雙態組織近α 鈦合金鍛件的織構和組織演變

黃張洪摘譯自《Acta Materialia》

近α 鈦合金鑄坯通常含有許多宏觀特征區域，比如與周圍組織形貌有明顯區別的較大區域微觀織構，這些微觀織構往往會影響材料的靜態疲勞性能。法國學者研究了α/β 鍛造成形對航空組件中微觀織構形成的影響。IMI834(Ti-5.8Al-4.0Sn-3.5Zn-0.7Nb-0.5Mo-0.35Si-0.06C)鈦合金鍛坯在α/β 溫度區間經鐓粗成形得到外徑為450 mm 的盤件，經熱處理以及表面加工后沿縱向取樣進行分析。通過電子背散射衍射(EBSD)技術觀察IMI834 鈦合金鍛造盤件的組織和織構變化。通過對EBSD 數據進行分析處理來分辨αp和αs位向，從而計算出原始β 位向。在整個鈦合金盤件上觀察到αp和αs位向的微觀織構有顯著差異。在鍛件變形死區，依然能夠觀察到和鍛造坯料相似的宏觀特征區域組織形貌。然而，壓縮試驗發現，從變形死區到劇烈變形區，這種宏觀特征區域逐漸減弱甚至消失。通過組織觀察和分析發現，α/β 鍛造成形的IMI834 鈦合金盤件中，局部α織構的位向分布差異極大。盤件變形死區中存在和鑄造坯料相近的宏觀特征區域。這些宏觀特征區域經過壓縮變形后，在劇烈變形區逐漸減弱甚至消失。一個重要的發現是，α/β 區鍛造變形過程的重排甚至打破了遺傳自鍛坯的宏觀特征區域組織。尤其是垂直于坯料方向的壓縮應變對打破宏觀特征區域是十分有效的，但這對于變形死區效果并不明顯。EBSD 分析結果表明，αp的位向分布在宏觀特征區域之間有較大差異，這些異質α 位向分布會因為αs條的作用而增強。產生這種現象的原因主要有兩點:①αp和原始β 符合相同伯格斯矢量位向關系(允許環繞在αp晶粒周邊的αs優先生長);②較低的冷卻速率。相比而言，無序的α 位向分布可以通過兩種方式獲得，一種方式是改變壓縮應變狀態，使αp/β的伯格斯矢量位向關系不穩定，從而避免αs/αp位向交叉;另一種方式是增大冷卻速率。