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钛及钛合金组织特征1钛合金的组织类型1.1等轴组织1.2双态组织1.3三态组织1.4网篮组织1.5魏氏组织2不同类型钛合金的典型组织2.1纯钛：TA1或TA2为代表2.2α钛合金：TA7钛合金2.3α+β钛合金TC4钛合金2.4近β钛合金：TB2亚稳型钛合金2.5β钛合金纯钛：31、钛合金的组织类型1.1等轴组织BT20(叶片)TC11合金TC21合金等轴组织复型照片Ti-17合金Ti-1023合金4●表达式：(α+β)组织，白色颗粒α等，交错分布的细条领域β转（又称转变β基体）或(α等+β转)或(α等初+β转)β转基体中的细条魏氏α(α魏)，细条之间黑色底为残余β(β残)。所以，β转(α魏+β残)因此，等轴组织＝(α等+α魏+β残)●特征：●α等轴≈40％以上，甚至70～80％●等轴α，可能是球形的，又可能是椭圆、橄榄形、棒锤形、长条形。51.2双态组织TC11BT20●表达式：(α+β)组织，可以与等轴组织完全一样的表示。●特征：等轴α40%，锻后空冷，因之，转变β基体中的α平直成束。Ti-1761.3三态组织TC11水冷TC11水冷大变形Ti-679●表达式：(α等+α条+β转)组织●特征：α等≈10～20％，α条≈60～70％，且混乱交织Ti-1771.4网篮组织β锻空冷β锻空冷，晶界破碎β锻后水冷β锻空冷，断续的晶界β锻水冷8●表达式：(α条+β转)组织，有断续晶界α，或有连续晶界α，或有大块α●特征：α等≈0β锻空冷，连续的晶界αβ锻空冷，断续的晶界αβ锻空冷，锻态β锻空冷，大块αβ锻空冷，大块αβ锻空冷，大块α91.5魏氏组织●表达式：(α针+β转)组织●特征：α针细长、平直，β晶粒粗大，并有晶界α存在β锻，空冷，锻态β锻，空冷，热处理10总结●不管何种组织结构均有β转存在，总是在转变β基体上析出不同形态的条状α。●只要有β转，就有β残（残余β），但含量是不同的，因此，不同类型组织的热稳定性也都不一样的。11TA2不同温度下的组织A:885℃B:890℃C:895℃D:900℃E:905℃F:910℃A:885℃B:890℃C:895℃D:900℃E:905℃F:910℃G:915℃（加热速率：10℃/s、保温时间：0min、冷却速率：50℃/s）2不同类型钛合金的典型组织2.1纯钛：TA1或TA2为代表A原始锻态B原始热轧态C再结晶退火D冷轧态E再结晶退火TA2不同加工状态下的组织13A:0.5℃\sB:1℃\sC:5℃\sD:50℃\sTA2不同冷速下组织（保温温度：1000℃、保温时间：5min）TA2,1000℃/1hr,WQ;针状α。浸蚀剂----氢氟酸:硝酸:水=2:1:17;金相明场250×;金相偏光250×;电镜明场5000×TA2,1000℃/1hr,AC;锯齿α片及α片间保留的β相浸蚀剂----氢氟酸:硝酸:水=2:1:17;金相明场250×;金相偏光250×;电镜明场5000×TA2,700℃/1hr,AC,等轴α相(某些晶粒内含孪晶)浸蚀剂----氢氟酸:硝酸:水=2:1:17;金相明场250×;金相偏光250×;电镜明场5000×TA2,锻态,变形α晶粒浸蚀剂:氢氟酸:硝酸:水=2:1:17;金相明场250×;电镜明场5000×;TA1,退火+焊接,热影响区：等轴α相浸蚀剂---氢氟酸:硝酸:水=1:1:3;金相明场250×;金相偏光250×;电镜明场5000×TA1,退火+焊接;焊缝区:片状α+原始β晶界（晶内有孪晶）浸蚀剂---氢氟酸:硝酸:水=1:1:3;金相明场250×;金相偏光250×;电镜明场5000×TA7,1040℃/30分,水淬;针状α+原始β晶界浸蚀剂---氢氟酸:盐酸:甘油=1:1:7金相明场250×;金相相衬250×;电镜明场5000×;2.2TA7,典型组织介绍TA7,1040℃/30’AC;针状α+原始β晶界浸蚀剂----氢氟酸:硝酸:水=1:1:7;金相明场250×;金相相衬250×;电镜明场5000×;TA7,1040℃/30分,炉冷;片状α+原始β晶界浸蚀剂----氢氟酸:硝酸:水=1:1:7;金相明场250×;金相相衬250×;电镜明场4000×;TA7,800℃/1hr,AC;等轴α浸蚀剂----氢氟酸:硝酸:水=1:1:7;金相明场320×;金相相衬320×;电镜明场5000×;24Ti-6Al-4V的六种组织状态等轴α+晶间β等轴+针状α+晶间β等轴α+针状α(转变态β)少量等轴α+针状α+β(转变态β)片状α(转变态β)+β初生β晶界α片状α(转变态β)+β+初生β晶界α2.3TC4,典型组织介绍a1050℃b1050℃c800℃d800℃e650℃f650℃炉冷（50℃/h）水淬Ti-6Al-V合金的相转变图，MS:马氏体转变开始温度。以及Ti-6Al-4V合金从1050℃、800℃和650℃炉冷和水淬后的显微组织Ti-6Al-4V1020℃/20min/WQ马氏体组织+晶界初生βTi-6Al-4V1020℃/20min/FC魏氏组织α相+晶界初生β相Ti-6Al-4V960℃/60min/WC等轴α相+转变β相TC4,1020℃/1hr水淬;马氏体α’+原始β晶界浸蚀剂----氢氟酸:硝酸:水=1:6:193;金相明场250×;金相相衬250×;电镜明场5000×;TC4,1020℃/1hr,AC;针状α+原始β晶界TC4钛合金,1020℃/1hr经空冷,针状+原始晶界.金相明场250×;相衬250×;电镜明场5000×.浸蚀剂:氢氟酸:硝酸:水=1:6:193TC4,1020℃/1hr炉冷;片状α+晶间βTC4钛合金,1020℃/1hr炉冷,针状+原始晶界.金相明场250×;相衬250×;电镜明场5000×.浸蚀剂:氢氟酸:硝酸:水=1:6:193TC4,1020℃热轧,加工率78%+750℃/1hrAC;网竺状组织（α+β）金相明场500×;金相相衬500×;电镜明场10000×.浸蚀剂:氢氟酸:硝酸:水=1:4:45TC4,950℃/1hr水淬;等轴α+马氏体α′基体金相明场500×;金相相衬500×;电镜明场5000×浸蚀剂:氢氟酸:硝酸:水=1:4:45TC4,950℃/1hrAC;等轴初生α+舍有针状α的β转变组织.金相明场500×;金相相衬500×;电镜明场10000×浸蚀剂:氢氟酸:硝酸:水=1:4:45TC4,950℃/1hr炉冷;等轴α+晶间β金相明场500×;金相相衬500×;电镜明场5000×浸蚀剂:氢氟酸:硝酸:水=1:6:193TC4,950℃/1hr炉冷至600℃AC+再经970℃/1hrAC;双态组织(等轴初生α+再结晶二次β晶粒)金相明场500×;金相相衬500×;电镜明场10000×浸蚀剂:氢氟酸:硝酸:水=1:6:193TC4,950℃/1hr水淬+550℃/4hrAC;等轴初生α+针状的α相的β转变基体金相明场500×;金相相衬500×;电镜明场5000×浸蚀剂:氢氟酸:硝酸:水=1:4:45TC4,850℃/1hr水淬;等轴初生α+马氏体α′.金相明场500×;金相相衬500×;电镜明场20000×浸蚀剂:氢氟酸:硝酸:水=1:4:45TC4,850℃/1hrAC;等轴初生α+转变β金相明场500×;金相相衬500×;电镜明场12000×浸蚀剂:氢氟酸:硝酸:水=1:4:45TC4,750℃/1hrAC;等轴初生α+β金相明场320×;金相相衬320×;电镜明场20000×浸蚀剂:氢氟酸:硝酸:水=1:4:45TB2,800℃/30分,AC;等轴亚稳β晶粒金相明场500×;电镜明场20000×浸蚀液:氢氟酸:硝酸:水=1:1:32.4TB2,典型组织介绍TB2,800℃/30分AC+500℃/8hrAC;有弥散α相析出的β晶粒金相明场500×,浸蚀㲸:氢氟酸:硝酸:水=1:3:5;金相偏光500×,浸蚀㲸:氢氟酸:硝酸:水=1:12:18;TB2,800℃/30分AC+500℃/8hrAC;有弥散α相析出的β晶粒(电镜照片)电镜明场15000×;电镜a相暗场15000×TB2,800℃/30分AC+500℃/8hr再升温至620℃/30分AC;有弥散析出α相的β晶粒金相明场500×,电镜明场40000×;浸蚀㲸:氢氟酸:硝酸:水=1:12:18TB2,800℃/30分AC+500℃/4hrAC;非匀均弥散α析出的β晶粒浸蚀剂---氢氟酸:硝酸:正丙酸=1:12:18;金相明场500×;电镜明场14000×;电镜α暗场14000×TB2,800℃/30分AC+自动氩弧焊;焊接头低倍,焊缝区粗大等轴亚稳B晶粒焊缝低倍8×,焊缝区金相明场500×焊缝区金相暗场500×;浸蚀剂—氢氟酸:硝酸:水=1:1:3TB2,800℃/30分AC+自动氩弧焊;热影响区粗大等轴亚稳β晶粒,电镜明场20000×---B晶界及位错线;电镜明场20000×---等轴亚稳B晶粒金相明场250×;TB2,800℃/30分AC+自动钨极氩弧焊+500℃/8hrAC;有弥散α析出的β晶粒浸蚀剂:氢氟酸:硝酸:正丙酸=1:12:18;金相明场250×;金相明场500×;电镜明场20000×473Ti合金组织观察近α-Ti合金:Ti-6Al-5Zr-0.5Mo-0.3Si工艺：1050°C，1h，油淬600°C，24h，时效.组织：转变β相和初始β晶界图3-448近β-Ti合金组织Ti-10V-2Fe-3Al工艺：820°C/8h/WQ组织：等轴β相工艺：820°C/8h/WQ+时效600°C/8h/AC.组织：β相基体上细小的α相析出49Ti-10V-2Fe-3Al工艺：α+β固溶700°C/8h/WQ+时效600°C/4h/AC.组织：初生等轴αand针状α（SEM）50其他Ti合金组织Ti-Al合金：Ti3Al基合金和TiAl基合金α2(Ti3Al)、O(Ti2AlNb),图3-17Ti-24Al-20Nb工艺：α2+β固900°C/1h/WQ.组织：α2(dark)+O(gray)+B2(bright)相.51Ti-24Al-11Nb,工艺：1060°C/4h/WQ+800°C/24h/AC.组织：α2+转变B2相523、不同组织的力学性能组织决定性能组织类型室温拉伸热稳定高温性能断裂韧性疲劳性能强度塑性强度塑性拉伸持久蠕变K1CDa/dN低周高周等轴好最好好好一般差差最差快较差好双态与等轴同一水平高于等轴较好较快较好高于等轴三态高于等轴与等轴同一水平高于双态高于双态慢高于双态好网篮高于等轴差好差高于双态好慢高于等轴差魏氏较差最差差最差较差差最快差差