双态组织近α 钛合金锻件的织构和组织演变

黄张洪摘译自《Acta Materialia》

近α 钛合金铸坯通常含有许多宏观特征区域，比如与周围组织形貌有明显区别的较大区域微观织构，这些微观织构往往会影响材料的静态疲劳性能。法国学者研究了α/β 锻造成形对航空组件中微观织构形成的影响。IMI834(Ti-5.8Al-4.0Sn-3.5Zn-0.7Nb-0.5Mo-0.35Si-0.06C)钛合金锻坯在α/β 温度区间经镦粗成形得到外径为450 mm 的盘件，经热处理以及表面加工后沿纵向取样进行分析。通过电子背散射衍射(EBSD)技术观察IMI834 钛合金锻造盘件的组织和织构变化。通过对EBSD 数据进行分析处理来分辨αp和αs位向，从而计算出原始β 位向。在整个钛合金盘件上观察到αp和αs位向的微观织构有显著差异。在锻件变形死区，依然能够观察到和锻造坯料相似的宏观特征区域组织形貌。然而，压缩试验发现，从变形死区到剧烈变形区，这种宏观特征区域逐渐减弱甚至消失。通过组织观察和分析发现，α/β 锻造成形的IMI834 钛合金盘件中，局部α织构的位向分布差异极大。盘件变形死区中存在和铸造坯料相近的宏观特征区域。这些宏观特征区域经过压缩变形后，在剧烈变形区逐渐减弱甚至消失。一个重要的发现是，α/β 区锻造变形过程的重排甚至打破了遗传自锻坯的宏观特征区域组织。尤其是垂直于坯料方向的压缩应变对打破宏观特征区域是十分有效的，但这对于变形死区效果并不明显。EBSD 分析结果表明，αp的位向分布在宏观特征区域之间有较大差异，这些异质α 位向分布会因为αs条的作用而增强。产生这种现象的原因主要有两点:①αp和原始β 符合相同伯格斯矢量位向关系(允许环绕在αp晶粒周边的αs优先生长);②较低的冷却速率。相比而言，无序的α 位向分布可以通过两种方式获得，一种方式是改变压缩应变状态，使αp/β的伯格斯矢量位向关系不稳定，从而避免αs/αp位向交叉;另一种方式是增大冷却速率。