钛合金相变与表征方法

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差示扫描量热法测定钛合金的相变温度

差示扫描量热法测定钛合金的相变温度作者：张业勤丁小明黄利军张文强来源：《科技创新与应用》2020年第13期摘; 要：采用差示扫描量热法测定了四种不同钛合金TC27、TA15、TC4、TB6的？茁相变温度。

四种不同钛合金的测试曲线体现出类似的规律，TG线一直保持不变说明升温过程中没有发生氧化反应，在500℃前由于释放残余应力呈现放热现象，而在后向吸热方向偏移，这个过程发生了相变。

通过对DSC曲线求一阶导数，其峰值即为？茁相变温度。

通过对比四种不同钛合金差示扫描量热法和金相法的测试结果，两者相当接近，因此差示扫描量热法也是一种有效的测试钛合金？茁相变温度的方法。

关键词：差示扫描量热法;钛合金;？茁相变温度;金相法Abstract： The phase transition temperatures of four different titanium alloys TC27， TA15，TC4 and TB6 were measured by differential scanning calorimetry （DSC）. The test curves of four different titanium alloys show a similar rule. The TG line remains constant all the time， which means that no oxidation reaction occurs during the heating process. Due to the exothermic phenomenon due to the release of residual stress before 500 ℃， it shifts backward to the endothermic direction. This process has undergone a phase transition. By calculating the first derivative of the DSC curve， the peak value is the phase transition temperature. By comparing the test results of differential scanning calorimetry and metallographic method of four different titanium alloys， the two methods are quite similar， so differential scanning calorimetry is also an effective method to measure the phase transformation temperature of titanium alloys.钛合金相变温度是指在平衡状态下α相刚好完全转变为β相的温度[1]。

钛合金相变的影响

钛合金相变的影响
钛合金的相变指的是在特定温度下发生的晶体结构的变化。

钛合金常见的相变包括α相（属于正交晶系）到β相（属于体心立方晶系）的相变，以及β相到ω相（属于六方晶系）的相变。

这些相变对钛合金的性能和特性有着重要的影响。

以下是一些主要影响：
1. 机械性能：钛合金在α相状态下具有较高的强度和硬度，而在β相状态下具有较高的塑性和韧性。

因此，通过控制相变可以调节钛合金的机械性能，以满足不同应用的需求。

2. 耐腐蚀性：钛合金在α相状态下具有较好的耐腐蚀性能，而在β相状态下容易发生腐蚀。

因此，通过控制相变可以提高钛合金的耐腐蚀性能。

3. 加工性能：钛合金在α相状态下较难加工，而在β相状态下具有较好的可塑性和可加工性。

因此，通过控制相变可以改善钛合金的加工性能，使其更易于成型和加工。

4. 热处理性能：钛合金的相变可以用于热处理，通过调节相变温度和时间，可以改变钛合金的晶粒尺寸、相组成和晶体结构，从而改善其热处理性能。

钛合金的相变对其性能和特性有着显著的影响，通过控制和利用相
变可以调节钛合金的力学性能、耐腐蚀性、加工性能和热处理性能，以满足不同应用的需求。

差示扫描量热法测定钛合金的相变温度

差示扫描量热法测定钛合金的相变温度差示扫描量热法（DSC）是一种广泛应用于材料研究领域的实验技术，通过该技术可以测定材料的热性质参数，例如热容、热导率和相变温度等。

在材料科学研究中，DSC技术被广泛用于测定各种材料的相变温度，以及研究材料的热稳定性和热动力学特性。

在本文中，将介绍使用DSC技术测定钛合金的相变温度的实验方法和结果分析。

1. 实验设计实验选取了常见的钛合金材料，将其制备成试样，并使用DSC技术进行热分析。

试样的制备要求尽可能统一，以保证实验结果的准确性。

实验选取了不同成分和热处理状态的钛合金试样，包括α相和β相钛合金，以及不同固溶处理和时效处理状态的试样。

2. 实验过程对试样进行精密称重，并记录其质量。

然后将试样放入DSC仪器中，并进行热分析实验。

在实验过程中，需将试样进行升温和降温处理，以获得完整的相变曲线。

在升温过程中，试样将吸收热量，发生相变；而在降温过程中，试样将释放热量，再次发生相变。

通过测量试样在升温和降温过程中的热量变化，可以得到试样的相变温度和相变热等参数。

3. 实验结果经过实验测定和数据处理，得到了不同钛合金试样的相变曲线和相变温度。

根据实验结果，可以明确各种钛合金试样的相变特性和热稳定性。

还可以比较不同试样之间的相变温度差异，分析其对材料性能的影响。

4. 结果分析5. 实验意义本文介绍了使用DSC技术测定钛合金的相变温度的实验方法和结果分析，这对深入理解钛合金材料的热性质和相变特性具有重要的意义。

相信这些实验结果和分析成果可以为钛合金材料的材料设计和工程应用提供有益的参考。

通过DSC技术测定钛合金的相变温度，可以获得准确的实验数据，并通过数据分析得到对材料性能和工程应用具有重要意义的结论。

希望本文能为相关领域的科研工作者和工程技术人员提供有益的信息和参考。

差示扫描量热法测定钛合金的相变温度

差示扫描量热法测定钛合金的相变温度【摘要】本文利用差示扫描量热法测定钛合金的相变温度，通过对钛合金相变温度的研究，可以更好地了解钛合金的性能和应用。

在首先介绍了扫描量热法的基本原理和应用；然后详细讨论了钛合金的相变温度及其影响因素；接着阐述了实验方法和实验结果，包括相变温度的测定过程和数据结果；最后进行了数据分析，探讨了钛合金相变温度的特点和规律。

结论部分总结了差示扫描量热法对于测定钛合金相变温度的准确性，展望了未来在该领域的研究方向。

本文为钛合金相关研究提供了重要参考和借鉴价值，对钛合金材料的性能优化和应用拓展具有一定的指导意义。

【关键词】差示扫描量热法、钛合金、相变温度、实验方法、实验结果、数据分析、准确性、未来研究、研究背景、研究意义1. 引言1.1 研究背景钛合金是一类应用广泛的金属材料，具有优异的力学性能和耐腐蚀性能，被广泛应用于航空航天、汽车制造、生物医药等领域。

而钛合金的相变温度是指其在固液相变或固相变过程中所对应的温度值，是钛合金材料性能的重要指标之一。

差示扫描量热法是一种通过测量样品与参比物之间的温差来研究材料热性质的方法，其在研究金属材料的相变温度方面具有重要的应用价值。

通过测定钛合金的相变温度，可以深入了解钛合金在不同温度下的性能变化规律，为钛合金的制备和应用提供重要参考。

目前关于差示扫描量热法测定钛合金相变温度的研究仍较为有限，有必要对其进行深入探讨和研究。

本研究旨在利用差示扫描量热法对钛合金的相变温度进行准确测定，为钛合金材料的性能优化和应用提供科学依据。

希望通过本研究的开展，能够为相关领域的科研工作者提供有益参考，并推动钛合金材料的发展和应用。

1.2 研究意义钛合金是一种广泛应用于航空航天、医疗器械、化工等领域的重要材料，具有优良的耐蚀性、高强度和良好的成形性能。

钛合金的相变温度对其性能和应用具有重要影响，因此准确测定钛合金的相变温度对于优化材料性能、提高生产效率具有重要意义。

相变点测试方法

TC11钛合金相变点的测定与分析采用计算法、差示扫描量热法和连续升温金相法3种手段计算和测定了TC11两相钛合金(α+β)/β相变点。

计算法由于各元素及杂质元素含量对相变点的影响值是在一个含量范围内的计算值，因此计算的相变点与实测值是接近的；差示扫描量热法由于钛合金和坩埚的化学反应，产生相变滞后现象，导致所测相变温度过高；而连续升温金相法由于淬火温度间隔选择较小，测量的准确性较高，因此更能准确测量TC11钛合金相变温度。

采用sTA449c 一同步热分析仪测量钛及钛合金相变温度，其参比样品为粉末状23A l O ，升温速度为10℃1min -•；保护氩气流量为45 m1 1min -•。

测试前，应先在两个样品坩埚内放人等量23A l O 粉末，测定仪器基线符合规定后，即可开始测定正式样品DSC 曲线。

采用连续升温金相法测定相变温度。

试样尺寸为10 mm ×10 mm ×10 mm ；在加热试样时为了保证热透，保温时间为60 min 。

淬火温度选择范围为990~1040℃，淬火温度间隔为10℃，然后将试样水淬。

其中间转移速度不超过2S 。

将淬火后的试样制成金相观察试样，在放大倍数为500倍的光学显微镜观察试样组织变化。

2．1计算法测定相变温度根据各元素对钛相变温度的影响推算出相变点的公式为：/T αββ+相变点 =885℃+Σ各元素含量x 该元素对相变点的影响 (1)式中885℃为计算时纯钛的相变点。

2．2差示扫描量热法测定相变温度差示扫描量热法测定钛及钛合金相变温度是借助于同步热分析仪将待测试样与另一参比试样在完全相同的条件下加热(或冷却)，根据两者温差与温度或时间的变化关系(DSC 曲线)，对物质状态进行判定。

图2为差示扫描量热法测得TC11钛合金相变点的DSC 曲线。

对于α+β型及亚稳定β型钛合金，(α+β)→β转变是一个持续过程，在DSC 曲线上，相变完成表现为基线迁移；同时，由于钛有极高的化学活性，在高温下与氧、氮、坩埚(23A l O )等物质反应，在DSC 曲线上产生不同的峰值，从而使分析判定难度加大。

钛合金中的马氏体相变分享资料

图1 面心立方的β相( a) 、密排六方的 α‘ ( 或α“) ( b) 及斜方的α“( c) 7
•
α‘有两, 在电镜下呈板条状,
在板状马氏体内部存在高密度位错。合金元
素浓度较高时, α‘呈针状组织, 在针状马
氏体内部存在大量孪晶。 α“则呈更细的针
状组织, 在电镜下可以观察到密集的孪晶结
2
• 二、其他金属中的马氏体相变
•
20世纪以来，对钢中马氏体相
变的特征累积了较多的知识，又相继发现
在某些纯金属和合金中也具有马氏体相变，
如：Ce、Co、Hf、Hg、La、Li、Ti、Tl、
Pu、V、Zr、和Ag-Cd、Ag-Zn、Au-Cd、Au-
Mn、Cu-Al、Cu-Sn、Cu-Zn、In-Tl、Ti-Ni
构。马氏体转变开始温度Ms 和终止温度Mf取
决于合金的化学成分。一般说来, 合金中的
β稳定元素浓度越高, 则相变过程中晶格重
构的阻力越大, 相变所需的过冷度也越大,
Ms 和Mf 越低。
8
从右图图可知：当β 稳定元素的浓度达到临界值C0与C1时，合金
的Ms点和Mf点分别达到室温。
图2 Ms和Mf的关系
钛合金中的马氏体相变
杨金文 2012730047
1
一、马氏体 - 马氏体概念
马氏体最初是在钢（中、高碳钢）中发现的：将钢加热到一定温度（形成奥氏体）后经迅速冷却（淬火），得到的能使钢变硬、增强的一种淬火组织。
最先由德国冶金学家 Adolf Martens(1850-1914)于19世纪 90年代在一种硬矿物中发现。马氏体的三维组织形态通常有片状(plate)或者板条状(lath)，片状马氏体在金相观察中（二维）通常表现为针状（needle-shaped），这也是为什么在一些地方通常描述为针状、竹叶状的原因，板条状马氏体在金相观察中为细长的条状或板状。奥氏体中含碳量≥1%的钢淬火后，马氏体形态为片状马氏体，当奥氏体中含碳量≤0.2%的钢淬火后，马氏体形状基本为板条马氏体。马氏体的晶体结构为体心四方结构（BCT）。中高碳钢中加速冷却通常能够获得这种组织。高的强度和硬度是钢中马氏体的主要特征之一，同时马氏体的脆性也比较高。

第四章-钛合金的相变及热处理

第4章钛合金的相变及热处理可以利用钛合金相变诱发的超塑性进行钛合金的固态焊接，接头强度接近基体强度。

4.1 同素异晶转变1.高纯钛的β相变点为882.5℃，对成分十分敏感。

在882.5℃发生同素异晶转变：α（密排六方）→β（体心立方），α相与β相完全符合布拉格的取向关系。

2.扫描电镜的取向成像附件技术（Orientation-Imaging Microscopy , OIM）3.α/β界面相是一种真实存在的相，不稳定，在受热情况下发生明显变化，严重影响合金的力学性能。

4.纯钛的β→α转变的过程容易进行，相变是以扩散方式完成的，相变阻力和所需要的过冷度均很小。

冷却速度大于每秒200℃时，以无扩散发生马氏体转变，试样表面出现浮凸，显微组织中出现针状α′。

转变温度会随所含合金元素的性质和数量的不同而不同。

5.钛和钛合金的同素异晶转变具有下列特点：（1）新相和母相存在严格的取向关系（2）由于β相中原子扩散系数大，钛合金的加热温度超过相变点后，β相长大倾向特别大，极易形成粗大晶粒。

（3）钛及钛合金在β相区加热造成的粗大晶粒，不像铁那样，利用同素异晶转变进行重结晶使晶粒细化。

钛及钛合金只有经过适当的形变再结晶消除粗晶组织。

4.2 β相在冷却时的转变冷却速度在410℃/s以上时，只发生马氏体转变；冷速在410～20℃/s时,发生块状转变；冷却继续降低，将以扩散型转变为主。

1.β相在快冷过程中的转变钛合金自高温快速冷却时，视合金成分不同，β相可以转变成马氏体α′或α"、ω或过冷β等亚稳定相。

（1）马氏体相变①在快速冷却过程中，由于β相析出α相的过程来不及进行，但是β相的晶体结构，不易为冷却所抑制，仍然发生了改变。

这种原始β相的成分未发生变化,但晶体结构发生了变化的过饱和固溶体是马氏体。

②如果合金的溶度高，马氏体转变点M S降低至室温一下，β相将被冻结到室温，这种β相称过冷β相或残留β相。

③若β相稳定元素含量少，转变阻力小，β相由体心立方晶格直接转变为密排六方晶格，这种具有六方晶格的过饱和固溶体称六方马氏体，以α′表示。

TC8钛合金相变点的测定

图 1 TC8 钛合金原始组织照片 Fig.1 Original microstructure of TC8 titanium alloy
采用线切割机将坯料切成准12 mm × 20 mm 的小圆棒，以制备金相试样。在加热过程中为保证试样热透，将试样保温 40 min。淬火温度分别为 995、 1000、1005、1010、1015、1020 和 1025 ℃。为了保留
化作用，可降低钛合金相变温度。计算公式为：
表 1 TC8 各元素对钛合金 α+β→β 相变温度的影响[10] Tab.1 The effects of element content on the beta transus
temperature of titanium alloy[10]
元素类别
元素名称
元素含量 (wt,%)
Al
α 稳定元素 N O
0~2.0 2.0~7.0 0~0.5 0~1.0
对 α+β / β 相变温度的影响
差值
实际值
+14.5℃/1.0% +23℃/1.0%
132.5
+5.5℃/0.01%
<5.5
+2.0℃/0.01%
20
C
0~0.15 +2.0℃/0.01%
2
H
0~0.50 -5.5℃/0.01%
-1.1
Fe β 稳定元素
Mo Si
0~15.0 0~5.0 0~0.15
-16.5℃/1.0% -0.5℃/1.0% -1.0℃/0.1%
-0.66 -19.25
-2.7
Tα+β→β=885℃+∑各元素含量×该元素为纯钛的相变点。根据表 1，计算如下：

钛合金相变及表征方法共19页

原子力显微镜 Atomic Force Microscopy (AFM)
探测介质分辨率
穿透能力
可见光 ~200 nm 表面 /内部 (透明物体)
电子
~1 nm
表面
电子 ~0.05 nm
内部
离子
~10 nm
悬臂梁探针 ~0.1 nm
悬臂梁探针 ~0.1 nm
表面表面表面
13
扫描电子显微镜（SEM）
性能特性
• 塑性及疲劳性能高于魏氏组织 • 断裂韧性低于魏氏组织
网篮组织
8
双态组织
形成途径 • 在α-β区上部温度以一定速度冷却，或在两相区上部温度进行变形形成双态组织主要特征 • 既存在等轴的初生α，又存在片状的α-β 性能特性 • 与魏氏组织相反，具有较高的疲劳强度和塑性
双态组织
9显微镜 Optical Microscopy
扫描电子显微镜 Scanning Electron Microscopy (SEM) 透射电子显微镜 Transmission Electron Microscopy (TEM) 聚焦离子束 Focused Ion Beam (FIB) 扫描隧道显微镜 Scanning Tunneling Microscopy (STM)
钛合金
一、钛合金的分类
α钛合金 α+β钛合金
工业纯钛 TA1、 TA2、TA3、 TA4
近α钛合金
TC4、TC11、TC21
图 1： TA1板材650℃/h退火状态：等轴α+少量晶间β
β钛合金
高温合金
其他类型
α2合金
γ合金
图 2： TC4800℃退火状态：白色等轴α+灰色晶间β

第二讲钛的合金化原理

第二讲钛的合金化原理1、钛的固态相变钛的两种同素异体结构密排六方（HCP）——α相，低温相，难变形。

体心立方（BCC）——β相，高温相，易变形。

纯钛的相变点882℃相变会使晶胞体积、变形能力、塑性、扩散系数等发生重大改变。

2、合金元素与钛的相互作用由于合金元素原子结构、原子尺寸和晶体结构三者的差异，合金元素与钛的作用分四类：第一类：形成离子化合物的元素；O、C1、F，与提取冶金、化工关系大。

第二类：形成有限固溶体和金属间化合物的元素；A1、C、N、B。

第三类：形成无限固溶体的元素；Zr、Hf与α、β相均形成无限固溶。

Mo、V、Cr、Ta、Nb，只在β-Ti 中无限固溶，在α-Ti中为有限固溶。

第四类：与Ti基本不反应或完全不反应的元素，包括：惰性气体、Na、K、稀土（钪除外）微量稀土可细化晶粒。

3、相——相图相——物质体系中物理和化学都均匀的部分，它是描述物质状态的一个概念，如水的固相、液相、气相。

相图——表征合金相组成与合金元素含量、温度三者关系的图形。

4、Ti-A1二元相图铝是钛合金最重要的合金元素，它质轻、价廉、合金化效果好，应用最广。

Ti-A1相图最有代表性与基础性。

从Ti-A1相图可以看出：①Ti与A1相互作用，可形成4个相。

α相（HCP），A1≤7%~11%，无序固溶体，低塑性相。

β相（BCC），无序固溶体，高塑性相。

α2相（正方），A1＞11%，Ti3A1有序金属间化合物，脆性相。

γ相（六方）A1＞50%，TiA1有序金属间化合物，晶型，脆性相。

②α2相和γ相结构③常用钛合金（低A1合金）：含α相、β相超轻型耐热钛合金（高A1合金），含α2或r相组成，可在650-900℃下使用。

④A1提高α/β相变点。

A1提高再结晶开始温度，提高强度（30-50MPa/1%A1）A1降低塑性与韧性。

A1超过溶解度极限8%，导致α2（TiA1）相析出，合金脆化。

4、合金元素的分类按照元素对钛α/β相变点影响，分三类：①α稳定元素：升高相变点，扩大α相区，如A1、O、C、N、B，较多溶于α相。

TC4钛合金相变温度的测定与分析

TC4钛合金相变温度的测定与分析摘要：相变温度对钛合金加工工艺十分重要，钛合金加工需要进行热处理，对钛合金的相变温度范围需要计算出具体的数值。

本文采用了计算法、差热分析法和连续升温金相法对钛合金试样进行了测定，取得了相变温度范围。

文中对三种测试方法进行了分析，得出TC4钛合金的相变温度值为998℃。

关键词：TC4钛合金；相变温度；连续升温金相法前言TC4钛合金的应用范围较广，并且应用的领域均属航空、航天工业，其对工艺的要求较高。

在钛合金工艺改造过程中需要对其进行热处理，这需要分析钛合金的相变温度范围，文中针对一种钛合金试样采用了三种方法测试，得出相变温度值。

1.TC4钛合金的性质及相变温度TC4钛合金（Ti-6Al-4V）的组成是由α和β两相钛合金组成，其优点为：（1）工艺性强；（2）可塑性强；（3）可焊接和耐腐蚀。

TC4钛合金应用广泛，在我国主要体现在航空业和航天工业中。

对钛和钛合金的加工需要进行热处理，所以TC4钛合金的相变温度的测定十分重要，也是TC4钛合金处理工艺的应用参数，处理时做热加工处理，加工钛合金，使其形成目的形状，需要对钛合金的适用温度进行掌控，这也是在钛合金热处理工艺中氧和氮污染指标的重要参考依据。

在钛合金材料的使用工艺中，相变温度或相变温度范围需要有准确的数值，而钛合金的相变温度数值随着钛合金的成分不同和加工历史不同，每批原材料的相变温度也不同。

2.TC4钛合金相变温度的测定与分析2.1不同方法对相变温度的测定2.1.1计算法对相变温度的测定钛合金相变温度的变化是热加工后对其中各元素的变化，通过计算法来推算其温度变化，计算法能够在连续升温金相法中提供淬火温度的选择范围[1]。

使用计算法对钛合金相变温度的测定公式为：公式中885℃为单纯钛的相变温度；W为各元素的质量值；q为各元素对相变温度的影响。

按照TC4钛合金的化学成分和杂质含量对相变温度的影响，计算公式为：钛合金中成分的含量对相变温度的影响作用如表1所示。

钛及钛合金的金相制样实用技术与经验

钛及钛合金的金相制样实用技术与经验钛及钛合金是一种重要的结构材料，在航空航天、能源、化工、医疗等领域均有广泛应用。

对钛及钛合金的金相制样技术进行研究，对于提高材料的性能和开发新品种的钛合金具有重要意义。

本文介绍了钛及钛合金金相制样的实用技术和经验。

1. 钛及钛合金制样前的准备工作1.1 样品切割钛及钛合金的切割方式有慢切割、快速切割和水切割。

慢切割是指使用磨料切削机进行切割，这种方法适用于钛合金比较软的合金。

快速切割是指使用带有硬质合金切削刃的刨床进行切割，这种方法适用于硬度较高的钛合金。

水切割是指使用水流将样品切割成需要的形状，这种方法适用于任何种类的钛及钛合金。

1.2 样品尺寸和形状的确定根据实际需要，确定样品的尺寸和形状。

钛及钛合金在制样时要求样品尺寸较大，一般直径不小于20mm，厚度不小于5mm。

样品的形状可根据需要进行决定，但要避免不规则形状对制样过程造成影响。

1.3 样品的抛光在制样前需要进行样品的抛光处理，以便于后续的观测。

抛光时应根据钛合金材料的硬度、脆性和表面质量等因素进行调整，以保证抛光效果。

2.1 机械削切法机械削切法是一种常用的制样方法，适用于钛及钛合金样品制作，可以得到较好的金相结构图像。

一般有三种不同的机械削切法：1) 精密切割刀和超声波振荡器切割；2) 碳化硅砂轮切割和研磨；3) 布拉切切割。

2.2 电解抛光法电解抛光法是利用材料与电解液之间的化学反应，通过加电解液等离子体溶解样品表面的一种方法。

该方法可在短时间内制备钛及钛合金的金相组织观察样品。

这种方法的优点是能够快速制备较大的样品，并且可以得到较好的表面质量和容易观察的金相组织图像。

其缺点是由于材料表面的化学反应具有选择性，会导致表面饱和和浅层组织的差异，所以要对不同表面进行不同的处理。

机械抛光法主要是通过磨料颗粒作用在样品表面上，以去除表面粗糙度和微小裂纹。

这种方法适用于较硬、坚固的样品，如Ti-6Al-4V钛合金，加工时应采用优质磨料，注意浸润时间和抛光压力。

tc4钛合金组织演变过程

tc4钛合金组织演变过程
tc4钛合金是一种常用的钛合金材料，具有高强度、良好的耐腐蚀性和优异的高温性能。

它由钛、铝和锌三种元素组成，经过一系列的热处理和变形加工，才能得到理想的组织结构和性能。

tc4钛合金的组织演变过程可以分为几个阶段。

首先，在合金的初期阶段，钛合金中的钛和铝以固溶体的形式存在，锌则以铁素体的形式存在。

这种组织结构被称为α相，具有较高的强度和硬度。

随着热处理的进行，tc4钛合金经历了相变过程。

当合金在适当的温度下保持一定的时间后，α相开始分解，生成一种新的相称为β相。

β相的存在使得合金的组织结构发生了明显的变化，从而改变了其力学性能。

在进一步的热处理过程中，β相继续分解，生成一些细小的α相颗粒。

这些细小的α相颗粒对提高合金的强度和硬度起到了重要作用。

此时，合金的组织结构呈现出颗粒状的形态，这种结构被称为α+β双相。

在变形加工的作用下，tc4钛合金的组织结构得到了进一步的改善。

通过冷轧、拉伸等变形加工方法，合金中的α相和β相得到了更加均匀的分布，颗粒的大小也得到了控制。

这样的组织结构使得合金具有更好的塑性和韧性。

总的来说，tc4钛合金的组织演变过程经历了固溶体相、β相、α+β
双相和变形加工等阶段。

每个阶段都对合金的性能产生了重要影响，使得tc4钛合金成为一种理想的结构材料。

通过精确控制热处理和变形加工参数，可以得到具有优异性能的tc4钛合金材料。

钛合金相变[整理版]

钛合金相变(phase transformation in titanium alloy)钛合金的固态组织在不同条件下的形成和变化规律。

由于纯钛具有两种同素异晶体，因此其固态相变类型繁多，性质复杂，远超过铜、铝、镍等其他有色金属。

概括起来，钛合金的固态相变可归纳为3大类：在一般连续加热和冷却条件下进行的同素异晶转变；在淬火过程中发生的非扩散性转变，即马氏体α’、α“和ωa相的形成；各种亚稳相的分解，即亚稳β相、过饱和的α相和马氏体在等温或时效处理中的沉淀过程。

连续加热和冷却过程中的同素异晶转变纯钛加热时在882.5 ℃发生α→β转变。

合金化后该转变温度(Tβ)将随合金元素的性质和含量而变化。

钛合金加热转变的主要特点在于α→β转变的体积变化效应小(约0.17％)，相变应力值低，且因体心立方β相自扩散系数高，故转变迅速，不易过热，合金一旦进入β相区，晶粒尺寸迅速增大，因此难以利用相变重结晶方式细化晶粒，这一点与一般钢材有明显差异。

钛合金从β相区连续冷却时，α相通常呈片叶状析出，粗细程度与合金性质和冷却速度有关，但其基本形貌是相似的。

大量试验证明，α相与β基体之间存在严格的伯格斯(Burgers)晶体学取向关系，即{0001}αll{110)β、<112¯0>αll<111>β。

因每一{110)面族包含6个晶面，又各有2个<111>取向，故片状α相有12个变体，由此构成分布十分规则的显微组织形貌，即魏氏组织(图la)，这也是绝大多数钛合金自β相区缓慢冷却后的基本组织形态。

钛合金同素异晶转变产物保持着强烈的组织遗传性。

连续冷却后形成的魏氏组织，若重新加热至β相区，α相将转变成原始取向的β相，再冷却，则又形成固有的魏氏结构。

这种组织往往伴有粗大的原始β晶粒和网状晶界α，相应的拉伸塑性和疲劳性能较差。

为改变这种状况，获得细等轴组织(图1b)或双态组织(图1c)，形变再结晶是最有效的途径，这也说明为何热加工变形在决定钛合金组织状态方面占据重要地位。

钛合金相变_phase transformation in titanium alloy

钛合金相变(phase transformation in titanium alloy)钛合金的固态组织在不同条件下的形成和变化规律。

由于纯钛具有两种同素异晶体，因此其固态相变类型繁多，性质复杂，远超过铜、铝、镍等其他有色金属。

连续加热和冷却过程中的同素异晶转变纯钛加热时在882.5 ℃发生α→β转变。

合金化后该转变温度(Tβ)将随合金元素的性质和含量而变化。

钛合金从β相区连续冷却时，α相通常呈片叶状析出，粗细程度与合金性质和冷却速度有关，但其基本形貌是相似的。

大量试验证明，α相与β基体之间存在严格的伯格斯(Burgers)晶体学取向关系，即{0001}αll{110)β、<112¯0>αll<111>β。

钛合金同素异晶转变产物保持着强烈的组织遗传性。

连续冷却后形成的魏氏组织，若重新加热至β相区，α相将转变成原始取向的β相，再冷却，则又形成固有的魏氏结构。

这种组织往往伴有粗大的原始β晶粒和网状晶界α，相应的拉伸塑性和疲劳性能较差。

钛合金相变及表征方法

α-Ti 密排六方
4
2、马氏体相变
马氏体相变：在快速冷却的过程中，β相转化成α相的过程中来不及进行，β相转变成与母相成分相同、晶体结构不同的过饱和固溶体。马氏体特点：1、无扩散型相变，只发生晶格重构 2、转变无孕育期，转变速度极快 3、转变阻力大，需要较大的过冷度 4、晶格与母相有严格的取向关系
背散射
二次电子
伴生
特征X射线
俄歇电子
高的分辨率，1nm左右很大的景深制样简单
15
透射电子显微镜（TEM）
16
X射线衍射
17
板条马氏体
• 电镜下成板条状 • 亚结构为位错
针状马氏体
• 在合金浓度较高时成针状 • 亚结构为孪晶
6
7
片层组织（魏氏组织）
形成途径
主要特征性能特性
• 在β相区进行热加工或者在β相区退火。
• 具有粗大等轴的原始β晶粒 • 断裂韧性高；在较快冷却状态下其蠕变抗力和持久强度较高 • 塑性低，尤其是断面收缩率低于其它类型的
图 2： TC4800℃退火状态：白色等轴α+灰色晶间β
图 3：Ti40合金850℃退火组织等轴β组织 2
二、钛合金的相变与组织
1、同素异晶转变
2、马氏体相变
3、热处理典型组织片层组织网篮组织双态组织
等轴组织
3
1、同素异晶转变
晶格常数 a=0.3306nm，b/a=0.87, 滑移系：12个
层片组织
8
网篮组织
形成途径
主要特征
• 在β相区开始变形，但在（α＋β）相区终止变形，原始β晶粒及晶界α破碎，冷却后形成 • α丛的尺寸减小，α条变短，且各丛交错排列，犹如编织网篮的形状 • 塑性及疲劳性能高于魏氏组织 • 断裂韧性低于魏氏组织

钛合金相变与表征方法

差示扫描量热法测定钛合金的相变温度

钛合金相变的影响

差示扫描量热法测定钛合金的相变温度

差示扫描量热法测定钛合金的相变温度

相变点测试方法

钛合金中的马氏体相变分享资料

第四章-钛合金的相变及热处理

TC8钛合金相变点的测定

钛合金相变及表征方法共19页

第二讲 钛的合金化原理

TC4钛合金相变温度的测定与分析

钛及钛合金的金相制样实用技术与经验

tc4钛合金组织演变过程

钛合金相变[整理版]

钛合金相变_phase transformation in titanium alloy

钛合金相变及表征方法

第二讲钛的合金化原理