钛合金中的马氏体相变 ppt

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。
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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
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3.3 钛合金相变马氏体的特点
钛合金的马氏体相变属无扩散型相 变,在相变过程中不发生原子扩散, 只发生晶格重 构。它具有马氏体相变的所有特点。
动力学特点：转变无孕育期; 瞬间形 核长大, 转变速度极快, 每个马氏体瞬间长到最 终尺寸; 恒温转变量极少, 主要在不断冷却中增 加体积分数。
切变特点: 马氏体转变是晶体切变过 程, 在切变过程中完成晶格重构。
等。目前广泛地把基本特征属马氏体相变
型的相变产物统称为马氏体。
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• 三、钛合金中的马氏体相变
3.1 钛的同素异构转变
钛具有同素异构转变，在882.5℃以 下为具有密排六方晶体结构的α- Ti，其 晶格常熟c、a分别为0.46849nm和 0.29511nm。在882.5℃以上具有提心立方 晶体结构的β-Ti，其晶格常数a为 0.33065nm。 α- Ti ↔ β-Ti的转变温度 称为β相变点，高纯钛的β相变点是 882.5 ℃，单对成分十分敏感，该温度是 制订钛合金热加工工艺规范的一个重要参
晶体学取向不同, 马氏体惯析面也不相同; 转变
产物既可能是马氏体, 也可能是另一种过饱和固
溶体ω 相; 马氏体和ω相均是合金元素在α相中
的过饱和代位固溶体, 而不是间隙固溶体; 马氏
体强化效果远不及钢铁材料;钛合金的马氏体条或
马氏体片比钢铁中的马氏体粗大, 马氏体的亚结
构也有较大的区别。
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钛合金中的马氏体相变
杨金文 2012730047
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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。
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
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α‘有两种组织形态: 合金元
素浓度较低，呈块状, 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
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• 二、其他金属中的马氏体相变
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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
数
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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• 3.2 钛合金马氏体相变的原理
高纯钛在缓冷退火后，获得多 面的α组织，如果自高温快速冷却，将发 生马氏体转变，晶界变得不完整且呈锯齿 状。钛合金自高温快速冷却时，视合金成 分的不同， β相可转变为马氏体（α‘或 者α“）、ω相或者过冷β相，在快速冷 却过程中，由于从β相转变为α相的过程 来不及进行， β相将转变为成分与母相相 同、晶体结构不同的过饱和固溶体，即马 氏体。
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晶体学特点: 马氏体晶格与母相β相 之间存在严格取向关系, 而且马氏体总是沿着β 相的一定晶面形成。
热力学特点: 马氏体转变的阻力很大, 转变时需要较大的过冷度, 而且马氏体转变只能 在越来越低的温度下进行。
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与钢铁中的马氏体相变相比, 钛
合金的马氏体相变有以下特点: 马氏体与母相的
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在钛合金中经常加入的合金元素 有Al、Sn、Zr、V、Mo、Mn、Fe、Cr、Cu、 Si 等,其中Al、Sn、Zr 加入后将扩大α相 区, 使β相变点升高, 称为α稳定元素。 其它元素加入后将缩小α相区( 扩大β相 区) , 使β相变点降低, 称为β稳定元素。
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在发生马氏体相变时，不发生 原子扩散，仅发生β相原子集体的、有规 律的近程迁移，迁移距离较大时形成α‘， 迁移距离较小时形成α“。 β 、 α‘和 α“之间的晶体结构如下图所示：
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