TEM OBSERVATION OF PHASE TRANSFORMATION IN 47121 β-Ti ALLOY

用透射电镜研究了Ti-4Al-7Mo-10V-2Fe-1Zr亚稳β-Ti合金中的相变规律。结果表明,淬火态存在无热ω相(ω_a)。低于500℃时效,发生β→B+ω_(iso)→β+α转变。在400℃以下,α相均匀长大,450—500℃时效,初期由等温ω相(ω_(iso))转变的α相不再是均匀长大,在原始β相晶界和晶内局部处发生选择性长大。高于550℃时效,发生β→β+α直接转变,在多数α相的片中有内挛晶。内孪晶的量随着时效时间延长或温度升高而减少,最终消失。伴随这一过程;在α相片的边缘产生台阶和错动。低温或商温转变的α相,其与β相的晶体学取向都符合Burgers关系。本工作仅在一只试样的选区衍射花样中有弧形衍射斑,这最可能是TiH_2析出的结果。     

Ti-1300合金等温时效过程中相结构和组织转变

采用OM、SEM、XRD和TEM等研究了固溶态Ti-1300合金在350~700℃等温时效过程中相结构和组织转变。结果表明,Ti-1300合金在350℃等温时效时,β相基体上开始弥散析出细小的颗粒状ω相,后期ω相消失,出现了片状的α相。亚稳β相的分解方式为:β→ω+β→α+β。在400℃等温时效1 h时,亚稳β相分离出了β′相,继续保温,β′相消失,出现了长针状α相,亚稳β相的分解方式为:β→β′+β→α+β。在500~700℃等温时效时,α相在β晶界和晶粒内亚晶界上快速形核,随着保温时间的延长,晶界α相逐渐向晶内生长为α集束,随着时效温度升高,α相的片层越厚;亚稳β相的分解方式为:β→α+β。     

47121β-Ti合金中相变的透射电镜观察

用透射电镜研究了Ti-4Al-7Mo-10V-2Fe-1Zr亚稳β-Ti合金中的相变规律。结果表明,淬火态存在无热ω相(ω_a)。低于500℃时效,发生β→B ω_(iso)→β α转变。在400℃以下,α相均匀长大,450—500℃时效,初期由等温ω相(ω_(iso))转变的α相不再是均匀长大,在原始β相晶界和晶内局部处发生选择性长大。高于550℃时效,发生β→β α直接转变,在多数α相的片中有内挛晶。内孪晶的量随着时效时间延长或温度升高而减少,最终消失。伴随这一过程;在α相片的边缘产生台阶和错动。低温或商温转变的α相,其与β相的晶体学取向都符合Burgers关系。本工作仅在一只试样的选区衍射花样中有弧形衍射斑,这最可能是TiH_2析出的结果。     

TB17钛合金两相区等温时效析出行为研究

采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)研究了亚稳β钛合金TB17在α+β两相区固溶处理后的等温时效析出行为，并分析了次生α相的析出位置、尺寸、形态。结果表明：TB17钛合金在350 ℃等温时效时，发生β→ω相变，ω相呈椭圆状，尺寸在3~5 nm之间；在450 ℃和550 ℃等温时效过程中，主要发生β→α相变。α相首先在亚晶界和亚晶缺陷处形核并长大，最后形成细小的棒状α相，并且两相区固溶时所保留的大量亚晶界加快了时效过程中次生α相的析出响应。     

生物医用Ti-Nb-(Ta)-Zr合金的微观结构与性能

采用显微硬度测试、X射线衍射分析和透射电子显微镜观察等方法,研究不同热处理后生物医用Ti-35Nb-5Ta-7Zr合金和Ti-35Nb-7Zr合金的显微硬度变化及微观组织特征,揭示Ta元素的添加对合金微观结构、时效析出序列及性能的影响。结果表明:Ti-35Nb-5Ta-7Zr合金比Ti-35Nb-7Zr合金具有更明显的时效强化效果;固溶处理(ST)后经300和600℃时效处理,Ti-35Nb-5Ta-7Zr合金的时效析出顺序可以描述为β+α″(ST)300℃→β+α600℃→β+α+等温ω,而Ti-35Nb-7Zr合金的时效析出顺序为β+α″+淬火ω(ST)300℃→β+α+等温ω600℃→β+α;Ta元素的添加抑制固溶处理过程中淬火ω相的析出,提高时效过程中等温ω相的析出温度。     

时效处理对Ti-5Fe合金组织及硬度的影响

研究了时效处理对Ti-5Fe合金组织及硬度的影响。结果表明,合金从β相区淬火后,合金的相组成为淬火ω相、α相和亚稳β相;在300、350、400℃时效后,合金组织为α相、β相以及等温ω相;在450℃时效后,合金组织中只观察到α相和β相;在Ti-5Fe合金中,ω相大量存在的温度低于450℃。随着时效温度的升高,合金的硬度先升高后下降,这主要是由合金在时效过程中α相的析出和ω相的形成与分解导致的。     

Ti_3Al-Nb合金的有序转变

研究了Ti_3Al-Nb合金在高温下的有序化,冷却过程高温β相转变及时效过程亚稳定β相分解的行为,结果指出,在1060℃固溶处理时,合金形成初生α_2和β高温有序相;在固溶处理后的冷却过程中,合金发生β→α_2+ω型转变;在700℃时效过程中,合金发生(β+ω型)亚稳→(α_2+β)稳定分解。     

Ti_3Al-Nb合金的有序转变SCIEI

研究了Ti_3Al-Nb合金在高温下的有序化,冷却过程高温β相转变及时效过程亚稳定β相分解的行为,结果指出,在1060℃固溶处理时,合金形成初生α_2和β高温有序相;在固溶处理后的冷却过程中,合金发生β→α_2+ω型转变;在700℃时效过程中,合金发生(β+ω型)亚稳→(α_2+β)稳定分解。     

TB17钛合金在等温时效过程中的相析出行为

采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和硬度测试分析了新型超高强韧钛合金TB17在等温时效过程中析出相的演变及时效响应。结果表明：该合金在350 ℃时主要发生β→β+ω相变,ω相为细小的颗粒。在450 ℃下进行时效处理时,α相通过ω相辅助形核的方式形核长大。在550和650 ℃时主要发生β→β+α相变,α相为片层状。在该温度范围内长时间进行时效处理的TB17合金存在2种类型α相,满足Burgers关系的1α相和不满足Burgers关系的2α相。其中2α相为孪晶α相,在1α相内部｛102｝孪晶面形核,并不断消耗1α相而长大。TB17钛合金的时效特征与其他β型钛合金相似。TB17钛合金的时效响应快,显微硬度随着时效温度升高呈现出先增加后降低的趋势,在450 ℃时效处理下硬度达到最大。     

TC21合金低温时效过程中的马氏体分解机制

采用透射、X射线及显微硬度分析等方法,研究了TC21合金中淬火马氏体在长时间低温时效过程中的组织演变及马氏体分解机制。研究表明,淬火态TC21合金在400～450℃进行长时间等温处理后,易获得弥散分布的颗粒状α相,显著提高合金性能,而α相颗粒的形核与马氏体中层错的分布密切相关。正交马氏体在低温时效过程中的具体分解方式为α→α+α富→α+β亚稳→α+β。进一步提高时效温度或时效时间α相颗粒将粗化为片层状,降低合金强度。     

Ti55531合金连续升温过程的相变行为

通过连续升温热膨胀法分析Ti55531(Ti-5Mo-5Cr-5V-3Al-1Zr)合金在连续升温过程中的热膨胀行为、物相组成和显微组织,绘制热膨胀微分曲线。结果发现:随着升温速率的增加,相变温度逐渐升高。其中,在1℃/min的升温速率下不同温度区间内的相变行为如下:低于192℃时,发生ωath→β转变;192~347℃时,发生β→ωiso转变;347~376℃时,发生ωiso→α+β、β→α转变;409~648℃时,发生β→α转变;648~831℃时,发生α→β转变;831℃时,转变为全β组织。计算得到α→β转变热激活能为188.04 kJ/mol。     

近β型钛合金Ti-B19时效过程中的相变及显微组织

研究了Ti-B19台金300℃～750℃时效过程中的相变和显微组织演变=结果发现：300℃～350℃时效过程中，在芦基体上首先会形成球状ω相，α相必须借助中间过渡相ω形核．多呈颗粒状；400℃—450℃时效．α相既可通过中间ω相转变．多星颗粒状，也可直接从口相中形桉，多呈针状；500℃～650℃时效，针状α直接从β晶界或晶内析出，500℃以匕时效可发现点状口相“连点成绩”的现象．可能与变形带有关；700℃～750℃时效．平衡α相多呈棒状。700℃时效10min发现块状α相析出。试验温度范围内大多数α相与卢基体满足Burgers位向关系，但在400℃～500℃时效10h左右有不符合Burgers位向关系的2α相出现。     

双级时效对Ti-25Nb-10Ta-1Zr-0.2Fe医用β钛合金显微组织与力学性能的影响

利用XRD、TEM、显微硬度、拉伸试验等分析方法研究双级时效热处理对Ti-25Nb-10Ta-1Zr-0.2Fe医用钛合金的显微组织和力学性能的影响。结果表明:双级时效硬度曲线在单级时效的上方并且出现明显的双峰特征。双级时效后,合金的晶内形成由片层α组成的"阶梯状"α组织,对硬度产生较大的贡献。单级时效(550℃)与双级时效((400℃,1 h)+550℃)的相析出序列分别为β→β+α″→β+α和β→β+ω→β+α″→β+α。合金性能最优的时效工艺为(400℃,1 h)+(550℃,2 h)。在此条件下合金弹性模量、抗拉强度、伸长率分别为65 GPa、845 MPa、14.3%,具有良好的综合性能。     

Ti-B19合金时效过程中亚稳定β相的分解

采用透射、扫描电镜及X射线衍射分析研究了Ti-B19合金中亚稳定β相在时效过程中的分解特性。结果表明:500～650℃时效,随时效时间增加,先在晶内变形带上析出点状α,然后“连点成线”,同时针状α相沿晶界和在晶内与β相成一定位向关系析出。700～750℃时效,点状α相析出规律类似,针状α相钝化,以短棒状形态在晶界上析出,并且析出量减少。低温时效(300～450℃)时,先析出过渡相ω相,再逐渐转变到平衡α相,但在 400～450℃时效过程中,α相的析出却包含了两种析出机制:既有直接析出的α相,也有通过ω相转变的α相。     

Ti-B19合金时效过程中亚稳定β相的分解

采用透射、扫描电镜及X射线衍射分析研究了Ti-B19合金中亚稳定β相在时效过程中的分解特性。结果表明：500～650℃时效，随时效时间增加，先在晶内变形带上析出点状α，然后“连点成线”，同时针状α相沿晶界和在晶内与β相成一定位向关系析出。700～750℃时效，点状α相析出规律类似，针状α相钝化，以短棒状形态在晶界上析出，并且析出量减少。低温时效（300～450℃）时，先析出过渡相ω相，再逐渐转变到平衡α相，但在400～450℃时效过程中，α相的析出却包含了两种析出机制：既有直接析出的α相，也有通过ω相转变的α相。     

新型医用钛合金Ti7Nb10Mo的时效硬化行为

用XRD、TEM及硬度测试等方法研究了Ti7Nb10Mo合金在时效过程中的硬化行为。结果表明:随时效温度和时间的变化,合金展现出不同的硬化效应,300~450℃温度下时效,合金硬度出现双峰时效现象,且呈上升趋势,500~650℃温度下时效,合金的硬度达到峰值后一直下降,这主要是由于在固溶态β+少量ω相基体中不断析出α和α″相,且在时效过程中ω相不断析出及分解。     

Ti-1300合金的非等温ω相变研究

通过膨胀法研究了Ti-1300合金在连续加热过程中ω相变。结果表明:Ti-1300合金在连续加热过程中低温区域发生了βM→ω+β相变,高温区域发生了βM→α+β相变,随着加热速率增大,βM→ω+β相变温度范围推向高温区域;ω相的体积转变分数与温度之间关系曲线呈典型的‘S’型;非等温ω相变的激活能随着转变体积分数增大而增加,相变阻力增大,平均相变激活能约55 k J/mol。     

β-CEZ钛合金在固溶时效时ω相与α相的组织演化规律

主要通过SEM和TEM观察固溶时效过程β-CEZ钛合金ω相和α相的组织变化规律。发现β-CEZ合金在固溶处理后析出尺寸1～2 nm的无热ω相,在350～500℃时效处理时,ω相辅助形核析出长100～200 nm的针状α相,且随着时效温度升高,α相数量增多,尺寸略有长大。当时效温度达到550℃时,ω相基本消失,α相继续长大到约300nm。当时效温度升高到650℃以后,晶界析出大量的长条状α相,晶内α相长度长大到数微米。     

固溶时效处理对TC20钛合金α相演变和硬度的影响

采用SEM、TEM、XRD和硬度等技术对先固溶(840 ℃×0.5 h)后不同时效(460 ℃×4 h;320 ℃×15 min→460 ℃×4 h;320 ℃×10 min;460 ℃×10 min)热处理工艺的TC20合金试样进行了观察与表征,研究TC20合金的α相对时效过程中β→α相转变。结果表明:热轧态组织由α相与β相共同组成,固溶态组织相中生成了许多小尺寸α相。采用460 ℃×4 h进行处理试样内形成了片状分布的α相,采用320 ℃×15 min→460 ℃× 4 h处理试样内形成了具有更小长宽比的α相,并且该试样内的大部分α相尺寸均接近100 nm。两种时效方法形成的第二相都是α相,采用320 ℃×15 min→460 ℃×4 h处理具有尺寸更加细小的α相。当温度到达460 ℃时更多α相可以通过ω相进行形核,从而在β基体上形成致密均匀分布状态。采用320 ℃×15 min→460 ℃×4 h处理后合金中的ω相已不存在,同时析出了更多的α相,合金硬度高达503 HV,显著高于β基体的硬度,α相可以促进合金硬度的大幅提升。     

固溶时效处理对TiZrNb合金组织和性能的影响

采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、硬度测试和拉伸试验等方法研究了固溶时效处理对Ti-25Zr-25Nb合金的显微组织和力学性能的影响。结果表明:在750℃保温30 min水淬后,合金发生再结晶,并且发生了β+α″→β的相变过程,锻造态中的α″马氏体相完全转变为β相;随后450℃时效处理,合金显微组织中β相晶界出现部分"融合"现象,同时发生了β→β+α的相变过程,此时显微硬度、抗拉强度和伸长率达到了最大值,分别为356 HV、814 MPa和10.5%;进一步升高时效温度到550℃和600℃,合金的显微硬度、抗拉强度和伸长率均随之降低。450℃和500℃时效处理后的合金的拉伸断口呈现韧性断裂,而在550℃和600℃时效处理后,断口呈现为典型的脆性断裂。