α＋β钛合金微观组织对强韧性的影响概述.pdf

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1、第41卷第7期稀有金属材料与工程Vo1．41，NO．72012年7月RAREMETALMATERIAISANDENG1NEERINGJuly2012钛合金微观组织对强韧性的影响概述邵晖，-，赵永庆2曾卫东，葛鹏2，杨义2(1．西北工业大学凝固技术国家重点实验室，陕西西安710072)(2．西北有色金属研究院，陕西西安710016)摘要：+钛合金的微观组织对强度和断裂韧性有重要影响。本文概述了Ti-6A1-4V、Ti一62222s、Ti-6A1-2Sn一4Zr-6Mo等钛合金的拉伸性能、断裂韧性与组织特征参数的定性和定量关系。同时指出组织参

2、数定量化、神经网络和有限元技术的综合利用可以有效预测组织和性能的关系。关键词：强度；断裂韧性；组织；a+p钛合金中图法分类号：TG146．23文献标识码：A文章编号：1002-185X(2012)07-1313-04钛合金具有组织多样性的显著特点，表现在组织换式和间隙式固溶强化、晶粒度效应外，型钛合中各种相的形态、体积分数和尺寸的变化范围广，因金强度和断裂韧性还来源于第二相效应、有序相、时此可以通过调整显微组织在一定程度上改变力学性效强化和晶体学织构。能，这一直是国内外学者的研究内容。Yoshikuni[IJ和1．1等轴组织及双态组织对强

3、韧性的影响Ninomi[1等综合阐述了微观组织对钛合金强韧性的定钛合金中，通过合金化或热处理调整合金中性影响。美国学者J．P．Hirth等[31用一系列Ti．Mo两相相的含量、形貌和尺寸可以改变合金的强韧性。文献钛合金的临界应力强度因子和拉伸性能数据对13种[5]认为，初生相体积分数和颗粒／面比率决定了已有强度和韧性的关系模型进行验证，文献认为Ti．6A1．4V和Ti一6Al一2Sn．4Zr．6Mo合金两相区加工后coccro2。是最适用的关系，但是并没有详细讨论组织的断裂形貌。文献[6】则认为，通过热处理来控制参数对强度和韧性的影响。加

4、拿大学者N．L_Ti一6A1．4v合金仅相和相的体积分数和形貌，可以得Richards[】概述了7种断裂韧性模型，讨论了组织参数到良好的综合性能(见表1)，例如退火条件下合金的对塑性区及对断裂韧性的影响，指出合金韧性由钛合抗拉强度大约为900MPa，而固溶及时效后的抗拉强金的模量及强度、真应变、加工硬化系数和组织参数度可以达到1200MPa。共同决定。文献[7】认为，在Ti一6A1．2Sn．4Zr．6Mo合金中，通本文主要概述了在合金成分一定的条件下，显微过锻造或热处理工艺得到大约10％等轴相以及基体组织对强度和断裂韧性的定性、定量影响，

5、以期寻求相中含有较厚次生口相双态组织可以使拉伸性能和断合适的方法来研究两相合金的强度及韧性机理以及二裂韧性得到优化配合。除了相形貌对性能的影响外，者之间内在的关系。等轴。[相取向也影响着拉伸性能。在低温(293K1拉伸的条件下，Ti．6AI．4V合金等轴组织的相沿(101)晶1组织对强韧性的定性影响面的取向变差，这将会导致裂纹沿着(101)面持续扩展。【十钛合金与0[合金、合金比较，其力学性能的阻力变大，钛合金抵抗断裂的能力提高、抗拉强度与组织的关系较敏感，特别是在合金中加入铝和稳增加、塑性下降】。对强韧性机制深入研究表明，在定剂时，这种

6、关系还会进一步加强。在钛合金中，等具有等轴及双态组织的Ti一5．225A1．5．5V-0．9Fe一0．5Cu轴组织往往具有高的塑性和疲劳强度，并易于超塑性合金拉伸试验和断裂韧性试验中，空洞在等轴。【和时变形。片状组织则有利于提高韧性。而双态组织综合效界面形核和长大，等轴仅之间的距离、晶粒大小了片状和等轴组织的优点，具有优良的综合性能。己控制空洞扩展速率【9】，从而影响合金的强度和断裂韧有研究表明，对于同一类型组织，除了外界环境、置性。文献[10]研究表明，等轴组织的断裂韧性与单位收稿日期：2011一O7．08基金项目：国家重点基础研究发展

7、计划(“973”计划)项目(2007CB613805)作者简介：邵晖，男，1983年生，博士生，西北工业大学材料学院，陕西西安710072，E—mail：shaohui一2003@163．corn；通讯作者：赵永庆，教授，电话：029—86266577，E—mail：trc@c-nin．com·1314·稀有金属材料与工程第41卷体积晶界面积及等轴相尺寸呈线性关系。小时晶界相对断裂韧性的影响较大，反之，断裂韧1．2魏氏组织及网篮组织对强韧性的影响性不受晶界。c相的影响。可见，晶界a相对强韧性有1．2．1晶粒及晶内。[相对强韧性的影响重要影

8、响。片层组织的特征参数包括晶粒的大小、晶内条对Ti．5．25AI一5．5V．0．9Fe．0．5Cu合金魏氏组织的状相厚度及丛域尺寸，特别是丛域尺寸由冷却强韧性研究发现，界面空洞的形成位置主要在