近β 鈦合金壓縮變形行為研究

郭薇譯自《Materials and Design》

亞穩(wěn)態(tài)β 鈦合金可以通過位錯滑移形成孿晶及應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變來發(fā)生形變。當(dāng)馬氏體相變的溫度低于室溫時(shí)，β 相可以被應(yīng)力誘導(dǎo)轉(zhuǎn)化為密排六方α'相或正交α″馬氏體相，影響鈦合金的力學(xué)性能。澳大利亞學(xué)者將熱軋得到的近β 鈦合金(Ti-25Nb-2.9Mo-3Zr-2Sn)圓棒在820 ℃固溶1 h 空冷后，加工成φ5 mm×6 mm 及φ6 mm ×7 mm 的試樣，分別進(jìn)行應(yīng)變速率為10-3s-1的準(zhǔn)靜態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)及應(yīng)變速率為103s-1的動態(tài)單軸壓縮實(shí)驗(yàn)。顯微組織觀察表明，不同應(yīng)變速率壓縮的試樣中均存在β 相、α″馬氏體相及絕熱剪切帶，α″馬氏體相中含有細(xì)小的孿晶區(qū)域，在103s-1應(yīng)變速率下α″馬氏體相含量較高。硬度檢測表明，β 相基體的硬度高于因應(yīng)力產(chǎn)生的α″馬氏體相的硬度，絕熱剪切帶的硬度明顯低于β 相及α″馬氏體相的硬度，且β 相及α″馬氏體相的硬度與壓縮應(yīng)變速率無關(guān)。高應(yīng)變速率下的流變應(yīng)力比低應(yīng)變速率下的稍低，可能是因?yàn)樵诟邞?yīng)變速率下壓縮的試樣中含有較多的α″馬氏體相，另外高應(yīng)變速率壓縮下的絕熱剪切帶產(chǎn)生的高溫可能會產(chǎn)生再結(jié)晶，使得基體軟化，導(dǎo)致了流變應(yīng)力降低。壓縮斷口形貌分析發(fā)現(xiàn)，在10-3s-1的應(yīng)變速率下，斷口表面存在位錯滑移帶，韌窩直徑為1 ～2 μm;在103s-1的應(yīng)變速率下，韌窩較細(xì)長，直徑約10 μm，斷口較低應(yīng)變速率下的更為粗糙，且韌窩分布更為均勻。研究表明，與其他鈦合金不同，Ti-25Nb-2.9Mo-3Zr-2Sn 合金在不同應(yīng)變速率下的加工硬化現(xiàn)象均不明顯。