近β 钛合金压缩变形行为研究

郭薇译自《Materials and Design》

亚稳态β 钛合金可以通过位错滑移形成孪晶及应力诱发马氏体相变来发生形变。当马氏体相变的温度低于室温时，β 相可以被应力诱导转化为密排六方α'相或正交α″马氏体相，影响钛合金的力学性能。澳大利亚学者将热轧得到的近β 钛合金(Ti-25Nb-2.9Mo-3Zr-2Sn)圆棒在820 ℃固溶1 h 空冷后，加工成φ5 mm×6 mm 及φ6 mm ×7 mm 的试样，分别进行应变速率为10-3s-1的准静态压缩实验及应变速率为103s-1的动态单轴压缩实验。显微组织观察表明，不同应变速率压缩的试样中均存在β 相、α″马氏体相及绝热剪切带，α″马氏体相中含有细小的孪晶区域，在103s-1应变速率下α″马氏体相含量较高。硬度检测表明，β 相基体的硬度高于因应力产生的α″马氏体相的硬度，绝热剪切带的硬度明显低于β 相及α″马氏体相的硬度，且β 相及α″马氏体相的硬度与压缩应变速率无关。高应变速率下的流变应力比低应变速率下的稍低，可能是因为在高应变速率下压缩的试样中含有较多的α″马氏体相，另外高应变速率压缩下的绝热剪切带产生的高温可能会产生再结晶，使得基体软化，导致了流变应力降低。压缩断口形貌分析发现，在10-3s-1的应变速率下，断口表面存在位错滑移带，韧窝直径为1 ～2 μm;在103s-1的应变速率下，韧窝较细长，直径约10 μm，断口较低应变速率下的更为粗糙，且韧窝分布更为均匀。研究表明，与其他钛合金不同，Ti-25Nb-2.9Mo-3Zr-2Sn 合金在不同应变速率下的加工硬化现象均不明显。