北航邱春雷教授团队《AM》：1.2Gpa超高屈服强度新型增材制造钛合金Ti-Fe-Co-Mo(2)

时间：2024-08-01 09:03 来源：南极熊作者：admin 阅读：次

研究还发现打印态的Ti-Fe-Co-Mo合金含有少量未熔Mo颗粒(图5a-b)，大量的α相和等温ω沉淀相(图5c-e)，晶界上则存在少量Ti2Co沉淀相(图5f)。另外样品基体中还含有大量的Co/Fe/Mo原子团簇(图5g)。由于存在等温ω相，打印态的合金脆性较大。经固溶处理后，合金的晶粒发生显著粗化(图6)，但α相和等温ω相均消失，取而代之的是基体上弥散分布的纳米尺度无热相和溶质原子团簇(图7)。

图5 打印态的钛合金样品微观组织及成分分布图

图6 不同工艺制备的钛合金样品经固溶处理后的晶粒组织图, (a) 400 W-50 μs及(b) 400 W-110 μs.

图7 固溶态的钛合金样品微观组织透射电镜图及成分分布图

拉伸测试表明增材制造与固溶处理的Ti-Fe-Co-Mo合金展现出超高的屈服强度(>1.2GPa，图8a)), 较高的延伸率（有的工艺条件达到10%以上）。合金的屈服强度甚至比很多现有的α+β钛合金的都要高(图8b)。合金的断口呈现出密集细小的韧窝，意味着合金是塑性断裂为主。对变形亚结构的研究表明，合金存在大量的滑移带和位错，意味着其是以位错滑移为主要变形机理。合金中为观察到马氏体或孪晶，意味着马氏体相变和孪生机理被有效地抑制。合金高的屈服强度主要源于细小的无热ω颗粒与大量原子团簇的存在。

本文的研究表明，通过选择具有高晶粒生长限制因子及高β相稳定性的元素作为钛的主要溶质元素，我们可以设计出具有完全等轴晶组织和超高屈服强度的新型增材制造钛合金，为增材制造钛合金在航空航天的广泛应用铺平了道路。

图8 (a) 增材制造及固溶处理的钛合金样品拉伸应力-应变曲线(b)及其性能与其他钛合金的比较；(c-e) 样品断口扫描图

图9 增材制造及固溶处理的钛合金样品的变形亚结构图

论文引用格式：Yanjun Liu , Longbin Xu , Chunlei Qiu, Development of an additively manufactured metastable beta titanium alloy with a fully equiaxed grain structure and ultrahigh yield strength. Additive Manufacturing 60 (2022) 103208.

原文下载链接：https://doi.org/10.1016/j.addma.2022.103208.

(责任编辑：admin)

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