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钛及钛合金的相变软化行为

2018-07-02相敏

钛工业进展 2018年2期
关键词:驱动力铁素体奥氏体

20世纪80年代,Yada等人对传统钢在Ae3温度以上进行挤压和轧制试验时,首次提出了奥氏体向铁素体发生动态相变的观点。经过20多年的发展,钢动态相变的驱动力被证实来源于相变软化——高流变应力的奥氏体转变成低流变应力的铁素体。这种变形诱导相变发生的现象在钛合金中也有存在,但对该现象目前没有一个明确的解释。为此,对3种钛及钛合金的变形行为进行了深入研究,对产生变形诱导相变现象的原因进行解释。

首先在Koike等人对Ti-5.5Al-1.5Fe合金研究的基础上,对数据进行进一步处理,以β相近似屈服强度和α相在ε=0.3时的流变应力为纵坐标,以绝对温度的倒数为横坐标重新绘图,构建数据模型。采用该模型估算出927 ℃下的β相转变驱动力为38 MPa(即403 J/mol),827 ℃下为46 MPa(488 J/mol)。这与Koike等人计算的结果非常接近。

最后在Xu等人对商业纯钛研究的基础上,采用研究Ti-5.5Al-1.5Fe合金时所构建的理论模型,将发生动态相变的数据以流变应力和绝对温度倒数的形式重新绘图。通过该模型估算出,在900 ℃下,分别采用3.6、10、30、40 mm/min(初始应变速率0.004、0.01、0.03、0.04 s-1)的恒定加载速率,硬化相α转变成软化相β所需的驱动力分别为307、403、466、583 J/mol。

在变形过程中,钛的不稳定相是低温α相,而钢的不稳定相是高温γ相。这些都是密排相,在给定温度下具有比取代它们的BCC相更高的流变应力。因此,相变软化在这2种合金体系有着相反的作用:变形降低了钛合金的相变温度,而提高了钢的相变温度。

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