钛合金织构国内外研究现状
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（ ｃ ）称 为 １相 … 。按 照 室 温相 的 组 成 和 含 量 ， Ｔ 业 钛 合 金 ｂｃ ， ３ 将
－ － ９１ ￣
分 为 以下 四种 ： 钛 合 金 ， ０钛 合 金 ， 十ｐ钛 合 金 ， 合 金 ， ５ ０ 近５ ｐ钛 且 这 四种 合金 的产 生 均 与 添加 的合 金 元 素有 关 。 钛 合 金 的织 构 的形 成 和演 变 主 要 受 到 相 变 ， 结 晶 ， 热 变 再 和
生 产 和加 工 过 程 中 ， 须 考 虑 织 构 的 存 在 。本 文 中总 结 了 国 内 必 外 钛 合金 织 构 的形 成 和演 变 的研 究 进 展 。
随着 电 子 背 散 射 衍 射 技 术 （ Ｂ Ｄ 技 术 ） 发 展 ， ｈｔ — ＥＳ 的 Ｂａａ ｔ ｃａｙａ等 。 基 于 这 种 特 殊 关 系 研 究 了 两 相 钛 合 金 魏 氏 组 织 ｈｒ ｙ （ ２ａ ） 图 （ ） 中晶 界 相 和 晶 内集 束 相 的晶 体 学 和几 何 关 系 ， 并 较 系 统地 解 释 其 形 成机 理 。他 们指 出 ， 同 一 Ｂ 晶粒 内部 ， 不 在 呈 同的 几何 方 向的 ｄ集束 之 间 ， 能 有 非 常 相 近 的 晶 体 学 取 向关 可
ｃ ｌｐ ｏ ｅ ｓｎ ｎ ｅ ｔｔｅ ｔ ｎ ，ａ ｄ ｈ ｄ ｅ ｐ ｃａｌ ｏ ｌｘ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ｂ ｃ ｕ ｅ ｏ ｈ ｗｏ ｐ ｓ ｓ ａ ｄ ｄ ｖ ｌｐ ｄ ｒ ｐ ｄｙ ａ ｒｃ ｓ ｉ ｇ ａ ｄ ｈ ａ ｒａ ｍｅ ｔ ｎ ａ ｓ ｅ ｉｌｙ ｃ ｍｐ ｅ ｔｕ ｔ ｒ ｅ ａ ｓ ｆｔｅ ｔ ｈａ ｅ ｎ ｅ ｅｏ ｅ ａ ｉ ｌ
钛合金是极其重要 的轻 质结构 材料 ， 航空 、 在 航天 、 车辆 工 程、 化工 、 造船 、 医学丁程 和娱乐休 闲等领域 具有非 常重要 生物 的应 用 价 值 和 广 泛 的应 用 前 景 ， 成 为 国 内外 金 属 材 料 领 域 的 也
研究 热点 。 钛合金 的主要优点包括 比强度高 ， 高温性能好 ， 抗腐蚀性能
ｗｉ ｈ ｅ ｅｏ ｍ ｅ ｔｅ ａ ｎ ｔ ｎ ｅ ｕ ｐ ｎ ｓ ｔ ｔｅ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｘ ｍｉ ａ ｉ ｑ ｉ ｍｅ ｔ． ｈ ｏ
Ｋｅ ｒ ｓ：ｔ ａ ｉ ｍ ｌ ｙ；ｐ ａ ｅ ｔａ ｓｔｏ ｙ ｗｏ ｄ ｉ ｎｕ ａｌ ｔ ｏ ｈ ｓ ｒ ｎ ｉｉｎ；ｄ ｆ ｒ ｔ ｎ；ｔｘｕ ｅ ｅｏ ｍａ ｉ ｏ ｅ ｔ ｒ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｗ ｉ ｈ ｘ ｅｌｎ ｈ ｒ ｃｅｉｔｃ ｆｈ ｇ ｔｅ ｇｈ，ｅ ｃ ｌｅ ｔｈｇ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｐ ｒｏｍ ａ ｃ ｔ ｔ ｅ ｅ ｃ ｌｅ ｔｃ ａ ａ ｔｒｓｉｓ ｏ ｉｈ ｓｒ ｎ ｔ ｈ ｘ ｅｌｎ ｉｈ ｔｍｐ ｒ ｔｒ ｅｆ ｒ ｎ ｅ，ｃ ｒｏ ｉｎ ｒ ・ ｏ ｒ ｓｏ ｅ
ｓｓ ｎ ｅ ａ ｄ ｌｗ ｄ ｎ ｉ ，ｔｅｔ ｏ—ｐ ａｅ Ｏ ｉ ａ ｃ ｎ ｅ ｓｔ ｈ ｗ ｔ ｏ ｙ ｈ ｓ ／ ．＋ Ｂ ｔａ ｉｍ ａｌｙ ｅｅｗｄ ｌ ｓｄ ｉ ｅｏ ｐ ｃ ，ｍａｉｅａ ｄ ｂｏ ｄｃｎ ｉ ｎｕ ｌ ｓｗ ｒ ｉｅｙｕ ｅ ｎａ ｒｓ ａ ｅ ｔ ｏ ｒ ｎ ｉｍｅ ｉｉｅ ｎ
使得其微观 组织 变得 均 匀 ， 是难 以 均匀 化其 局 部取 向分 布 。 但 钛 合 金 的双 态 组 织 主要 是 由初 生 等 轴 的 ｄ晶 粒 和 次 生 的 片 层 相 与 Ｂ相相间存在 的一种组织 ， 是钛合金 典型组织 的一种 ， 图 如 ２ ｂ 所 示 。双 态 组 织 中存 在 局 部 区域 强 织 构 ， 之 为 “ 域 ” 常 （） 称 广 ， 常 现 在 半 成 品 中 和 锻 造 盘 件 中 ， 于 这 种 局 部 强 织 构 的 存 由 在 ， 能 在 塑 性 变 形 过 程 中形 成 局 部 裂 纹 ， 了提 高 钛 合 金 的 疲 可 为 劳性 能 ， 免 这 种 “ 域 ” 形 成 非 常 重 要 ， 此 “ 域 ” 避 广 的 因 广 的形 成 机
系 ； 果 相邻 的两 个 Ｂ晶粒 的 ＜１０＞ 晶 向 呈 约 ｌ ．。 ， 以 如 １ ０５时 可
１ 国外 钛 合金 织构 和 晶粒 取 向 的研 究 现 状
仅＋Ｂ两 相钛 合 金在 Ｂ相 变点 以上 保 温 退 火 后 ， 速 冷却 ， 慢 会 形成魏氏组织 ， 该组织主要由若干 Ｏ片层集束无规则排列 并由晶 ｔ 界 相 包 围 的粗 大 原 始 Ｂ晶粒 组 成 。０片 层 的厚 度 与冷 却 速 度 【
ｌ｛１ ｝ 取 向关 系析 出 的 过 程 中 ， 界 面 能 趋 于 最 小 化 ， 此 ， ｌ １０ 相 因 由于 相 的 ｛０ ２ 面 间 距 约 等 于 Ｂ相 的 ｛ １ ｝ 间 距 ， 随 着 ００ ｝ １０ 面 伴
作 者简 介 ： 慧儒 （９ ６一）女 ， 究 生 ， 要从 事 金 属 材料 塑 性 变 形 方 面 的研 究 。Ｅ—ｍ ｉ ｚｒ６７ ８ １３ ｃｍ 张 １８ ， 研 主 ａｌ ｈ８０ ０ ＠ ６ ．ｏ ：
理 也 受 到研 究Leabharlann Baidu人 员 的 关 注 。
遗 传 性 等 ， 是 较 少 研 究 Ｏ相 向 Ｂ的转 变 机 制 和 相 变 织 构 ， 主 但 ｔ 这 要是 由于高温下 Ｂ相 的冶 金形态 信息难 以获 取 ， 而其 室温下 却 处 于不 稳 定 状 态 ＿ 。 Ｇ ｙ和 Ｈ ｍ ｅｔ １ ｅ ｕ ｂｒ 等 通 过 在 连 续 加 热 过 程 中织 构 的 改 变 研 究 ｄ相 向 Ｂ相 的 转 变 机 理 ，ｉ ６ １ ４ Ｔ 一 Ａ — Ｖ在 冷
有关 。 目前 国外 一 些 研 究 人 员 对 魏 氏 组 织 中 微 观 织 构 的 形 成 机 理进 行 了深 入 探 讨 。早 在 １３ ９４年 ， ｕｇｒ 提 出金 属 锆 （ 钛 合 Ｂｒ ｅ 与
促进 晶界 处 片 层 相 分 别 生 长 进 入 这 两 个 Ｂ晶 粒 ， 这 两 组 ０ 且 ｃ
金 同属 一种 类 型 ） 的体 心 立 方 的 ｂｃ相 转 变 成 密 排六 方 的 ｈｐ相 ｃ ｃ 的过 程 中 遵 循 一 种 取 向 关 系 ， ｛０ １ 。 ｌ １０｝ ＜１２ 即 ００ ｝ ｌ｛ １ ， １０＞
集束的取 向相同 ， 但是生长方向呈大约 ８ 。大量的事实表面 ， ９； 当 ｛１ ｝ 面为两个相邻 的 １ １０ ３晶粒所共 有时 ， 晶界 仅相 以 ｛０ １ ００ ｝
研 究 了 双 态组 织 中微 观 织 构 的起 源 和 次 生
仅相 织 构 的 测试 方 法 ， 出 双 态 组 织 中 微 观 织 构 与 初 始 的 Ｂ 晶 指 粒 晶 界 有 直 接 关 系 ， 部 的 次 生 仅相 和 部 分 初 生 Ｏ相 存 在 一 种 全 ｔ 晶 体 附 着 关 系 ， 种 附 着 关 系 与 先 前 的 Ｂ品 粒 成 对 ｍ现 导 致 了 这
２１ 年 ３ 第 １ ０１ ９卷 １期
形核活化 能的减小 ， 的形 核尺寸减小。 相
为 了提 高 钛 合 金 产 品 的 性 能 ， 以 通 过 一 系 列 的 加 工 手 段 可
广州 化 工
・ １ ３・
平行 ， 这种变体选择机制可 以用来较精确仿真相变织构 Ｊ 。
国外 不 少 研 究人 员探 索 了 Ｂ相 向 相 转 变 的机 制 及 织 构 的
局部微观织构的形成 。
ＥＳ Ｂ Ｄ技 术 的发 展 对 钛 合 金 织 构 的 研 究 起 了 至 关 重 要 的 作 用 ， 以将 钛 合 金 特有 的 复 杂组 织 和 微 观 晶粒 取 向结 合 研 究 ， 可 以 便 更 好 地 解 释 其 微 观 组 织 和 织 构 形 成 机 理 。 常 见 的使 用 Ｅ Ｓ ＢＤ 技 术 的 研 究 方 法 有 如 下 几 种 ： １ 标 出 退 火 态 的魏 氏 组 织 中 ， （） 晶 界 相 和 晶 内 相 的集 束 同 Ｂ相 的 晶 体 学 取 向 关 系 ， 而 探 究 进
轧 和 后 续 的 退 火 Ｂ 相 呈 现 强 织 构 ， 要 为 （ 。 ４ 。 ４ 。 和 主 ０ ，０ ，５ ）
（ ８ 。４ 。４ 。 ， 该 织 构 的形 成 无 法 使 用 伯 格 斯 取 向 关 系 来 １０ ，０ ，５ ） 而
解 释 。 由 于 １ 的 形 核 对 相 变 织 构 的 形 成 有 重 要 的影 响 ， 相 ３相
品中。同其他金属一样 ， 钛合金热加工过程中形 成织构 ， 进而影响材料 的使 用性能。 由于钛合 金存 在两相特性 ， 其织构 问题尤其复 杂 。 目前 随 着 检测 设 备 的不 断 发 展 ， 内外 钛 合金 织 构 的研 究也 得 到 了很 大 的进 步 。 国
关键 词 ： 钛合金； 相变； 变形； 织构
图 １ Ｂ 相 变 中的 伯 格 斯取 向关 系 … ／
Ｆｉ． Ｂ ｏ Ｔ ａ ｓ ｒ ｔ ｎ ａ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｒ ｅ ｓｒ ｌ ｔ ｎ ｈｐ［ ｇ１ ／ 【 ｒ ｎ ｆ ｍａｉ ｃ ｏ ｄ ｎ ｏ Ｂｕ ｇ ｒ ｅａ ｉ ｓ ｉ ｏ ｏ ｏ
形等因素的影响 ， 而其又 决定钛合 金产 品的使用 性能 ， 因此 ， 在
ｌ＜１１＞ 这种关系决定 了相 变过程 中晶界 和晶 内片层 相 ｌ １ ， 从 ８相 中析 出时形成的特殊的晶体学取 向关系 ， 如图 １ 所示。
优异等 ， 因此应用于其他合 金综 合性能不 能满足 的产 品中 。 钛在 不 同 的温 度 范 围 内 ， 晶成 不 同 的 晶 体 结 构 ， 着 温 度 的 变 结 随 化， 会发生同素异晶转变。低温时 ， 纯钛和部分钛合 金的晶体结 构为 密 排 六 方 结 构 （ｃ ） 称 为 ０ 相 ， 温 时 ， 体 心 立 方 结 构 ｈｐ ， ５ 高 为
・
３・ Ｏ
广州 化工
２１ 年 ３ ０ １ ９卷第 １ １期
钛 合 金 织 构 国 内外 研 究 现 状
张 慧儒
（ 南理 工 大学 ，广 东 广 州 ５ ０４ ） 华 １ ６ ０
摘 要 ： 钛合金的突出特点包括比强度高， 高温性能好， 抗腐蚀性能优异， 密度小等。因此， 常常应用于其它金属不能满足的产
ｔ ａ ｔ ｅ ｔｌｃ ｎ ｏ ｅ ｕ ｅ ｎ．Ｔｅ ｔ ｒ ｈ ｔｏ ｈ ｒｍｅａ ａ ｎ ｔｂ ｓ ｄ ｉ ｘ ｕ ｅ，ｉ ｆ ｎ ｉ ｇ ｏ ｃ ａ ｉａ ｒｐｅｔ ｎ ｕｅ ｃｎ ｎ ｍｅ ｈ ｎ ｃ ｌｐ ｏ ｒｙ，ｗａ ｅ ｅ ｏ ｅ ｕ ｉ ｇ ｔｅ ｏ —ｍｅ ｈ ｎｉ ｌ ｓｄ ｖ ｌｐ ｄ ｄ ｒｎ ｈ ｒ ｍ ｃａ —
转 变 为 Ｂ相 的 相 变 机 制 与 早 先 存 在 的 ｐ品 核 的 生 长 有 直 接 关
系 。 Ｇ ｙ和 Ｈ ｍ ｅｔ ” ｅ ｕ ｂｒ等 也 利 用 Ｅ Ｓ Ｂ Ｄ技 术 基 丁相 变 过 程 中 的 变体 选 择 更 加 系 统 地 解 释 了 １ 向 相 转 变 过程 中 的 织 构 遗 ３相 传性 。 Ｇａｉｃ等 ｌｖ ｉ ｃ
Ｓ ｕ ｙ Ｓ ｔ ａ ｉ ｎ ｏ ｔ ｎ ｕ ｌｙ ｘ ｕ ｅ ａ ｏ ｅａ ｄ ｔ ｄ ｉｕ ｔｏ ｆＴｉａ ｉ ｍ Ａｌｏ ｓＴｅ ｔ ｒ ｔＨ ｍ ｎ Ａｂｒ ａ ｏ ｄ
ＺＨＡ ＮＧ ｉ— ｒ Ｈｕ ／ ． ｔ
（ ｏｔ ｈｎ ｎｖｒ ｔ ｏ ｅｈ ｏｏｙ Ｇ ａｇｏ ｇＧ ａ ｇｈｕ５ ４ Ｃ ｉａ ＳｕｈＣ ｉａＵ ｉｅ ｉ ｆ ｃｎ ｌ ， ｕ ｎ ｄｎ ｕｎ ｚｏ ６０， ｈｎ ） ｓｙ Ｔ ｇ １ ０
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分 为 以下 四种 ： 钛 合 金 ， ０钛 合 金 ， 十ｐ钛 合 金 ， 合 金 ， ５ ０ 近５ ｐ钛 且 这 四种 合金 的产 生 均 与 添加 的合 金 元 素有 关 。 钛 合 金 的织 构 的形 成 和演 变 主 要 受 到 相 变 ， 结 晶 ， 热 变 再 和
生 产 和加 工 过 程 中 ， 须 考 虑 织 构 的 存 在 。本 文 中总 结 了 国 内 必 外 钛 合金 织 构 的形 成 和演 变 的研 究 进 展 。
随着 电 子 背 散 射 衍 射 技 术 （ Ｂ Ｄ 技 术 ） 发 展 ， ｈｔ — ＥＳ 的 Ｂａａ ｔ ｃａｙａ等 。 基 于 这 种 特 殊 关 系 研 究 了 两 相 钛 合 金 魏 氏 组 织 ｈｒ ｙ （ ２ａ ） 图 （ ） 中晶 界 相 和 晶 内集 束 相 的晶 体 学 和几 何 关 系 ， 并 较 系 统地 解 释 其 形 成机 理 。他 们指 出 ， 同 一 Ｂ 晶粒 内部 ， 不 在 呈 同的 几何 方 向的 ｄ集束 之 间 ， 能 有 非 常 相 近 的 晶 体 学 取 向关 可
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使得其微观 组织 变得 均 匀 ， 是难 以 均匀 化其 局 部取 向分 布 。 但 钛 合 金 的双 态 组 织 主要 是 由初 生 等 轴 的 ｄ晶 粒 和 次 生 的 片 层 相 与 Ｂ相相间存在 的一种组织 ， 是钛合金 典型组织 的一种 ， 图 如 ２ ｂ 所 示 。双 态 组 织 中存 在 局 部 区域 强 织 构 ， 之 为 “ 域 ” 常 （） 称 广 ， 常 现 在 半 成 品 中 和 锻 造 盘 件 中 ， 于 这 种 局 部 强 织 构 的 存 由 在 ， 能 在 塑 性 变 形 过 程 中形 成 局 部 裂 纹 ， 了提 高 钛 合 金 的 疲 可 为 劳性 能 ， 免 这 种 “ 域 ” 形 成 非 常 重 要 ， 此 “ 域 ” 避 广 的 因 广 的形 成 机
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作 者简 介 ： 慧儒 （９ ６一）女 ， 究 生 ， 要从 事 金 属 材料 塑 性 变 形 方 面 的研 究 。Ｅ—ｍ ｉ ｚｒ６７ ８ １３ ｃｍ 张 １８ ， 研 主 ａｌ ｈ８０ ０ ＠ ６ ．ｏ ：
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促进 晶界 处 片 层 相 分 别 生 长 进 入 这 两 个 Ｂ晶 粒 ， 这 两 组 ０ 且 ｃ
金 同属 一种 类 型 ） 的体 心 立 方 的 ｂｃ相 转 变 成 密 排六 方 的 ｈｐ相 ｃ ｃ 的过 程 中 遵 循 一 种 取 向 关 系 ， ｛０ １ 。 ｌ １０｝ ＜１２ 即 ００ ｝ ｌ｛ １ ， １０＞
集束的取 向相同 ， 但是生长方向呈大约 ８ 。大量的事实表面 ， ９； 当 ｛１ ｝ 面为两个相邻 的 １ １０ ３晶粒所共 有时 ， 晶界 仅相 以 ｛０ １ ００ ｝
研 究 了 双 态组 织 中微 观 织 构 的起 源 和 次 生
仅相 织 构 的 测试 方 法 ， 出 双 态 组 织 中 微 观 织 构 与 初 始 的 Ｂ 晶 指 粒 晶 界 有 直 接 关 系 ， 部 的 次 生 仅相 和 部 分 初 生 Ｏ相 存 在 一 种 全 ｔ 晶 体 附 着 关 系 ， 种 附 着 关 系 与 先 前 的 Ｂ品 粒 成 对 ｍ现 导 致 了 这
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局部微观织构的形成 。
ＥＳ Ｂ Ｄ技 术 的发 展 对 钛 合 金 织 构 的 研 究 起 了 至 关 重 要 的 作 用 ， 以将 钛 合 金 特有 的 复 杂组 织 和 微 观 晶粒 取 向结 合 研 究 ， 可 以 便 更 好 地 解 释 其 微 观 组 织 和 织 构 形 成 机 理 。 常 见 的使 用 Ｅ Ｓ ＢＤ 技 术 的 研 究 方 法 有 如 下 几 种 ： １ 标 出 退 火 态 的魏 氏 组 织 中 ， （） 晶 界 相 和 晶 内 相 的集 束 同 Ｂ相 的 晶 体 学 取 向 关 系 ， 而 探 究 进
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解 释 。 由 于 １ 的 形 核 对 相 变 织 构 的 形 成 有 重 要 的影 响 ， 相 ３相
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关键 词 ： 钛合金； 相变； 变形； 织构
图 １ Ｂ 相 变 中的 伯 格 斯取 向关 系 … ／
Ｆｉ． Ｂ ｏ Ｔ ａ ｓ ｒ ｔ ｎ ａ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｒ ｅ ｓｒ ｌ ｔ ｎ ｈｐ［ ｇ１ ／ 【 ｒ ｎ ｆ ｍａｉ ｃ ｏ ｄ ｎ ｏ Ｂｕ ｇ ｒ ｅａ ｉ ｓ ｉ ｏ ｏ ｏ
形等因素的影响 ， 而其又 决定钛合 金产 品的使用 性能 ， 因此 ， 在
ｌ＜１１＞ 这种关系决定 了相 变过程 中晶界 和晶 内片层 相 ｌ １ ， 从 ８相 中析 出时形成的特殊的晶体学取 向关系 ， 如图 １ 所示。
优异等 ， 因此应用于其他合 金综 合性能不 能满足 的产 品中 。 钛在 不 同 的温 度 范 围 内 ， 晶成 不 同 的 晶 体 结 构 ， 着 温 度 的 变 结 随 化， 会发生同素异晶转变。低温时 ， 纯钛和部分钛合 金的晶体结 构为 密 排 六 方 结 构 （ｃ ） 称 为 ０ 相 ， 温 时 ， 体 心 立 方 结 构 ｈｐ ， ５ 高 为
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广州 化工
２１ 年 ３ ０ １ ９卷第 １ １期
钛 合 金 织 构 国 内外 研 究 现 状
张 慧儒
（ 南理 工 大学 ，广 东 广 州 ５ ０４ ） 华 １ ６ ０
摘 要 ： 钛合金的突出特点包括比强度高， 高温性能好， 抗腐蚀性能优异， 密度小等。因此， 常常应用于其它金属不能满足的产
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转 变 为 Ｂ相 的 相 变 机 制 与 早 先 存 在 的 ｐ品 核 的 生 长 有 直 接 关
系 。 Ｇ ｙ和 Ｈ ｍ ｅｔ ” ｅ ｕ ｂｒ等 也 利 用 Ｅ Ｓ Ｂ Ｄ技 术 基 丁相 变 过 程 中 的 变体 选 择 更 加 系 统 地 解 释 了 １ 向 相 转 变 过程 中 的 织 构 遗 ３相 传性 。 Ｇａｉｃ等 ｌｖ ｉ ｃ
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