多级退火制备单晶纯钛及其压缩力学性能测试

doi:10.11901/1005.3093.2016.510

材料研究学报

2017, Vol. 31

Issue (7): 547-552 DOI: 10.11901/1005.3093.2016.510

研究论文

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多级退火制备单晶纯钛及其压缩力学性能测试

邓希光¹(

), 惠松骁², 叶文君², 宋晓云²

1 沈阳飞机工业(集团)有限公司沈阳 110034
2 北京有色金属研究总院有色金属材料制备加工国家重点实验室北京 100088

Preparation and Compressive Property of Single-crystal Titanium Made by Multi-stage Annealing Treatment

Xiguang DENG¹(

), Songxiao HUI², Wenjun YE², Xiaoyun SONG²

1 Shenyang Aircraft Industry (Group) Co., Ltd., Shenyang 110034, China
2 State Key Laboratory of Non-ferrous Metals and Processing, General Research Institute for Non-ferrous Metals, Beijing 100088, China

引用本文:

邓希光, 惠松骁, 叶文君, 宋晓云. 多级退火制备单晶纯钛及其压缩力学性能测试[J]. 材料研究学报, 2017, 31(7): 547-552.
Xiguang DENG, Songxiao HUI, Wenjun YE, Xiaoyun SONG. Preparation and Compressive Property of Single-crystal Titanium Made by Multi-stage Annealing Treatment[J]. Chinese Journal of Materials Research, 2017, 31(7): 547-552.

全文: PDF(2679 KB) HTML

摘要:

利用多级退火热处理方法使多晶高纯钛材的晶粒尺寸长大至12 mm,这主要得益于第一阶段860℃长时保温,使原始α相组织中的晶粒长大至极限尺寸,以降低组织中的晶界总面积。此外,控制温度以0.1℃/min的速度缓慢通过相变点抑制了α相和β相转变过程中的晶粒形核。对单晶长方体样品进行电子背散射衍射(EBSD)测试后,根据欧拉角度构建了样品中密排六方(HCP)单胞的晶体取向,并以此为基础加工出了具有特定晶体取向的长方体和圆柱形单晶压缩试样,进行准静态力学性能测试和扫描电子显微镜(SEM)观察。研究发现,在变形单晶表面出现 $11 2 ? 3 11 2 ? 2$ 型滑移带,并证明影响其开动的主要因素是取向因子值,而且受力方向会显著影响单晶纯钛的力学响应行为。

关键词 ：金属材料, 有色金属合金, 单晶纯钛, 多级退火, Schmid因子

Abstract：

Poly-crystal Ti with grain size larger than 12 mm was prepared through multi-stage heat treatment. Among which, the first stage of long time anneal at 860℃ could facilitate the grain growth of the original α phase, therewith reduced the total grain boundary area as a result; Meanwhile, low heating rate of 0.1℃/min in the second and low cooling rate of 0.1℃/min in the fourth stage were adopted to ensure the titanium slowly passing through the phase transformation point at 883℃ in order to restrain the number of nucleation. The orientation of hexagonal close packed (HCP) unit cell was constructed according to the Euler angle detected by electron backscatter diffraction (EBSD), and single-crystal compressive specimen was prepared for mechanical test and scanning electron microscope (SEM) observation. Slip band of $11 2 ? 3 11 2 ? 2$ type was determined, and the obvious influence of the grain orientation on mechanical behavior was analyzed by Schmid factor.

Key words： metallic materials non-ferrous alloy single-crystal titanium multi-stage annealing Schmid factor

收稿日期: 2016-08-30

ZTFLH:

TG146.2

基金资助:资助项目国家自然科学基金青年基金(51601016)

作者简介:

作者简介邓希光,男,1984年生,博士生,工程师

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图1 原始材料的显微组织取向分布图

图2 原始组织(0001)的极图

图3 多级退火热处理制度

图4 用于精确测量试样压缩变形量的装置

图5 试样顶面EBSD测试结果和根据欧拉角(158° 89° 249°)构建的晶体取向

图6 长方体单晶试样以及压缩真应力应变曲线

图7 变形单晶试样表面滑移带的SEM像

图8 HCP单胞中两个112?3112?2滑移系及其开动时形成的滑移带方向

表1 六个112?3112?2滑移系的取向因子计算结果

图9 三种取向圆柱形单晶试样的应力应变曲线

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