷轧对β-ZrTiAlV合金形变诱导马氏体相变的影响

对β-ZrTiAlV合金分别采用室温和液氮低温轧制变形,通过X射线衍射(XRD)、光学显微镜(OM)、背散射电子衍射(EBSD)分析技术,研究轧制温度和轧制变形量对β-ZrTiAlV合金形变诱导马氏体相变及其微观组织演变规律的影响。实验分析结果表明,在室温或低温条件下变形后合金组织中都发生了β→α＇形变诱导马氏体相变,同时在马氏体α＇中产生(102)<110>孪晶,轧制变形量的增加促进相变马氏体的形成和孪晶变体数量的增加,而低温变形则抑制了形变诱导马氏体的形成,但更有利于孪晶的产生。轧制变形量为5%时,形变诱导马氏体以板条状分布于原始β晶粒中,当变形量增至10%后,少数β晶粒完全转变为α＇相。     

1995年世界钛工业的回顾与展望

采用Ｘ射线衍射及ＴＥＭ技术研究了Ｔｉ４４Ｎｉ４７Ｎｂ９形状记忆合金的相组成及热诱发马氏体相变。结果表明：该合金室温下由ＴｉＮＩ基体相和β－Ｎｂ相组成；当试样温度降低到Ｍｓ点以下时，具有Ｂ１９＇单斜结构的热诱发马氏体呈群团状区域式生长，形成由２－３个取向的孪晶微区组成的群团状马氏体；马氏体的亚结构主要为（１１１）ＭⅠ型孪晶，同时还有（００１）Ｍ孪晶和反相畴界。     

淬火温度对TC16钛合金显微组织及变形行为的影响

采用XRD,SEM和TEM研究了TC16钛合金在700-900℃固溶后淬火的显微组织和相组成,以及淬火温度对拉伸性能的影响.结果表明,在700和750℃淬火,TC16钛合金由初生α相、亚稳β相和微量ω相组成;随着淬火温度的升高,合金出现了β→α″的马氏体相变;从β单相区淬火,合金由α″马氏体组成.拉伸实验表明,拉伸过程...     

剪切应力对Ti-6Al-4V合金α相形核及微织构形成的影响

采用相场动力学方法模拟Ti-6Al-4V合金中β→α转变过程,研究钛合金中不同方向的外加剪切应力对α析出相变体形核及微织构形成的影响。模型输入数据来自Pandat热力学与动力学数据库及Jmat Pro(TTT-Ti)。选取x[101]-y[12■]-z[■11]坐标系,保持时效温度不变,分别沿(101)[■11]_β或(12■)[■11]_β施加不同大小(10、30及50MPa)的正反向切应力,考察剪切加载对合金微观组织演化的影响。结果表明:过冷度一定时,随剪切应力增大,析出变体与剪切应力之间的弹性相互作用在相变过程中逐渐起主要作用,对α相变体的选择作用逐渐增强;应力大小一定时,切应力对变体选择的作用强于正应力;沿(101)[■11]_β或(12■)[■11]_β方向外加剪切应力,正向切应力分别促进2种与1种α变体的选择,而反向切应力均主要选择1种α变体。因而,在β向α转变过程中,切应力更有利于α相微织构的形成。     

热变形TA15钛合金的显微组织和室温力学性能

通过等温恒应变速率压缩实验和X射线衍射、电子背散射衍射和透射电镜,研究了β区加热后在不同的变形温度和变形速率下变形水冷后TA15钛合金的微观组织;通过室温拉伸试验,对其抗拉强度和延伸率等性能进行了测试。结果表明,在α+β两相区压缩变形时,β转变组织中α相产生球化;水冷后发生β→α'马氏体相变。合金由球化α相、片状次生α相和针状马氏体α'相组成。在β相区压缩变形水冷后,合金主要为针状马氏体α'相。在相变点之上或之下的温度区间,随着变形温度的升高,合金的抗拉强度降低,延伸率增加;在相变点附近的温度过渡区间,随着变形温度的升高,合金的抗拉强度略有升高,延伸率降低。在相变点附近的两相区变形能获得较好的室温强塑性匹配。     

Cu-Al-Ni形状记忆合金马氏体逆相变的相场模拟研究

通过建立两个马氏体变体的三维相场模型,对Cu-Al-Ni形状记忆合金外加载荷下的马氏体逆相变进行了模拟和预测,验证了外加载荷对弹性应变能的作用,探究了外加载荷对马氏体逆相变的影响。结果显示,在Cu-Al-Ni形状记忆合金中,拉伸和压缩载荷均会阻碍马氏体逆相变的进程,原因是拉伸和压缩载荷会释放储存在马氏体相变中的弹性应变能。通过相场模拟计算,发现压缩载荷对弹性应变能的释放作用优于拉伸载荷。     

马氏体相变的晶体学特征—不变平面应变

自20世纪20年代以来,基于马氏体相变产生的浮凸和在母相中预先刻制的直线变成在相界面上连续的折线,提出了以切变为基础的马氏体相变的晶体学特征—"不变平面应变"的概念。随后,以该概念为基础建立了马氏体相变晶体学表象理论(PTMC)。然而,刘宗昌等基于相同的实验,即马氏体相变后的直线刻痕仍为直线和浮凸形态为帐篷形,分别在2010年和2013年《热处理》杂志上发表文章,否定马氏体相变的"切变"机制进而否定马氏体相变的"不变平面应变"。如所周知,否定马氏体相变的"切变机制"就是否定"不变平面应变",因此刘宗昌等于2013年发表的文章彰显出他们的轻率。本文作者已在3篇文章中列举用原子力显微镜和透射电镜观察的结果驳斥了他们的错误观点,至少可以说,他们没有理解我们文章中的实验和理论。为此,本文再次引用Yang和Wayman的透射电镜实验结果,即单变体马氏体使预存在的层错迹线(直线)变成折线,而自协调的多个马氏体可使迹线仍为直线;单变体马氏体的浮凸为N形,但多变体马氏体的浮凸可以是帐篷形或更为复杂的形态,由此可以说明刘宗昌等错误观点的原因。最近,本文作者及其合作者基于PTMC计算了Mn80Fe15Cu5热弹性合金马氏体相变的惯习面,并与实验结果相符,由此确认了"不变平面应变"是马氏体相变晶体学特征的正确性。     

β相区加热TA15钛合金热变形显微组织演化

采用OM、XRD和EBSD研究经过β相区加热,在不同工艺参数下热变形水冷淬火后TA15钛合金的显微组织、相变和织构演化规律。结果表明:显微组织主要由被压扁、拉长的原始β晶粒转变的α′马氏体相及清晰β晶界组成,相变点以下温度变形的显微组织中出现沿原始β晶界分布的细小晶界α相晶粒;通过切变方式形成α′马氏体相固溶了Al和V元素,且晶格点阵收缩,衍射峰向高角度方向偏移;α′马氏体与原始β的晶体取向间满足Burgers位向关系,显微组织的晶粒取向分布也类似,且随着变形温度和应变速率的提高,材料的晶粒取向性增强;显微组织的晶粒尺寸均在7μm以内,α′晶粒继承母相β晶粒的取向差,在10°、60°和90°附近出现峰值。     

Ti-4.5Al-5Mo-1.5Cr合金中的马氏体相变

确定了合金中的淬火相组成为初生α相,亚稳定β相和斜马氏体α″及六方马氏体α′相。α″马氏体出现于α+β相区淬火合金中,形状为细针状,α′马氏体主要存在于β相区淬火合金中,主要是片状,α′相有平行排列和竹叶状两种形态的孪晶。合金在时效过程中,α″,α′和β三种亚稳定相均分解生成α+β混合物相。时效初期,a″马氏体先转变成α′马氏体,再分解生成α+β混合物相。     

哈斯勒合金Ni_(46)Cu_4Mn_(38)Sn_(12)的相变应变与磁感生应变

通过结构、磁性以及应变测量,研究哈斯勒合金Ni46Cu4Mn38Sn12在马氏体相变过程中的相变应变与磁感生应变。结果表明:样品在马氏体相变过程中表现出一个接近0.12%的相变应变,几乎是目前研究所报道的三元哈斯勒合金Ni-Mn-Sn相变应变的3倍;此外,在等温条件下,通过外加磁场的诱导,获得了该样品在反马氏体相变起始温度点(284 K)的一个大的磁感生应变,这种行为可归结为马氏体与奥氏体相之间界面的磁弹耦合。     

电弧增材制造的沉积态TC4钛合金薄壁零件组织特征

采用电弧增材制造的方法制造了TC4钛合金薄壁零件,并对沉积态金属的组织特征进行研究。观察发现,沉积态薄壁零件中存在两类条纹:平行条纹和圆弧条纹。平行条纹是沉积金属受后热作用产生固态相变的结果,而圆弧条纹是金属熔敷过程中的液相轮廓的痕迹。沉积态薄壁零件可以分为顶部和中下部两个区域,顶部区域在最后一层金属熔敷过程中温度整体高于β转变温度,该区域由α′相、α_m相、少量网篮组织以及β相组成。中下部区域在制造过程中经历了不同程度的后热处理,该区域由网篮组织、团束组织、层片状组织、少量残余α′相以及β相组成。     

应变速率对β固溶Ti-10V-2Fe-3Al合金应力诱发马氏体相变的影响

研究应变速率对β固溶处理的Ti-10V-2Fe-3Al合金应力诱发马氏体相变的影响。结果表明,随着应变速率由5×10-4 s-1增加到1 500 s-1,合金都发生应力诱发马氏体转变,且诱发应力随着应变速率的增加而增加。金相形貌及XRD分析显示,在所有的应变率下,合金拉伸后的微观组织均由针片状α″相和β基体相组成。应用热激活界面运动模型及拉伸过程的温度升高解释了随着应变速率的增加,诱发应力增加的现象。     

固溶和时效温度对TC6钛合金显微组织与力学性能的影响

研究了不同温度的固溶和时效工艺对TC6钛合金显微组织和性能的影响。结果表明:800～840℃固溶后,合金由初生α相和亚稳β相组成,两相随着温度升高而长大,合金强度和塑性略有上升;880℃固溶后,亚稳β相依然保留到室温,然而在拉伸过程中出现应力诱变斜方马氏体α″相,导致双屈服现象;920～960℃固溶后,初生α相减少,大量的细针状斜方马氏体α″相在亚稳β相上析出,强度上升塑性下降;当超过β相变点固溶后,主要由粗大针状六方马氏体α?相组成,强度下降同时拉伸为脆性断裂。对于固溶样品经过不同温度时效处理,主要变化过程是亚稳β相分解为次生α相及其长大,300℃时效后,相比固溶态强度上升但塑性下降,亚稳β相中弥散析出次生α相及少量的ω相;当时效温度升高到400℃,强度继续上升接近最大值但塑性最差;500℃时效后,强度最高然而合金元素充分扩散,塑性得到提升;550℃时效后,强度有所下降但塑性明显提升,此时具有较佳的强塑性匹配;600～700℃时效后,初生α相聚集长大并且含量增加,次生α相在β基体上析出且逐渐长大为层片状,强度下降塑性进一步提升。