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TC21(Ti-6Al-3Mo-2Sn-2Zr-2Nb-1.5Cr-0.1Si)合金具有高强度、高断裂韧性和低裂纹扩展速率等优点，已成功用于飞机起落架连接件、翼型接头等关键部件。TC21构件的力学性能与其微观组织密切相关。特别是双相结构由等轴初生α(αp)颗粒和β相变(βt)组织组成，在高强度和延性之间得到了良好的平衡，以及优良的抗蠕变和疲劳性能。双相组织是通过在α+β相场进行热机械加工，然后在α+β域进行热处理冷却至室温得到的。热处理是调节αp和αL形态的最重要和最常用的方法之一，它会影响钛合金的冲击韧性、断裂韧性、强度和延性。因此精确控制热处理过程中的组织和织构具有重要的工程意义。αp、αL的形貌和织构与热处理温度、冷却速度等热处理参数密切相关。已有报道研究了热处理对TC21组织的影响，但是对TC21合金α+β区热处理过程中αp和αL织构的演变研究较少。 西北工业大学、长安大学、西北有色院等单位的研究人员探讨了在α+β相场(920℃)相同温度下固溶后控制冷却速率(风冷和炉冷)对TC21的影响。分析了β相变组织(βt)中初生α(αp)和层状α(αL)的织构，并研究了二者与母β相的取向关系，还对TC21显微组织的变形过程及其对拉伸性能的影响机理进行讨论。相关论文以题为“Variant selection, coarsening behavior of α phase and associated tensile properties in an α+β titanium alloy”发表在Journal of Materials Science& Technology。 论文链接： https:///10.1016/j.jmst.2021.04.069 原始TC21合金组织由约38%的α初生晶粒(αp)和62%的β相变组织(βt)组成，α初生晶粒平均直径为7μm。金相法测得(α+β)/β转变温度为950℃。对试样进行两种不同的热处理：(1)在920℃(α+β相场)下热处理1小时，然后空冷至室温(简称BM1)；(2)在920℃(α+β相场)下热处理1h，随后炉冷至600℃，然后风冷至室温(简称BM2)，最后所有试样在600℃下时效4h。 研究发现在风冷样品中，每个母本β晶粒产生12个理想αL变体，具有相同的织构成分，并相互交织形成网篮βt结构。αp不跟随β相，具有明显的织构，且不与αL织构成分重叠。炉冷样品中αp的体积分数和尺寸均大于风冷样品。同一方向的αL组织在一个群体中，形成了变体群体，各变体之间相互关联。αp和β沿BOR方向分布，部分αL与周围αp晶粒取向一致，导致αp织构与αL主织构部分重叠。 图1 原始TC21合金的SEM图 图2 TC21合金热处理后的SEM图 (a) BM1；(b) BM2 图3 (a-c) BM1和(d-f) BM2的相图、α相的IPF图和β相的IPF图 图4 (a-d) BM1和(e-h) BM2的αp相的IPF图，αp、β和αL的极图 对于BM1，位错滑移易被堵塞堆积在αL与αp/βt界面的交点，导致位错快速增殖，加工硬化率高，屈服强度和抗拉强度高，塑性变形能力相应降低。对于BM2，由于局部层状α和β相保留了BOR，位错很容易在一个区域内穿过层状β/α界面。此外，αp与βt的协调变形有效地提高了材料的塑性。而细小分散的αs分布在残余β基体中，起到了一定的强化作用，使强度仍然保持在较高水平。本文为进一步研究其他α+β钛合金的微观组织演变提供了直观的方法。（文：破风） |
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