雙態(tài)組織近α 鈦合金鍛件的織構和組織演變

黃張洪摘譯自《Acta Materialia》

近α 鈦合金鑄坯通常含有許多宏觀特征區(qū)域，比如與周圍組織形貌有明顯區(qū)別的較大區(qū)域微觀織構，這些微觀織構往往會影響材料的靜態(tài)疲勞性能。法國學者研究了α/β 鍛造成形對航空組件中微觀織構形成的影響。IMI834(Ti-5.8Al-4.0Sn-3.5Zn-0.7Nb-0.5Mo-0.35Si-0.06C)鈦合金鍛坯在α/β 溫度區(qū)間經(jīng)鐓粗成形得到外徑為450 mm 的盤件，經(jīng)熱處理以及表面加工后沿縱向取樣進行分析。通過電子背散射衍射(EBSD)技術觀察IMI834 鈦合金鍛造盤件的組織和織構變化。通過對EBSD 數(shù)據(jù)進行分析處理來分辨αp和αs位向，從而計算出原始β 位向。在整個鈦合金盤件上觀察到αp和αs位向的微觀織構有顯著差異。在鍛件變形死區(qū)，依然能夠觀察到和鍛造坯料相似的宏觀特征區(qū)域組織形貌。然而，壓縮試驗發(fā)現(xiàn)，從變形死區(qū)到劇烈變形區(qū)，這種宏觀特征區(qū)域逐漸減弱甚至消失。通過組織觀察和分析發(fā)現(xiàn)，α/β 鍛造成形的IMI834 鈦合金盤件中，局部α織構的位向分布差異極大。盤件變形死區(qū)中存在和鑄造坯料相近的宏觀特征區(qū)域。這些宏觀特征區(qū)域經(jīng)過壓縮變形后，在劇烈變形區(qū)逐漸減弱甚至消失。一個重要的發(fā)現(xiàn)是，α/β 區(qū)鍛造變形過程的重排甚至打破了遺傳自鍛坯的宏觀特征區(qū)域組織。尤其是垂直于坯料方向的壓縮應變對打破宏觀特征區(qū)域是十分有效的，但這對于變形死區(qū)效果并不明顯。EBSD 分析結果表明，αp的位向分布在宏觀特征區(qū)域之間有較大差異，這些異質(zhì)α 位向分布會因為αs條的作用而增強。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因主要有兩點:①αp和原始β 符合相同伯格斯矢量位向關系(允許環(huán)繞在αp晶粒周邊的αs優(yōu)先生長);②較低的冷卻速率。相比而言，無序的α 位向分布可以通過兩種方式獲得，一種方式是改變壓縮應變狀態(tài)，使αp/β的伯格斯矢量位向關系不穩(wěn)定，從而避免αs/αp位向交叉;另一種方式是增大冷卻速率。