高強鈦合金因具有比強度高、可焊性好等優(yōu)勢，已廣泛應(yīng)用于各種先進工程領(lǐng)域，但是這類合金的良好性能強烈依賴于精密的熱加工技術(shù)，因此探尋熱加工過程中的組織演變規(guī)律和變形機制是高強鈦合金領(lǐng)域十分重要的研究內(nèi)容。

來自長安大學(xué)的研究人員通過多尺度的組織表征技術(shù)對粉末冶金高強韌鈦合金熱加工過程中的組織演變進行系統(tǒng)性的分析，揭示了此合金在不同加工條件下的變形機制，并發(fā)現(xiàn)了多種特殊的組織演變機理。相關(guān)論文以題為“Processing of metastable beta titanium alloy: Comprehensive study on deformation behaviour and exceptional microstructure variation mechanisms”發(fā)表在 Journal of Materials Science & Technology。該研究的第一/通訊作者為長安大學(xué)青年教師趙秦陽，通訊作者為陳永楠教授，合作作者還包括長安大學(xué)徐義庫教授和新西蘭懷卡托大學(xué)楊非教授等。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jmst.2022.02.050

本研究通過粉末冶金熱壓法制備了含有0.36wt%氧元素的Ti-5553高強鈦合金，通過多條件下的熱變形試驗和對變形后組織的深入表征，研究分析了組織演變機理、組織演變規(guī)律與織構(gòu)變化規(guī)律的內(nèi)在關(guān)系、合金變形機制、α相特殊組織演變過程等內(nèi)容。結(jié)果顯示合金在800°C/0.01s?1的變形條件下，α相發(fā)生了層狀粗化的特殊組織演變過程，通過HRTEM揭示了這種層狀生長是通過螺型位錯的逐步運動與扭折實現(xiàn)的；在800°C/10s?1的變形條件下，發(fā)現(xiàn)α相內(nèi)產(chǎn)生了高密度的形變孿晶，不同的內(nèi)生孿晶類型進一步引發(fā)了不同的α相斷裂模式（圖1）；在850°C/0.01s?1的變形條件下發(fā)現(xiàn)并闡明了“選擇性擴散”引發(fā)α相分離的組織演變機制；在900°C/10s?1的變形條件下，原始α相內(nèi)產(chǎn)生了二次α相析出，通過TEM表征與分析揭示了這種特殊組織結(jié)構(gòu)的形成機理。

圖1 合金經(jīng)過800 °C/10 s1變形后α相內(nèi)生孿晶的透射電鏡圖像

圖2 不同變形條件下合金內(nèi)α相特殊組織結(jié)構(gòu)演變過程示意圖

圖3 合金在不同加工條件下的變形機制圖：(a) α相; (b) β相

本研究最終建立了合金在不同加工條件下的變形機制圖（圖3），這項工作拓展了對高強鈦合金變形機制的認識與了解，并可為高強韌鈦合金精密熱加工技術(shù)的開發(fā)與設(shè)計提供理論支持與借鑒。