钛合金相变知识(整理)

钛合金的固体相变（整理版）钛的主要相及其结构(hcp)晶格结构存在，称之为α钛。hcp1-1a=0.295nm，c=0.468nmc/a=1.587hcpc/a1.663，(0001)是称为底面(basalplane)，为密排面；(1010)称为棱柱面，(1011)称为棱锥面；a1、a2a3882.5晶格结构，称之为β钛。bcc1-1为密排面，密排方向为a=0.332nm。图1-1 α钛和β钛的原子结构示意图钛合金两相间的具体的转变温度会受间隙和置换元素含量的强烈影响所以钛合金元素被分为α 稳定元素、中性元素和β 稳定元素，如图所示：α稳定元素提高α/βAlC、N、Oα稳定元素，这些元素含量越多，则钛合金的等属于中性元素，因为它们含量很低时略微降低α/β相变温度，当们含量增加时，又会提高α/β相变温度。β稳定元素能够降低钛的同素异型转变温度，扩大β相区并增加βHβ稳定元素又分为β同晶元素和β所产生的二元相图的细节。钛合金的相变:淬火过金属材料的热处理可以归纳为三大类:+,固溶+时效；第三类，淬火+时效。对于这三类热处理，它们的基础理论都是相同急冷过程中发生同素异构转变的就称为淬火,而只发生过饱和固溶的就称为固回火和时效的区别就在于回火的结果使合金的硬度时效则使合金的硬度和强度升高,塑性和韧性降是发生在热处理的过程中，固态相变是热处理的实质在冷却过程中，根据冷却速度的不同，发生的主要相变有β→α′β→αβ→ω(althermal)，β→α。α′（αprime/hexagonalmartensite）相变为马氏体相变中的一种，是在快速冷{334}和{344}型，与βBurgers关系(0001)α′与体心立方平行，六方晶胞的[1210]α′方向平行于[111]βαβ稳定元素α＋ββα＋β/βα′nm，c＝0.4675nm，c/a=1.596。α″(αdoubleprime/orthorhombicmartensite)β相以非扩散转变形成的过β2α″相的[100]α″，[010]α″和[001]α″β的晶胞[100]β，[011]β和[011]β相对应。Bagaryatskiy曾计算斜方马氏体的晶胞尺寸Ti15a=0.301nmb=0.496nmc=0.466nm。在β＋β合金，由β相区或接近α＋β/β相变点高温淬火可以生成α″。ω(althermal)ωβ合金元素成分范围达到某一临界值时（大致同室温下能保留β相的成分极限相近β相区淬火可以形成ω(althermalω相结构尚存在一定争议，现普遍认为它是密排六方结构α3类相变不同的是它相变过程中的同素异构转变是通过原子扩散进行的，重要的共析元素及相应的化合物钛合金中，根据共析性质的不同，共析元素的作用也不同。对于慢共析元素（Mn，Fe，Cr等，在一般的加工和热处理过程中不能产生中间相，它们主要ββ（Cu，Si等）主要是以沉淀强化为主，在冷却和时效过程中形成细小弥散的中间相强化合金。AlTi-AlTi3Al（α2）及其他α2钛合金中一个极为重要的有序相。作为间隙型共析元素，Si2070年代，SeagleSi元素对抗蠕变性能的独特作用后，SiSi，主要应用的就是Si元素的抗蠕变作用。含Si高温钛合金中的硅化物主要有两种：S1S2。当其他合金元素加入，根据合金类型的不同，将在S1S2TiSiS1S2Ti-SiZr元素后,在不同的处理条件下，会形成(TiZr)5Si3和(TiZr)6Si3ZrS2SnSnSi形成(Ti,Zr)6(Sn,Si)3Ti-Al-SiTi3(Al,Si)Ti5(Al,Si)3SiCu元素属于β稳定元素，在钛合金是快共析元素，形成的化合物主要有Cu元素的快共析性质及在α还有一个重要性质，就是低熔点性，其在990可以熔化，根据这一性质，有人设计了阻燃剂合金。CrββCrCr22

是一个有序相，在一般的钛合金加工和热处理过程中都不2TiCrCr222

有序相，往往对合金产生极为不利的影响，强烈降低合金的塑性，所以在钛合金中应该控制Cr元素的含量。HHβ-Tiα-Ti中的溶解度随温度降低而急剧2下降，当合金冷却到室温时，析出脆性氢化物TiH2

，使合金变脆，这就是所谓α-Ti在应力作用下，促进氢化物析出，由此导致的脆性叫应力感生氢化物氢脆。此外，溶解在晶格中的氢原子，在应力作用下，经过一定时间0.015%钛合金相变的研究方法XXX射线源，它是高速运动的电子经磁场偏转加速而产生的磁韧致辐射，其中波长在XXX射线原位相变分析法示意图。结论：wα参考文献：辛社伟,赵永庆,曾卫东等.钛合金固态相变的归纳与讨论(Ⅰ)——[J].钛工业进展,2007,24(5):23-28.辛社伟,赵永庆,曾卫东等.钛合金固态相变的归纳与讨论(Ⅱ)——转变[J].钛工业进展,2008,25(1):40-44.辛社伟,赵永庆,曾卫东等.钛合金固态相变的归纳与讨论(Ⅲ)——[J].钛工业进展,2008,25(3):26-33.辛社伟,赵永庆.钛合金固态相变的归纳与讨论(Ⅳ)——钛合金热处理的归类[J].钛工业进展,2009,