Beta鈦合金由于其在航空航天,汽車和醫(yī)療行業(yè)的廣泛應(yīng)用而成為Ti合金的重要類別。在這些合金的變形過程中可能會發(fā)生位錯滑移,機(jī)械孿晶和應(yīng)力誘發(fā)馬氏體(SIM)形成等幾種形變機(jī)制,形成各種寬廣的機(jī)械性能。
在本研究中,使用d電子方法設(shè)計了一種新的多元素β鈦合金,該方法具有增強(qiáng)的固溶強(qiáng)化(高屈服強(qiáng)度)并同時表現(xiàn)出形變誘導(dǎo)奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變效應(yīng)和孿生誘發(fā)塑性鋼效應(yīng),導(dǎo)致強(qiáng)度/延性組合增強(qiáng)。早期的研究表明,Md=Room Temperature(RT)曲 線可以在Bo?Md圖上畫出,表明合金的位置可以同時顯示形變誘導(dǎo)奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變效應(yīng)和孿生誘發(fā)塑性鋼效應(yīng)(文中Fig.1)。
Md是最低溫度,在該溫度以上β是穩(wěn)定的并且不會通過變形轉(zhuǎn)變成馬氏體。因此,Md=RT曲線周圍的區(qū)域應(yīng)該是形變誘導(dǎo)奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變效應(yīng)和孿生誘發(fā)塑性鋼效應(yīng)合金的理想位置。就此而言,從商業(yè)Ti?5553合金即Ti?5Al?5Mo?5V?3Cr(所有含量均以wt%計)的組成開始,合金化載體VA1,VMo,VV和VCr的線性組合為以這樣的方式進(jìn)行選擇,即最終組成位于穩(wěn)定圖上靠近Md=RT曲線的位置(Fig.1a)。最后,選擇具有電子參數(shù)Md=2.356和Bo=2.778的合金Ti?3Al?5Mo?7V?3Cr(編碼為Ti?3573)作為適合顯示形變誘導(dǎo)奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變效應(yīng)和孿生誘發(fā)塑性鋼效應(yīng)的組合物。測定拉伸性能并檢測合金變形樣品的微觀結(jié)構(gòu)演變,以驗證通過d電子方法進(jìn)行的預(yù)測,材料性能見文中Fig 2。
Fig.1.The designed Ti-3573 alloy.(a)The d-electron alloy design map showing the position of Ti-3573,along with Ti-5553 and Ti-12Mo,(b)EBSD inverse pole figure map of the alloy annealed at 900°C for 5 min after 70%cold rolling and(c)SAED pattern along[110]β zone axis corresponding to(b).
Fig.2.(a)True stress-true strain curves of the Ti-3573 and Ti-5553 alloys and(b)the corresponding strain hardening rates