鈦合金相變及表征方法（課堂PPT）

1、1896192019872006鈦合金的相變與表征方法鈦合金的相變與表征方法羅明生羅明生 4月月27日日2一、鈦合金的分類一、鈦合金的分類圖圖 1 1： TA1TA1板材板材650650/h/h退火狀態(tài)：退火狀態(tài)：等軸等軸+少量晶間少量晶間圖圖 2 2： TC4800TC4800退火狀態(tài)：退火狀態(tài)：白色等軸白色等軸+灰色晶間灰色晶間圖圖 3 3：Ti40Ti40合金合金850850退火組織退火組織等軸等軸組織組織 3二、鈦合金的相變與組織二、鈦合金的相變與組織1、同素異晶轉(zhuǎn)變2、馬氏體相變3、熱處理典型組織片層組織網(wǎng)籃組織雙態(tài)組織等軸組織41 1、同素異晶轉(zhuǎn)變、同素異晶轉(zhuǎn)變-Ti 密排六方密排

2、六方-Ti 體心六方體心六方 + T i A lT i A l + T iA lT iA l + T iA l2 + T i A l + T iA l + L + T iA lT iA l + LT iA l + T iA l + 27 0 09 0 01 1 0 01 3 0 01 5 0 0T e m p e ra tu re , C23T iA l + T iA l23T iA l + T iA l3T iA l + A l3T iA l + A lA llo tro p ic p h a s e c h a n g e fo r T iA l3L + 3 + T iA l3T iA l

3、 + L1 7 0 0純鈦純鈦882晶格常數(shù)晶格常數(shù)a=0.3306nm，b/a=0.87,滑移系：滑移系：12個個晶格常數(shù)晶格常數(shù)a=0.29511nm，c=0.468,滑移系：滑移系：3個個52 2、馬氏體相變、馬氏體相變馬氏體相變：在快速冷卻的過程中，馬氏體相變：在快速冷卻的過程中， 相轉(zhuǎn)化成相轉(zhuǎn)化成 相的過程中相的過程中來不及進(jìn)行，來不及進(jìn)行， 相轉(zhuǎn)變成與母相成分相同、晶體結(jié)構(gòu)不同的相轉(zhuǎn)變成與母相成分相同、晶體結(jié)構(gòu)不同的過飽和固溶體。過飽和固溶體。圖二：馬氏體切變形成過程圖二：馬氏體切變形成過程圖一：淬火組織與組成關(guān)系圖一：淬火組織與組成關(guān)系馬氏體特點：馬氏體特點：1、無擴散型相變，只

4、發(fā)生晶格重構(gòu)、無擴散型相變，只發(fā)生晶格重構(gòu)2、轉(zhuǎn)變無孕育期，轉(zhuǎn)變速度極快、轉(zhuǎn)變無孕育期，轉(zhuǎn)變速度極快3、轉(zhuǎn)變阻力大，需要較大的過冷度、轉(zhuǎn)變阻力大，需要較大的過冷度4、晶格與母相有嚴(yán)格的取向關(guān)系、晶格與母相有嚴(yán)格的取向關(guān)系6馬氏體類型與形態(tài)馬氏體類型與形態(tài)兩種形態(tài)兩種形態(tài)常見的類型：常見的類型：78片層組織（魏氏組織）片層組織（魏氏組織）層片組織層片組織9網(wǎng)籃組織網(wǎng)籃組織網(wǎng)網(wǎng)籃籃組組織織10雙態(tài)組織雙態(tài)組織雙態(tài)組織雙態(tài)組織11等軸組織等軸組織等軸組織等軸組織12總結(jié)總結(jié)鈦合金性能與組織的關(guān)系鈦合金性能與組織的關(guān)系性能性能魏氏組魏氏組織織網(wǎng)籃組網(wǎng)籃組織織雙態(tài)組織等軸組等軸組織織拉伸強拉伸強度度高高

5、較高較高較高較高稍低稍低拉伸塑拉伸塑性性低低良良好好優(yōu)優(yōu)沖擊韌沖擊韌性性低低優(yōu)優(yōu)好好較好較好疲勞強疲勞強度度低低較好較好好好有有斷裂韌斷裂韌性性高高較好較好較好較好低低13三、鈦合金的表征方法三、鈦合金的表征方法1、微觀組組織分析：光學(xué)電子顯微鏡（OM）、掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）2、物相類型分析：X射線衍射電子衍射14電鏡類型電鏡類型類型探測介質(zhì)分辨率穿透能力光學(xué)顯微鏡Optical Microscopy可見光200 nm 表面 /內(nèi)部 (透明物體)掃描電子顯微鏡Scanning Electron Microscopy (SEM)電子1 nm表面透射電子顯微鏡Transmission Electron Microscopy (TEM)電子0.05 nm內(nèi)部聚焦離子束Focused Ion Beam (FIB)離子10 nm表面掃描隧道顯微鏡Scanning Tunneling Microscopy (STM)懸臂梁探針0.1 nm表面原子力顯微鏡Atomic Force Microscopy (AFM)懸臂梁探針0.1 nm表面15掃描電子顯微鏡（掃描電子顯微鏡（SEMSEM）1入射電子和原子核碰撞彈性非彈性背散射2入射電子和核外電子碰撞伴生價電子