冷轧变形对亚稳β型Ti-B20钛合金低温相变行为的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和透射电镜(TEM)研究了不同状态Ti-B20钛合金在低温时效过程中的相组成及微观组织演变规律,分析了低温时效过程中ω相的形成规律。结果表明:固溶态Ti-B20合金在低温时效时,亚稳β相中优先析出两种取向的等温ω相,时效温度升高至450℃时,ω相消失;合金在冷轧变形过程中形成的位错等晶体缺陷,降低了合金相变的所需能量,促进了ω相形成,缩小了ω相存在温度区间,且变形量越大,促进效果越大。ST试样、CR10试样、CR50试样在350℃时效1 h后的相组成分别为β+ω、β+ω+α和β+α。当β、ω、α同时存在时,它们之间的取向关系为:[011]β∥[2110]ω∥[0001]α。

{332}<113>孪晶与等温ω相的组合对不同O含量Ti-15Mo合金力学性能的影响

利用OM、XRD、TEM、DSC、Vickers硬度计和拉伸试验机等研究了拉伸预变形诱发{332}<113>孪晶与随后时效析出等温w相对不同O含量(0.1%~0.5%,质量分数)β型Ti-15Mo合金力学性能的影响。结果表明,随着合金中O含量的增加,机械孪晶的形成以及等温w相的析出受到了抑制,且拉伸预变形诱发孪晶对等温w相析出的影响较小。经拉伸预变形和随后时效处理,低O含量合金呈现出较高的屈服强度和较好的均匀伸长率,而高O含量合金发生脆性断裂。孪生与位错滑移的耦合塑性变形使得低O含量合金呈现出良好的强度和塑性匹配,其高的屈服强度主要受位错滑移主导,良好的均匀伸长率主要归因于预变形诱发孪晶的静态晶粒细化以及后续孪生变形导致的动态晶粒细化效应。这些结果表明,通过对合金元素O的有效利用,以及合理的预变形与热处理制度,能够改变塑性变形方式和相析出行为,从而在较大范围内调控β型钛合金的强度和塑性匹配。

预变形与等温时效耦合作用下Ti-10Mo-1Fe/3Fe层状合金的力学性能

基于热锻/热轧工艺以及均匀化热处理制备了孪生与位错滑移耦合变形的Ti-10Mo-1Fe/3Fe层状合金,利用LSCM、XRD、SEM、SEM-EDS、EBSD、Vickers硬度计和拉伸试验机等研究了预变形与等温时效耦合作用对层状合金力学性能的影响。结果表明,经拉伸预变形和等温时效处理后,该合金具有{332}<113>孪晶和位错滑移带多层交替变形组织,且呈现出较高的屈服强度和较大的均匀伸长率。等温时效析出的ω相提高了β相稳定性,使得变形初期的塑性变形方式由位错滑移主导,这是其具有较高屈服强度的主要原因。预变形诱发的孪晶推迟了屈服之后颈缩的快速发生,而且后续变形过程中进一步激活的孪晶引起的动态晶粒细化效应及其与层界面的交互作用,使其具有较大的均匀伸长率。因此,在孪生与位错滑移耦合变形层状合金的基础上,进一步通过预变形诱发{332}<113>孪晶和等温时效析出ω相的双重耦合效应,可在较大范围内调控β型钛合金的强塑性匹配。