钛合金相变及表征方法.pptx

钛合金的相变与表征方法 罗明生 4月27日 一、钛合金的分类 钛合金 α钛合金 工业纯钛 TA1、TA2、TA3、 TA4 近α钛合金 α+β钛合金 TC4、TC11、TC21 β钛合金 其他类型 高温合金 α2合金 γ合金 2 图 1： TA1板材650℃/h退火状态： 等轴α+少量晶间β 图 2： TC4800℃退火状态： 白色等轴α+灰色晶间β 图 3：Ti40合金850℃退火组织 等轴β组织 二、钛合金的相变与组织 1、同素异晶转变 2、马氏体相变 3、热处理典型组织 片层组织 网篮组织 双态组织 等轴组织 3 1、同素异晶转变 4 α-Ti 密排六方 纯钛882℃ 晶格常数 a=0.3306nm，b/a=0.87, 滑移系：12个 晶格常数 a=0.29511nm，c=0.468, 滑移系：3个 2、马氏体相变 5 马氏体相变：在快速冷却的过程中，β相转化成α相的过程中来不及进行，β相转变成与母相成分相同、晶体结构不同的过饱和固溶体。 图二：马氏体切变形成过程 图一：淬火组织与组成关系 马氏体特点：1、无扩散型相变，只发生晶格重构 2、转变无孕育期，转变速度极快 3、转变阻力大，需要较大的过冷度 4、晶格与母相有严格的取向关系 马氏体类型与形态 6 两种形态 常见的类型： 六方马氏体：α’ 一般是α合金或β稳定元素较少时的α+β合金淬火形成 根据惯析面可分为334型和344型 斜方马氏体（α’’) 晶格结构为斜方结构 出现于含有较高β稳定元素的二元合金中 相比α’强度更低，塑性更好 板条马氏体 电镜下成板条状 亚结构为位错 针状马氏体 在合金浓度较高时成针状 亚结构为孪晶 7 网篮组织 9 网篮组织 双态组织 10 双态组织 等轴组织 11 等轴组织 总结 钛合金性能与组织的关系 性能 魏氏组织 网篮组织 双态组织 等轴组织 拉伸强度 高 较高 较高 稍低 拉伸塑性 低 良 好 优 冲击韧性 低 优 好 较好 疲劳强度 低 较好 好 有 断裂韧性 高 较好 较好 低 蠕变抗力 高 较好 较好 低 12 三、钛合金的表征方法 1、微观组组织分析： 光学电子显微镜（OM）、 扫描电子显微镜（SEM）、 透射电子显微镜（TEM） 2、物相类型分析： X射线衍射 电子衍射 13 电镜类型 14 类型 探测介质 分辨率 穿透能力 光学显微镜 Optical Microscopy 可见光 ~200 nm 表面 /内部 (透明物体) 扫描电子显微镜 Scanning Electron Microscopy (SEM) 电子 ~1 nm 表面 透射电子显微镜 Transmission Electron Microscopy (TEM) 电子 ~0.05 nm 内部 聚焦离子束Focused Ion Beam (FIB) 离子 ~10 nm 表面 扫描隧道显微镜 Scanning Tunneling Microscopy (STM) 悬臂梁探针 ~0.1 nm 表面 原子力显微镜 Atomic Force Microscopy (AFM) 悬臂梁探针 ~0.1 nm 表面 扫描电子显微镜（SEM） 15 2入射电子和核外电子碰撞 伴生 价电子 芯电子 二次电子 特征X射线 俄歇电子 高的分辨率，1nm左右 很大的景深 制样简单 透射电子显微镜（TEM） 16 X射线衍射 17