一種新型多元素β鈦合金，具有高屈服強(qiáng)度，表現(xiàn)出轉(zhuǎn)變和孿生誘發(fā)的塑性效應(yīng)

Beta鈦合金由于其在航空航天，汽車和醫(yī)療行業(yè)的廣泛應(yīng)用而成為Ti合金的重要類別。在這些合金的變形過程中可能會(huì)發(fā)生位錯(cuò)滑移，機(jī)械孿晶和應(yīng)力誘發(fā)馬氏體（SIM）形成等幾種形變機(jī)制，形成各種寬廣的機(jī)械性能。

在本研究中，使用d電子方法設(shè)計(jì)了一種新的多元素β鈦合金，該方法具有增強(qiáng)的固溶強(qiáng)化（高屈服強(qiáng)度）并同時(shí)表現(xiàn)出形變誘導(dǎo)奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變效應(yīng)和孿生誘發(fā)塑性鋼效應(yīng)，導(dǎo)致強(qiáng)度/延性組合增強(qiáng)。早期的研究表明，Md=Room Temperature（RT）曲 線可以在Bo?Md圖上畫出，表明合金的位置可以同時(shí)顯示形變誘導(dǎo)奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變效應(yīng)和孿生誘發(fā)塑性鋼效應(yīng)（文中Fig.1）。

Md是最低溫度，在該溫度以上β是穩(wěn)定的并且不會(huì)通過變形轉(zhuǎn)變成馬氏體。因此，Md=RT曲線周圍的區(qū)域應(yīng)該是形變誘導(dǎo)奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變效應(yīng)和孿生誘發(fā)塑性鋼效應(yīng)合金的理想位置。就此而言，從商業(yè)Ti?5553合金即Ti?5Al?5Mo?5V?3Cr（所有含量均以wt%計(jì)）的組成開始，合金化載體VA1，VMo，VV和VCr的線性組合為以這樣的方式進(jìn)行選擇，即最終組成位于穩(wěn)定圖上靠近Md=RT曲線的位置（Fig.1a）。最后，選擇具有電子參數(shù)Md=2.356和Bo=2.778的合金Ti?3Al?5Mo?7V?3Cr（編碼為Ti?3573）作為適合顯示形變誘導(dǎo)奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變效應(yīng)和孿生誘發(fā)塑性鋼效應(yīng)的組合物。測(cè)定拉伸性能并檢測(cè)合金變形樣品的微觀結(jié)構(gòu)演變，以驗(yàn)證通過d電子方法進(jìn)行的預(yù)測(cè)，材料性能見文中Fig 2。

Fig.1.The designed Ti-3573 alloy.(a)The d-electron alloy design map showing the position of Ti-3573,along with Ti-5553 and Ti-12Mo,(b)EBSD inverse pole figure map of the alloy annealed at 900°C for 5 min after 70%cold rolling and(c)SAED pattern along[110]β zone axis corresponding to(b).

Fig.2.(a)True stress-true strain curves of the Ti-3573 and Ti-5553 alloys and(b)the corresponding strain hardening rates