钛合金Beta→Alpha相变的取向变量选择研究

Beta→Alpha(β→α)转变是钛合金中最基本和最重要的一种相变，两相之间存在严格的Burgers取向关系，即(0001)α//{110}β和<11-20>α//<111>β，这种关系决定了在同一个β晶粒内可能出现12个α相取向变量。在各种类型的钛合金中，均会由于存在取向变量选择，只有少数取向的α相能够出现的现象，对拉伸、疲劳、断裂韧性等重要力学性能有强烈负面影响，这已经引起国际钛合金界的关注。目前仍然无法有效控制取向变量选择的发生，其重要原因是对取向变量选择的机理和主要影响因素的控制仍缺乏深层次的认识。本项目通过研究影响取向变量选择的关键因素在热处理时的变化规律，进而揭示其可控性，在此基础上探索对β→α转变时取向变量选择的控制。本项目研究将进一步促进我国钛合金相变晶体学的基础研究发展，同时对加深取向变量选择机理的认识、进一步提高钛合金的性能也具有重要的学术价值。

β→α转变是钛合金中最基本和最重要的一种相变，两相之间存在严格的Burgers取向关系，即(0001)α//{110}β和<11-20>α//<111>β，这种关系决定了在一个β晶粒内可能会出现12个α相变体。在各种类型的钛合金中，均会出现在一个β晶粒内只有少数几个取向的α相能够存在的现象，即发生变体选择，其对强度、塑性、疲劳等力学性能的负面影响逐步被关注，抑制其发生将是进一步提高钛合金性能的潜在方法之一。本项目通过研究影响取向变量选择的关键因素在热处理时的演化规律，进而揭示其可控性，在此基础上探索对β→α转变时取向变量选择的控制。本项目研究将进一步促进我国钛合金相变晶体学的基础研究发展，同时对加深取向变量选择机理的认识、进一步提高钛合金的性能也具有重要的学术价值。本项目取得了以下重要结果：1）首次发现体心立方钛合金中的“折尺状”孪生，建立了生长模型并提出了形成条件；2）首次研究了体心立方钛合金中{332}<113>孪晶在热处理过程中的退孪生行为；3）首次研究了体心立方钛合金中“穿晶界”孪生的机制和条件；4）首次发现了孪晶的合并长大机制，提出并建立了孪晶合并长大模型；5）首次采用原位加热TEM研究了钛合金中α→β相变，观察到β在α中的形核和长大过程，并研究了在α孪晶中析出的β的取向特征。