對比研究了Ti-6Cr-5Mo-5V-4Al合金雙時效和單時效對α相析出行為及力學(xué)性能的影響。組織觀察顯示,合金固溶淬火后得到等軸β晶粒。經(jīng)過低溫預(yù)時效后,在β晶內(nèi)獲得均勻彌散的α相團簇組織,但在β晶界出現(xiàn)無析出區(qū)（PFZ）。這種β晶內(nèi)/晶界分區(qū)析出特征直接影響后續(xù)高溫時效形貌。雙時效后,在β晶內(nèi)析出細小均勻的α相,但在β晶界,α相呈粗大片狀。與之相比,單時效后,α相分布較為均勻,都為粗大層片。拉伸結(jié)果表明,與單時效試樣相比,雙時效試樣抗拉強度高達約1630 MPa,但延伸率較差（約2%）。這種高強度歸結(jié)為組織中亞微米、納米量級α粒子強烈的析出強化效應(yīng),而急劇的延性損失主要源于β晶界處粗大α片誘發(fā)的形變局域化進而導(dǎo)致早期沿晶脆性斷裂。 

【文章來源】：稀有金屬材料與工程. 2020,49(06)北大核心EISCICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

2種熱處理工藝流程圖

圖3顯示的是合金試樣經(jīng)過低溫預(yù)時效(350℃保溫2 h，空冷)后的TEM像�？梢钥闯觯讦戮�(nèi)析出了分布比較均勻的團簇組織，直徑在200 nm左右（圖3a）。仔細觀察，這些團簇由許多納米細針組成。相比于固溶組織的衍射斑點，預(yù)時效后{002}β、{110}β、{112}β斑點圍成的矩形中衍射條紋變得更為清晰，甚至在個別位置出現(xiàn)孤立斑點。斑點標(biāo)定表明，這些條紋對應(yīng)著ω相，而在1/2{112}β位置處的斑點對應(yīng)為α相，如圖3a插圖中箭頭所示。因此，結(jié)合TEM明場像，可以知道，這些納米細針為α相�？赡芡ㄟ^如下過程形成：固溶淬火析出的無公度胚胎型ω相在隨后的低溫預(yù)時效過程中逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橛泄鹊葴卅叵�，同時伴隨著元素再分配。在等溫ω相內(nèi)部合適的濃度和晶體結(jié)構(gòu)位置處，納米α針形核生長[9]。同時，還可以觀察到，在β晶界附近并不形成這種α團簇組織，典型形貌如圖3b所示。也就是說，在β晶界附近形成無析出相區(qū)（precipitate free zone,PFZ）。PFZ寬度在3μm左右。這種PFZ現(xiàn)象在其他一些亞穩(wěn)β鈦合金中也被觀察到，如Ti-13V-11Cr-3Al[16]、Ti-35Nb-7Ta[17]。

合金試樣經(jīng)過單時效和雙時效后，物相都由α相和β相組成，由于篇幅限制，這里不再給出相應(yīng)的XRD圖譜。圖4顯示的是經(jīng)過兩種時效制度處理后的SEM形貌�？梢�，雙時效試樣在較低時效溫度(440℃)下即可快速實現(xiàn)β晶內(nèi)α粒子的均勻析出(圖4a)。SEM進一步放大顯示，α相為等軸粒子，尺寸在100 nm左右。但是，在β晶界附近，析出的α相呈針狀，尺寸相對于β晶內(nèi)α粒子粗大，數(shù)量密度較少。其分布具有一定厚度，尺寸也在3μm左右，這與低溫預(yù)時效時產(chǎn)生的β晶界無析出區(qū)(PFZ)有關(guān)(圖3b)。單時效相同溫度后，α相在β晶界大量析出，但在β晶內(nèi)析出數(shù)量較少且不均勻，出現(xiàn)大量無析出區(qū)(PFZ)。并且α相呈針狀，相對于雙時效析出的α相明顯粗大，并且尺寸變化范圍較大(圖4b)。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]時效工藝對Ti1023合金微觀組織和力學(xué)性能的影響[J]. 陳威,孫巧艷,肖林,孫軍,葛鵬.  稀有金屬材料與工程. 2011(04)



本文編號：3228555