TA10钛合金相变过程中的变体选择规律

【作者】 魏子淦； 杨平；

【机构】 北京科技大学材料科学与工程学院；

【摘要】 众所周知,钛合金在相变过程中α与β相之间往往遵循Burgers取向关系,即{0001}α//{110}β,<11-20>α//<1-11>β。如果在相变前没有冷变形且晶粒与试样尺寸足够大,则在冷却相变的过程中会出现12个变体,进而导致织构弱化。然而在特殊情况下,存在变体选择,有织构的母相相变后织构的强度是增强的。类似于本组之前在电工钢中的工作,可以通过冷轧后快速加热、保温,在特定气氛下进行控制冷却,利用氢气气氛在板材厚度方向产生的温度差,实现表层的优先形核,并且利用特殊变体对的生长使得应变能降低的优势,能够制备出具有柱状晶组织的电工钢板材,并且在理想的气氛条件下能够得到强的{100}取向的晶粒,即轧制后相变退火过程中利用表面效应诱发可将{111}型织构改变为{100}型织构,等轴细晶改变为粗柱状晶组织,磁性能得到改善。本文希望通过类似的原理对钛合金进行轧制、控制冷却退火,以调控组织、织构特征。选取TA10近α钛合金为实验材料,冷轧后快速加热、保温,在特定气氛下进行控制冷却,利用电子背散射衍射(EBSD)技术获得退火后样品的取向数据图,研究了表面效应在钛合金相变过程中起到的作用以及变体选择规律。结果表明,随着退火温度在相变点以上逐渐提升,退火组织中的织构由强的基面偏转的再结晶织构转变为基面偏转织构和<11-20>//N D织构共存的情况,在1100℃条件下形成了与ND方向平行的板条状组织,并形成单一的<11-20>//ND相变织构,相变组织中遵循Burgers关系形成的变体主要是<11-20>60°关系。分析认为,随着相变温度的提升,高温体心立方的β相晶粒充分长大,释放了各类缺陷和残余应力,由于高温母相晶粒尺寸较大,相变应变显著,大的母相晶粒在随后的冷却相变过程中可以形成多个变体。表面效应的作用造成强烈的变体选择,变体选择遵循最大程度降低相变应变能的规律,形成<11-20>60°关系产生的应变能最小,因此在相变过程中形成的<11-20>60°变体明显多于其他变体,导致最终得到的相变织构类型发生改变。更多还原