Ti-Mo基合金中ω相的析出及其对力学性能的影响

作     者：王凯歌 

作者单位：中南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘立斌

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：亚稳β-钛合金 ω相 冷却速率 β稳定性 力学性能 变形机制 

摘      要：亚稳β-钛合金因其高强度、良好的耐蚀性和生物相容性,而广泛应用于航空航天、汽车和医疗器械等领域。ω相是钛合金中一种重要的亚稳相,因此研究ω相的析出及其对合金力学性能的影响具有重要意义。本文设计制备了Ti-5Mo-3Cr-1Fe-3Zr和Ti-3Mo-2Cr-1Fe亚稳β-钛合金,研究了冷却速率和热处理对ω相析出和力学性能的影响。利用室温拉伸测试研究了不同状态下的力学性能,利用SEM、XRD、EBSD和TEM研究了初始显微组织、相组成和变形后显微组织,主要研究工作如下:(1)Ti-5Mo-3Cr-1Fe-3Zr合金在淬火和空冷后均形成ω和α相,空冷合金的ω相平均尺寸和体积分数均大于淬火合金。淬火合金的抗拉强度和断裂伸长率分别为1106 MPa和11.6%。空冷合金的抗拉强度和断裂伸长率分别为1235 MPa和7.5%。淬火合金的变形机制包括应力诱发β→ω相和位错滑移。应力诱发的ω薄层平行于[1-11]方向,是由{112}滑移形成的。而空冷合金的变形机制仅是位错滑移。位错可以切过ω相,形成无ω相的变形带。位错也可以绕过ω相,形成位错环。(2)在(α+β)相区热处理下,随着淬火温度降低,Ti-3Mo-2Cr-1Fe合金中的椭球状或短棒状α相体积分数增大。随着淬火温度降低,β基体稳定性增大,导致淬火时α和ω相析出的量逐渐减小。在840℃淬火的合金含有β、α、α和ω相,而在750℃淬火时仅包含β和α相。由于大量ω相的存在,840℃和800℃淬火的合金在屈服前就发生了脆性断裂。775℃淬火合金的抗拉强度和断裂伸长率分别为1306MPa和5.0%,强塑性匹配良好。(3)在β+(α+β)相区热处理下,随着热处理温度的降低,Ti-3Mo-2Cr-1Fe合金中的条状α相体积分数增多,β基体稳定性增大,淬火时α和ω相析出的量逐渐减小。随着ω相的含量减少,合金的塑性增大,强度降低。图47幅,表10个,参考文献119篇