39Ti合金的相变

Ti合金的相变学生：刘继雄时间：2010年6月28日专题报告2航空、航天工业舰船工业运动器械生活用品车辆工业生活用品医药工业生活用品3主要内容1研究Ti合金相变的意义2Ti合金相变原理3Ti合金组织观察4总结4主要内容1研究Ti合金相变的意义2Ti合金相变原理3Ti合金组织观察4总结51研究Ti合金相变的意义βα882℃同素异构转变:bcchcp相变组织性能强度（高温强度）塑性损伤容限性、疲劳可焊性61研究Ti合金相变的意义表1显微组织对Ti合金性能的影响7主要内容1研究Ti合金相变的意义2Ti合金相变原理3Ti合金组织观察4总结82Ti合金相变原理2.1Ti合金相图1、不同合金元素对Ti合金相图的影响A:α稳定化元素Al\O\N\CB:中性元素Zr\SnC1:同晶型元素V\Mo\Nb\TaC2:共析型元素Fe\Mn\Cr\Ni\Cu\Si\HC:β稳定化元素图2-1合金元素对Ti合金相图的影响92Ti合金相变原理2.1Ti合金相图2、Ti-Al相图Al当量：[Al]+0.17[Zr]+0.33[Sn]+10[O]避免Ti3Al(α2)的形成，Al含量低于6%图2-2Ti-Al相图102Ti合金相变原理2.1Ti合金相图3、Ti-Mo相图Mo当量：[Mo]+0.2[Ta]+0.28[Nb]+0.4[W]+0.67[V]+1.25[Cr]+1.25[Ni]+1.7[Mn]+1.7[Co]+2.5[Fe]图2-3Ti-Mo相图112Ti合金相变原理2.2Ti合金相变类型1、马氏体相变高冷速通过切变协调原子的运动（非扩散型）。两种类型的马氏体：六方α′马氏体和斜方α″马氏体。其中六方α′马氏体有两种形态：板条状马氏体和针状马氏体。马氏体转变过程被抑制，β相沉淀析出形成ω相。β稳定元素含量少时α′马氏体、β稳定元素含量高时α″马氏体、临界浓度附近时亚稳定的ω相。α相和β相满足Burgers取向关系：{0001}α//{110}β，11-20α//111β122Ti合金相变原理图2-4Ti-6Al-4V从β相区淬火组织：针状马氏体（a）LM（b）TEM132Ti合金相变原理2.2Ti合金相变类型2、形核和扩散长大低冷速，α相首先在原β晶界形核长大，形成晶界α，然后从晶界向晶内呈集束状扩展，直至互相接触为止。β相处于片状α相之间呈连续的或间断的层片状，冷却后形成魏氏组织(α+β)。（扩散型）α+β两相区冷却与β相区冷却的区别存在初生的α相α相和β相满足Burgers取向关系：{0001}α//{110}β，11-20α//111β14图2-5Ti-6Al-4V形成魏氏组织的模拟图2Ti合金相变原理152Ti合金相变原理图2-6Ti-6Al-4V从β相区慢冷组织（a）LM（b）SEMβ相α相162Ti合金相变原理图2-8α相和β相相变过程中的取向关系172Ti合金相变原理2.3元素扩散对相变的影响图2-9Ti的自扩散和不同元素在α和β相中扩散Arrhenius图在β-Ti中：在α-Ti中:HONiFeCr\Mnβ-TiAl\SnNbMoHFe\Ni\CoCr\MnOα-TiAl\Zr扩散速率增加18主要内容1研究Ti合金相变的意义2Ti合金相变原理3Ti合金组织观察4总结193Ti合金组织观察3.1、CP-Ti\α-Ti合金\近α-Ti合金3.2、α+β-Ti合金组织3.3、β-Ti合金组织3.4、其他Ti合金组织203Ti合金组织观察3.1、CP-Ti\α-Ti合金\近α-Ti合金CP-Ti主要牌号有TA1~4α-Ti合金:Ti-5Al-3Sn近α-Ti合金:Ti-6Al-5Zr-0.5Mo-0.3Si(含有1~2%β稳定化元素)时间（min)温度（℃）βα图3-1热处理工艺213Ti合金组织观察TA2：0.25O\0.3Fe图3-2TA2不同保温温度下的组织（加热速率：10℃/s、保温时间：0min、冷却速率：50℃/s）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℃223Ti合金组织观察TA2A:0.5℃\sB:1℃\sC:5℃\sD:50℃\s图3-3TA2不同冷速下组织（保温温度：1000℃、保温时间：5min）233Ti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3-4243Ti合金组织观察3.2、α+β-Ti合金组织TC4:Ti-6Al-4VT(℃)αβα+βMsV%4A:1050℃B:950℃C:650℃图3-5253Ti合金组织观察A工艺：1050℃保温：5min冷速：50℃\S组织：马氏体和β初始晶界图3-6TC4组织263Ti合金组织观察工艺：950℃保温：5min冷速：1℃\S组织：等轴α和转变β相B图3-7TC4组织273Ti合金组织观察工艺：650℃保温：5min冷速：1℃\S组织：等轴α和转变β相图3-8TC4组织283Ti合金组织观察图3-9Ti-6Al-4V1020℃/20min/WQ马氏体组织+晶界初生β图3-10Ti-6Al-4V1020℃/20min/FC魏氏组织α相+初生β相晶界α293Ti合金组织观察图3-12Ti-6Al-4Vb:960℃/60min/AC等轴α相+转变β相图3-13Ti-6Al-4Vc:960℃/60min/FC等轴α相+转变β相图3-11Ti-6Al-4Va:960℃/60min/WC等轴α相+转变β相abc303Ti合金组织观察Ti-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α313Ti合金组织观察3.3、β-Ti合金组织Ti-10V-2Fe-3Al图3-14工艺：820°C/8h/WQ组织：等轴β相图3-15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323Ti合金组织观察图3-16Ti-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）333Ti合金组织观察3.4、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.343Ti合金组织观察图3-18Ti-24Al-11Nb,工艺：1060°C/4h/WQ+800°C/24h/AC.组织：α2+转变B2相35主要内容1研究钛合金相变的意义2钛合金相变原理3钛合金组织观察4总结364总结Ti合金的相变主要有两种类型：马氏体非扩散型转变和形核扩散型转变Ti合金中存在的相：α、β、α′、α″、ω、TixMy（α2、O)Ti合金组织主要形态：等轴状、针状、片层状、双态组织（等轴状+针状）成分、工艺共同决定了组织状态欢迎老师和同学批评指正！