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高清金相图谱之钛及钛合金

 刘沟村图书馆 2019-01-30

法律顾问:赵建英律师

前几天咱们学习了铜及铜合金的金相相谱,今天咱们学习一下钛及钛合金。

初生α相(primary α)

从α+β相区上部加热保留下来的α相。一般初生α相多呈等轴状,而等轴状的α相几乎都是初生α相。


次生α相(secondary α)

从α+β相区上部加热,冷却和时效过程中β相分解产生的α相。一般次生α相多呈片层状,长宽比较大。


原始β晶粒(prior β grain)

最后一次进入到β相区时形成的β晶粒,这些晶粒可能会在β转变点以下的加工时变形。


转变β组织(transformed β structure)

从β转变点以上或α+β相区保温冷却过程中β相分解所形成的混合组织,通常由片状α和β交替排列组成。


集束(colonies)

β在原始β晶粒内,α片取向几乎相同的区域。不同方向的集束相互交错,构成了β转变组织。


α'相(α prime/hexagonal martensite phase)

β相以非扩散转变形成的过饱和非平衡六方晶格α相。形态为针状,长宽比高。由于其形核不依赖于位置,形成的马氏体针常常交错排布,终止于晶界。


α'相(α double prime/orthorhombic martensite phase)

由β相以非扩散转变形成的过包和非平衡斜方相,也可能是由于加工应变而引起的。一般认为α'相是β相向α'相转变的过渡相,退火时效过程中,可以发生α'相向α'相的转变。


ω(ω phase)

在β相分解过程中,通过形核长大的一种非平衡显微相,是β相向α相转变的过渡相。淬火、时效都可以形成ω相,淬火形成的是无热ω相,时效形成的是等温ω相。有资料认为,应力应变也可以引发β相向ω相的相变。ω相引起合金强度升高,塑韧性严重降低。


β'相(β' phase)

溶质富化型亚稳定β钛合金中β相通过相分离反应形成的一种浓度较低的亚稳相,此时ω相形成受到抑制,和调幅分解的主要区别在于调幅分解没有形核,而β'相的生成是通过形核长大过程实现的。


α22 phase)

在Αl、Sn等α稳定元素含量较高的条件下,形成的一种有序α相,其典型特征是长程有序。


等轴组织(equaxed structure)

由等轴状的α相+β转变组织构成,其特征是等轴α相含量超过40%。这里的“等轴α”实际是α相形态的一种统称,其具体形态包括球形、椭圆形、橄榄形、棒槌形、短棒形等多种形态。可以看出,该组织形态的命名是以特征α相的含量(α等>40%)和形态(等轴或近似等轴)为区别特征命名的,是目前钛合金应用最为广泛的组织形态之一。


双态组织(bimodal structure)

由等轴状的α相+β转变组织构成,其特征是等轴α相含量为30%左右。和等轴组织定义相似,“等轴α”实际形态包括球形、椭圆形、橄榄形、棒槌形、短棒形等多种形态。等轴组织和双态组织的唯一区别是等轴α相的含量。如果等轴α相含量较少,低于等轴组织含量范围,就可以称为双态组织。由于双态组织中,等轴α相、β转变组织中的α片层及残余β片层都有相当的含量,特别是等轴α相和Β转变组织中的α片层呈现一定的均势,所以有时也被称为混合组织。


网篮组织(basketweave structure)

网篮组织完全由β转变组织构成,等轴α相的含量为零。其特征是α片层具有较小的纵横比且交错排列,具有网篮编织状形态,原始晶界β得到破碎。


片层组织(lamellar structure)

片层组织完全由β转变组织构成,等轴α相的含量为零。其特征是原始β晶粒完整,β晶粒中的α相以片层状为主,整齐平直排列,在β晶粒中存在集束。

Source:《中国战略性新兴产业-新材料:新型合金材料-钛合金》(赵永庆等著)



钛及钛合金金相赏析


试剂

Kroll's Reagent: 

100mL 蒸馏水、1-3mL HF、2-6mL HNO3

Modified Weck’s Reagent:

100mL 蒸馏水、25mL乙醇、2g NH4FHF


材料

工业纯钛

牌号

Grade 2(UNS  R50400)

标尺

100 μm

处理工艺

1038℃退火

浸蚀剂

modified  Weck’s reagent

备注

正交偏光+灵敏色片观察


材料

工业纯钛

牌号

Grade 4(UNS  R50700)

标尺

50 μm

处理工艺

704℃退火

浸蚀剂

Kroll’s  reagent

备注

纵截面


材料

工业纯钛

牌号

Grade 2(UNS  R50400)

标尺

100 μm

处理工艺

轧制

浸蚀剂


备注

正交偏光观察


材料

工业纯钛

牌号

Grade 2(UNS  R50400)

标尺

100 μm

处理工艺

轧制

浸蚀剂


备注

正交偏光观察


材料

Ti-0.2%Pd

牌号

UNS R52400

标尺

100 μm

处理工艺


浸蚀剂


备注

正交偏光观察


材料

工业纯钛(内部)

牌号

Grade 2(UNS  R50400)

标尺

100 μm

处理工艺

轧制

浸蚀剂

Mod. Weck’s  reagent

备注

纵截面,正交偏光+灵敏色片观察


材料

工业纯钛(边部)

牌号

Grade 2(UNS  R50400)

标尺

100 μm

处理工艺

轧制

浸蚀剂

Mod. Weck’s  reagent

备注

纵截面,正交偏光+灵敏色片观察


材料

工业纯钛

牌号

Grade 4 (UNS  R50700)

标尺

50 μm

处理工艺

704℃退火

浸蚀剂

modified  Weck’s reagent

备注

纵截面,明场观察


材料

工业纯钛

牌号

Grade 4  (UNS R50700)

标尺

100 μm

处理工艺

退火

浸蚀剂

modified  Weck’s reagent

备注

横截面,偏振光+灵敏色片观察


材料

工业纯钛

牌号

Grade 4  (UNS R50700)

标尺

100 μm

处理工艺

退火

浸蚀剂


备注

横截面,热染色+偏振光+灵敏色片观察


材料

Ti-5%Al-2.5%Sn

牌号

UNS R54520

标尺

50 μm

处理工艺


浸蚀剂

modified  Weck’s reagent

备注

横截面,偏振光观察


材料

Ti-3%W

标尺

20 μm

处理工艺

加热至966℃,保温15分钟,油淬

浸蚀剂

Kroll’s  reagent

备注

实验材料


材料

Ti - 0.6%  Si

标尺

100 μm

处理工艺

加热至966℃,保温15分钟,水淬

浸蚀剂

Kroll’s  reagent

备注

偏振光观察


材料

Ti - 0.6%  Si

标尺

20 μm

处理工艺

加热至966℃,保温15分钟,水淬

浸蚀剂

Kroll’s  reagent

备注

DIC照明观察


材料

Ti-3%W

牌号

-

标尺

50 μm

处理工艺

加热至966℃,油淬

浸蚀剂

Kroll’s  reagent

备注

实验材料


材料

Ti-3%Cr

牌号

-

标尺

20 μm

处理工艺

表面热处理

浸蚀剂

Kroll’s  reagent

备注

实验材料


材料

Ti-3%Cr

牌号

-

标尺

20 μm

处理工艺

加热至1038℃,保温15分钟,水淬

浸蚀剂

Kroll’s  reagent

备注

实验材料,明场照明观察


材料

Ti-3%Cr

牌号

-

标尺

20 μm

处理工艺

加热至1038℃,保温15分钟,水淬

浸蚀剂

Kroll’s  reagent

备注

实验材料,DIC照明观察


材料

工业纯钛

牌号

-

标尺

50 μm

处理工艺

表面形成氢化钛

浸蚀剂

Kroll’s  reagent

备注

 The fracture face at mid thickness


材料

工业纯钛

牌号

-

标尺

20 μm

处理工艺

表面形成氢化钛

浸蚀剂

Kroll’s  reagent

备注

the fracture  at the inner diameter


材料

Ti-8%Al-1%Mo-1%V

牌号

Ti-811, UNS  R54810

标尺

20 μm

处理工艺

-

浸蚀剂

Kroll’s  reagent

备注

坯件


材料

Ti-8%Al-1%Mo-1%V

牌号

Ti-811, UNS  R54810

标尺

20 μm

处理工艺

轧制

浸蚀剂

Kroll’s  reagent

备注

纵截面


材料

Ti-8Al-1%Mo-1%V

牌号

Ti-811, UNS  R54810

标尺

20 μm

处理工艺

加热至1010℃,保温1h,空冷,

再加热至593℃,保温8h,空冷。

浸蚀剂

Kroll’s  reagent

备注

横截面,β转变温度1040℃


材料

Ti-2.25% Al-11%  Sn-5% Zr-1% Mo-0.25% Si

牌号

IMI 679

标尺

20 μm

处理工艺

加热至1010℃,保温1h,空冷,

再加热至593℃,保温8h,空冷。

浸蚀剂

Kroll’s  reagent

备注

α钛合金


材料

Ti-6% Al-2%  Sn-4% Zr-2% Mo

牌号

Ti-6242

标尺

100 μm

处理工艺

铸造

浸蚀剂

Kroll’s  reagent

备注

α钛合金


材料

Ti-6% Al-2%  Sn-4% Zr-2% Mo

牌号

Ti-6242

标尺

50 μm

处理工艺


浸蚀剂

aqueous  0.5% HF

备注

α钛合金


材料

Ti-6% Al-2%  Sn-4% Zr-2% Mo

牌号

Ti-6242

标尺

50 μm

处理工艺


浸蚀剂

Kroll’s  reagent

备注

α钛合金


材料

Ti-6% Al-2%  Sn-4% Zr-2% Mo

牌号

Ti-6242

标尺

20 μm

处理工艺

锻造

浸蚀剂

Kroll’s  reagent

备注

α钛合金


材料

Ti-6% Al-2%  Sn-4% Zr-2% Mo

牌号

Ti-6242

标尺

20 μm

处理工艺

轧制

浸蚀剂

aqueous  0.5% HF

备注

横截面,近α钛合金


材料

Ti-6% Al-2%  Sn-4% Zr-2% Mo

牌号

Ti-6242

标尺

20 μm

处理工艺

加热至950℃,保温1h,风冷,

再加热至593℃,保温8h,空冷,轧制。

浸蚀剂

Kroll’s  reagent

备注

β转变温度995±15℃


材料

Ti-6% Al-2%  Sn-4% Zr-2% Mo

牌号

Ti-6242

标尺

50 μm

处理工艺

加热至977℃,保温1h,风冷,

再加热至593℃,保温8h,空冷,轧制。

浸蚀剂

Kroll’s  reagent

备注

α钛合金


材料

Ti-6% Al-2%  Sn-4% Zr-2% Mo

牌号

Ti-6242

标尺

10 μm

处理工艺

加热至977℃,保温1h,风冷,

再加热至593℃,保温8h,空冷,轧制。

浸蚀剂

Kroll’s  reagent

备注

α钛合金


材料

Ti-6% Al-2%  Sn-4% Zr-2% Mo-0.1%Si

牌号

Ti-6242SiUNS R54620

标尺

20 μm

处理工艺

alpha/beta forged at 954 ºC

alpha/beta  annealed (969 ºC-2 h, air cool)

浸蚀剂

Kroll’s  reagent

备注

β转变温度995±15℃


材料

Ti-6% Al-2%  Sn-4% Zr-2% Mo-0.1%Si

牌号

Ti-6242SiUNS R54620

标尺

20 μm

处理工艺

alpha/beta forged at 954 ºC, alpha/beta annealed (969 ºC-2 h, air cool), sub-transus compressed  at 899 ºC, 10-3 sec-1, to a 50% reduction in height

浸蚀剂

Kroll’s  reagent

备注

α钛合金

材料

Ti-6% Al-2%  Sn-4% Zr-2% Mo-0.1%Si

牌号

Ti-6242SiUNS R54620

标尺

20 μm

处理工艺

beta forged at 1038 ºC

beta annealed (1024 ºC-2 h, air cool)

浸蚀剂

Kroll’s  reagent

备注

α钛合金


材料

Ti-6% Al-2%  Sn-4% Zr-2% Mo-0.1%Si

牌号

Ti-6242SiUNS R54620

标尺

20 μm

处理工艺

beta forged at 1038 ºCbeta annealed (1024 ºC-2 h, air cool), sub-transus compressed at 927 ºC, 10-3 sec-1, to  a 50% reduction in height

浸蚀剂

Kroll’s  reagent

备注

α钛合金


材料

Ti-6% Al-2%  Sn-4% Zr-6% Mo

牌号

Ti-6246UNS R56260

标尺

10 μm

处理工艺

(alpha-beta forged billet)

浸蚀剂

Kroll’s  reagent

备注

α+β钛合金,β转变温度935℃


材料

Ti-6% Al-2%  Sn-4% Zr-6% Mo

牌号

Ti-6246UNS R56260

标尺

20 μm

处理工艺

(beta forged billet)

浸蚀剂

Kroll’s  reagent

备注

α+β钛合金


材料

Ti-6% Al-2%  Sn-4% Zr-6% Mo

牌号

Ti-6246UNS R56260

标尺

50 μm

处理工艺

-

浸蚀剂

Kroll’s  reagent

备注

α+β钛合金,PWA1216


材料

Ti-6% Al-2%  Sn-4% Zr-6% Mo

牌号

Ti-6246UNS R56260

标尺

20 μm

处理工艺

-

浸蚀剂

Kroll’s  reagent

备注

α+β钛合金,PWA1216


材料

Ti-6% Al-4%V

牌号

UNS R56401

标尺

20 μm

处理工艺

704℃退火

浸蚀剂

Kroll’s  reagent

备注

α+β钛合金,β转变温度975±15℃


材料

Ti-4%Zr

牌号


标尺

200 μm

处理工艺

铸造

浸蚀剂

Weck’s  reagent

备注

α+β钛合金,偏振光+灵敏色片观察


材料

Ti-6%  Al-4%V

牌号

UNS R56401

标尺

200 μm

处理工艺

铸造

浸蚀剂

 modified Weck’s reagent

备注

α+β钛合金,偏振光观察


材料

Ti-6%  Al-4%V

牌号


标尺

100 μm

处理工艺

铸造

浸蚀剂

 modified Weck’s reagent

备注

α+β钛合金,偏振光+灵敏色片观察


材料

Ti-6%  Al-4%V

牌号

UNS R56400

标尺

20 μm

处理工艺

锻造

浸蚀剂

Kroll’s  reagent

备注

α+β钛合金,β转变温度995±15℃


材料

Ti-6%  Al-4%V

牌号

UNS R56400

标尺

50 μm

处理工艺

加热至950℃,水淬

浸蚀剂

Kroll’s  reagent

备注

α+β钛合金


材料

Ti-6%  Al-4%V

牌号

UNS R56400

标尺

100 μm

处理工艺

加热至1010℃,缓冷

浸蚀剂

Kroll’s  reagent

备注

α+β钛合金


材料

Ti-6%  Al-4%V

牌号

UNS R56400

标尺

100 μm

处理工艺

Overheated wrought

浸蚀剂

Kroll’s  reagent

备注

α+β钛合金


材料

Ti-6%  Al-4%V

牌号


标尺

100 μm

处理工艺

激光焊接

浸蚀剂

modified  Weck’s reagent

备注

α+β钛合金,偏正光+灵敏色片观察


材料

Ti-6%  Al-4%V-2%Sn

牌号

UNS R56620

标尺

20 μm

处理工艺

锻造

浸蚀剂

Kroll’s  reagent

备注

β转变温度945±10℃955±5℃


材料

Ti-5% Al- -2%Sn-2%Zr-4%Mo-4%Cr

牌号

UNS R58650

标尺

10 μm

处理工艺

-

浸蚀剂

Kroll’s  reagent

备注

β转变温度890℃


材料

Ti-5% Al-2%Sn-2%Zr-4%Mo-4%Cr

牌号

UNS R58650

标尺

20 μm

处理工艺

锻造

浸蚀剂

Kroll’s  reagent

备注

β转变温度890℃


材料

Ti-5% Al- 5%Mo-5%V-3%Cr-0.5Fe

牌号

Ti5553

放大倍数

200X

处理工艺

Wrought

浸蚀剂

modified  Weck’s reagent

备注

偏正光+灵敏色片观察


材料

Ti-5% Al- 5%Mo-5%V-3%Cr-0.5Fe

牌号

Ti5553

放大倍数

50X

处理工艺

表面处理

浸蚀剂

modified  Weck’s reagent

备注

偏正光+灵敏色片观察


材料

Ti-10%V-2Fe-3%Al

牌号

Ti-10-2-3

标尺

20 μm

处理工艺

表面处理

浸蚀剂

Kroll’s  reagent

备注

β转变温度790~805℃


材料

Ti-15%V-3%Al-3%Cr-3%Sn

牌号

Ti-15-3

标尺

20 μm

处理工艺

-

浸蚀剂

Kroll’s  reagent

备注

β转变温度750~770℃


材料

Ti-3%Al-8%V-6%Cr-4%Mo-4%Zr

牌号

UNS R58640

标尺

50 μm

处理工艺

-

浸蚀剂

Kroll’s  reagent

备注

β转变温度730℃


材料

Ti-28%Al-2%Cr-2%Nb

牌号

(近γ涡轮叶片)

标尺

100 μm

处理工艺

-

浸蚀剂

Kroll’s  reagent

备注

偏正光+灵敏色片观察


材料

Ti-28%Al-2%Cr-2%Nb

牌号

(近γ涡轮叶片)

标尺

100 μm

处理工艺

-

浸蚀剂

Kroll’s  reagent

备注

偏正光+灵敏色片观察


材料

Ti-47.5%Al-1.5%Cr-0.75%W-0.5%Si-0.25%B

牌号

(近γ涡轮叶片)

标尺

50 μm

处理工艺

铸造

浸蚀剂

Kroll’s  reagent

备注

TiAl合金


图片作者与版权:George F. Vander Voort。

来源:材易通(ID:matlinkcn)供稿,感谢

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