钛合金相变及表征方法

图一：淬火组织与组成关系
图二：马氏体切变形成过程
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马氏体类型与形态
常见Biblioteka Baidu类型：
两种形态
6
7
片层组织（魏氏组织）
层片组织 8
网篮组织
网 篮 组 织
9
双态组织
双态组织
10
等轴组织
等轴组织
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总结
钛合金性能与组织的关系
性能
魏氏组 网篮组 双态组 等轴组
织
织
织
织
拉伸强 高 度
较高 较高 稍低
拉伸塑 低
良
好
优
性
冲击韧 低
优
好
较好
性
疲劳强 低
较好 好
有
度
断裂韧 高
较好 较好 低
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三、钛合金的表征方法
• 1、微观组组织分析： • 光学电子显微镜（OM）、 • 扫描电子显微镜（SEM）、 • 透射电子显微镜（TEM） • 2、物相类型分析： • X射线衍射 • 电子衍射
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电镜类型
类型
光学显微镜 Optical Microscopy
1入射电子和原子核碰撞
弹性 非弹性
背散射
2入射电子和核外电子碰撞
价电子 芯电子
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
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透射电子显微镜（TEM）
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X射线衍射
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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
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扫描电子显微镜（SEM）
+ T iA l
T iA l + T iA l 2
T i A l + T iA l
T iA l 2 +
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
1896
1920
1987
2006
钛合金的相变与表征方法
罗明生 4月27日
一、钛合金的分类
图 1： TA1板材650℃/h退火状态： 等轴α+少量晶间β
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
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)
3
1、同素异晶转变
晶格常数 a=0.3306nm，b/a=0.87, 滑移系：12个
晶格常数 a=0.29511nm，c=0.468, 滑移系：3个
β-Ti 体心六方
纯钛882℃
1700
+L
1500
1300 1100
+ T iA l
T + T iA l
Temperature, °C
900
700