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亞穩 β 鈦合金熱處理顯微組織演變和元素再分配行為

661   編輯：中冶有色網   來源：張瑞雪,馬英杰,賈焱迪,黃森森,雷家峰,邱建科,王平,楊銳  
2024-04-16 16:52:58
鈦合金具有高強度、低密度和良好的耐腐蝕性，亞穩β鈦合金因其優異的強韌性匹配被用作關鍵承載結構材料，在航空航天和海洋領域得到了廣泛的應用[1~5] 細化αs片層是提高亞穩β鈦合金強度的有效手段，可調整時效溫度與時間等熱處理參數來調控片層的尺寸[6] 近年來，用ω輔助形核促進αs的析出并細化片層尺寸，受到了極大的關注[7~9] Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr(Ti-5553)合金中的ω與β界面可作為α相的異質形核基底，ω相的長大引起的局部元素偏聚也能促進α相的形核，進而實現αs片層的細化[10, 11] 研究表明，在熱處理過程中β穩定元素(如Mo、V、Cr等)向β相中擴散，而α穩定元素Al則向α相中擴散[12~14]，是鈦合金中典型的元素再分配行為 固相中原子擴散的速率較低且不同元素的原子在不同相中擴散的速率也顯著不同，熱處理過程中元素的再分配會在α與β兩相界面處產生元素的濃度梯度 Huang等[13]的研究表明，在升溫過程中，α+β鈦合金(Ti-6Al-4V)的中Al元素向α相內聚集并在靠近α與β界面處富集 亞穩β鈦合金的單相區熱處理生成較為粗大的原始β晶粒，有助于提高合金的韌性 在隨后的冷卻過程中β相轉變為α相，相變過程必然伴隨元素再分配并對β相基體中元素濃度、β相穩定性及后續時效過程中的顯微組織演變產生重要的影響 因此應該對該過程進行系統研究，為深度優化高強鈦合金的力學性能奠定顯微組織調控基礎 β相的穩定性取決于β穩定元素的濃度，穩定性不同的β相在熱處理過程中分解而生成ω、α''和α'等多種析出相[15] 上述相變，顯著影響在后續的熱處理過程中發生的組織演變 本文用電子探針顯微分析技術(Electron probe microanalysis, EPMA)表征熱處理過程中β與αGB界面附近的元素分布，研究元素再分配及其引起的元素濃度梯度對β基體穩定性和相變的影響，以及Ti-5553-0.6Fe合金的組織演變與元素再分配行為的內在聯系 1 實驗方法 實驗用亞穩β合金的名義成分為Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-0.6Fe(Ti-5553-0.6Fe) 該合金鑄錠經三次真空自耗熔煉制備而成，隨后經多次單相區赫和兩相區鍛造，制備出直徑為55 mm的棒材 合金的化學成分列于表1 用金相法測出β轉變溫度為810 ± 5℃ 為了研究不同熱處理過程中合金的組
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鈦合金 亞穩β鈦合金
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