钛合金相变

钛合金相变(phase transformation in titanium alloy)

钛合金的固态组织在不同条件下的形成和变化规律。由于纯钛具有两种同素异晶体,因此其固态相变类型繁多,性质复杂,远超过铜、铝、镍等其他有色金属。概括起来,钛合金的固态相变可归纳为3大类:在一般连续加热和冷却条件下进行的同素异晶转变;在淬火过程中发生的非扩散性转变,即马氏体α’、α“和ωa相的形成;各种亚稳相的分解,即

亚稳β相、过饱和的α相和马氏体在等温或时效处理中的沉淀过程。

连续加热和冷却过程中的同素异晶转变 纯钛加热时在882.5 ℃发生α→β转变。合金化后该转变温度(Tβ)将随合金元素的性质和含量而变化。钛合金加热转变的主要特点在于α→β转变的体积变化效应小(约0.17%),相变应力值低,且因体心立方β相自扩散系数高,故转变迅速,不易过热,合金一旦进入β相区,晶粒尺寸迅速增大,因此难以利用相变重结晶方式细化晶粒,这一点与一般钢材有明显差异。

钛合金从β相区连续冷却时,α相通常呈片叶状析出,粗细程度与合金性质和冷却速度有关,但其基本形貌是相似的。大量试验证明,α相与β基体之间存在严格的伯格斯(Burgers)晶体学取向关系,即{0001}αll{110)β、<1120>αll<111>β。因每一{110)面族包含6个晶面,又各有2个<111>取向,故片状α相有12个变体,由此构成分布十分规则的显微组织形貌,即魏氏组织(图la),这也是绝大多数钛合金自β相区缓慢冷却后的基本组织形态。

钛合金同素异晶转变产物保持着强烈的组织遗传性。连续冷却后形成的魏氏组织,若重新加热至β相区,α相将转变成原始取向的β相,再冷却,则又形成固有的魏氏结构。这种组织往往伴有粗大的原始β晶粒和网状晶界α,相应的拉伸塑性和疲劳性能较差。为改变这种状况,获得细等轴组织(图1b)或双态组织(图1c),形变再结晶是最有效的途径,这也说明为何热加工变形在决定钛合金组织状态方面占据重要地位。

许多研究工作还表明,α+β型钛合金白高温连续冷却时,在α/β相界处形成一层具有面心立方或六方结构的界面相,其厚度与冷却速度有关。Ti-6Al-4V合金中的界面相,厚度约为0.1~0.5μm。缓慢冷却形成的界面相是整体连续的,快速冷却形成的界面相则由大量条纹状组织构成。界面相对合金的力学性能有影响,但对其性质和成因尚有争议。多数意见认为,它本身是一种氢化物,而且是在作透射电镜研究时,采用了常规电化学方法制备薄膜试样,因氢的污染而造成的。其直接证据是离子减薄试样内不出现界面相。但从20世纪80年代以来,也提出了相反的证据和其他疑点,因此有关界面相的形成机制尚待澄清。

淬火过程中的无扩散转变 钛合金淬火转变包括切变型马氏体转变和位移控制型转变两个方面,其形成条件与合金中β稳定化元素含量有直接关系。图2为钛合金固态相区示意图。α型和低浓度的α+β型合金,自β相区淬火,发生口β→α´马氏体转变,α´具有六方结构和遵守伯格斯取向关系,形态上依据合金性质有板条状和针状马氏体两种。前者内部包含高密度位错,后者包含孪晶结构。α´为置换型过饱和固溶体,只伴随适度硬化。随¯

你可能喜欢

  • 钛合金材料
  • 钛合金牌号
  • 生物钛合金
  • 钛合金的焊接
  • 钛合金论文

钛合金相变相关文档

最新文档

返回顶部