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材料研究学报  2017, Vol. 31 Issue (3): 203-210    DOI: 10.11901/1005.3093.2016.422
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电子束成形TC18钛合金晶体取向规律研究
董伟1(),黄志涛1,刘红梅2,杨光1,杨洋1,杨帆1
1 北京航空制造工程研究所高能束流加工技术重点实验室 北京 100024
2 北京科技大学材料科学与工程学院 北京 100083
Crystal Orientation Distribution of TC18 Titanium Fabricated by Electron Beam Wire Deposition
Wei DONG1(),Zhitao HUANG1,Hongmei LIU2,Guang YANG1,Yang YANG1,Fan YANG1
1 Beijing Aeronatical Manufacturing Technology Research Institute, Science and Technology on Power Beam Processes Laboratory, Beijing 100024, China
2 School of Materials Science and Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100038, China
引用本文:

董伟,黄志涛,刘红梅,杨光,杨洋,杨帆. 电子束成形TC18钛合金晶体取向规律研究[J]. 材料研究学报, 2017, 31(3): 203-210.
Wei DONG, Zhitao HUANG, Hongmei LIU, Guang YANG, Yang YANG, Fan YANG. Crystal Orientation Distribution of TC18 Titanium Fabricated by Electron Beam Wire Deposition[J]. Chinese Journal of Materials Research, 2017, 31(3): 203-210.

全文: PDF(1784 KB)   HTML
摘要: 

采用电子束熔丝成形工艺制备TC18钛合金试件,研究了其柱状晶组织的生长和晶体取向的分布规律。结果表明,用电子束熔丝成形工艺制备的TC18钛合金,其宏观金相组织为沿竖直方向生长的粗大柱状晶,以外延生长的方式从熔池底部长大。受成形过程中特殊传热条件的影响,电子束熔丝成形钛合金组织中的TC18钛合金晶体形成特定方向的择优取向,αβ两相晶体取向分布都有明显的规律。在成形组织外延生长的情况下,β相向α相晶体结构的转变具有继承性。其中大多数β晶粒有<001>方向的强丝织构,柱状晶间β相的宏观取向也有明显的特征,分布方向集中为TD、LD及法面ND。βα转变严格遵循Burgers取向关系,由同一个母相β晶粒内析出的片层α/α满足Burgers取向关系所要求的取向差分布,柱状晶内的α主要有6种取向,βα转变过程有较强的变体选择。

关键词 金属材料TC18钛合金电子束熔丝成形柱状晶外延生长织构    
Abstract

TC18 titanium was fabricated by Electron Beam Wire Deposition (EBWD). The distribution of crystal orientation and columnar structure of the alloy was investigated. The results show that the macrostructure of TC18 titanium consisted of large columnar grains orientated perpendicular to the workbench plane. The forming of columnar structure is a process of directly epitaxial growth of the β grains on the melt-pool bottom. Crystal orientation distribution has clear regularities, β-α phase structure transition has inherited characteristics. Most of the β grain with <001> direction present a strong fiber texture with orientation difference less than 10°. There are obvious characteristics among different columnar crystals and distribution direction for TD, LD and normal surface ND. Burgers orientation relation was strictly followed in the process of βα. The lamella α phase precipitates within the same β grain satisfy the Burgers orientation relationship. There are 6 kinds of orientation for α phase in a columnar grain and there exists strong variant choice of orientations for βα transformation process.

Key wordsmetallic materials    TC18 titanium    Electron Beam Wire Deposition    column crystal    epitaxial growth    textur
收稿日期: 2016-07-21     
基金资助:国家自然科学基金(51205178),甘肃省自然科学基金(1208RJZA189)
图1  电子束熔丝快速成形的TC18钛合金试块
图2  TC18试块的宏观金相组织
图3  电子束熔丝成形TC18钛合金试块显微组织
图4  电子束熔丝成形TC18钛合金α相极图及ODF图
图5  电子束熔丝成形TC18钛合金的β相极图
图6  成形TC18钛合金的EBSD取向成像图
图7  成形TC18钛合金的EBSD取向极图
图8  α相的ODF图
图9  α相晶粒的取向差分布图
图10  TC18 钛合金电子束熔丝成形凝固组织的形成示意图
图11  钛合金α-β两相的晶体结构转变示意图
[1] Lou J, Suo H B, Liu J R, et al.Tensile properties of rapidly solidified TC18 titanium alloy with columnar crystal structure by electron-beam deposition[J]. Transactions of Materials and Heat Treatment, 2012, 23(6): 110
[1] (娄军, 锁红波, 刘建荣等. 电子束快速成形TC18 钛合金柱状晶组织的拉伸性能[J]. 材料热处理学报, 2012, 23(6): 110)
[2] Chen Z Y, Suo H B, Li J W, The forming character of electron beam freeform fabrication[J]. Aerosp. Manuf. Technol. 2010, (2): 36
[2] (陈哲源, 锁红波, 李晋炜. 电子束熔丝沉积快速制造成型技术与组织特征[J]. 制造技术研究, 2010, (2): 36)
[3] Boyer R R.An over view on use of titanium in the aerospace industry[J]. Materials Science and Engineering, 1996, A213: 103
[4] Liu B, Fang Y L, Li A, et al.Abnormal grain coarsening of laser surface remelting rapidly solidified TA15 titanium alloy[J]. Rare Metal Materials and Engineering, 2009, 38(6): 5
[4] (刘彬, 方艳丽, 李安等. TA15钛合金激光表面重熔快速凝固晶粒异常粗化[J].稀有金属材料与工程, 2009, 38(6): 5)
[5] Bozzolo N, Dewobroto N, Grosdidier T, et al.Texture evolution during grain growth in recrystallized commercially pure titanium[J]. Materials Science and Engineering A, 2005, 397(1): 346-355
[6] Lütjering G, Williams J C.Titanium [M]. Beijing: Metallurgrical Industry Press, 2011
[6] (Lütjering G, Williams J C.钛[M]. 北京: 冶金工业出版社, 2011)
[7] Heller H W F, Dorp J H van, Wolff G, et al. Recrystallization behavior of left brace 110 right brace 112 direction aluminium single crystals after rolling and plane-straion deformation[J]. Metal Science, 1981, 15(8): 333
[8] Bozzolo N, Dewobroto N, Grosdidier T, et al.Texture evolution during grain growth in recrystallized commercially pure titanium[J]. Materials Science and Engineering A, 2005, 397(1): 346
[9] Torster F, Andres C, Lütjering G, et al.Correlation between texture and high temperature mechanical properties of the titanium alloy IMI834[J]. Zeitschrift für Metallkunde, 1999, 90(3): 174
[1] 毛建军, 富童, 潘虎成, 滕常青, 张伟, 谢东升, 吴璐. AlNbMoZrB系难熔高熵合金的Kr离子辐照损伤行为[J]. 材料研究学报, 2023, 37(9): 641-648.
[2] 宋莉芳, 闫佳豪, 张佃康, 薛程, 夏慧芸, 牛艳辉. 碱金属掺杂MIL125CO2 吸附性能[J]. 材料研究学报, 2023, 37(9): 649-654.
[3] 赵政翔, 廖露海, 徐芳泓, 张威, 李静媛. 超级奥氏体不锈钢24Cr-22Ni-7Mo-0.4N的热变形行为及其组织演变[J]. 材料研究学报, 2023, 37(9): 655-667.
[4] 邵鸿媚, 崔勇, 徐文迪, 张伟, 申晓毅, 翟玉春. 空心球形AlOOH的无模板水热制备和吸附性能[J]. 材料研究学报, 2023, 37(9): 675-684.
[5] 幸定琴, 涂坚, 罗森, 周志明. C含量对VCoNi中熵合金微观组织和性能的影响[J]. 材料研究学报, 2023, 37(9): 685-696.
[6] 欧阳康昕, 周达, 杨宇帆, 张磊. LPSOMg-Y-Er-Ni合金的组织和拉伸性能[J]. 材料研究学报, 2023, 37(9): 697-705.
[7] 徐利君, 郑策, 冯小辉, 黄秋燕, 李应举, 杨院生. 定向再结晶对热轧态Cu71Al18Mn11合金的组织和超弹性性能的影响[J]. 材料研究学报, 2023, 37(8): 571-580.
[8] 熊诗琪, 刘恩泽, 谭政, 宁礼奎, 佟健, 郑志, 李海英. 固溶处理对一种低偏析高温合金组织的影响[J]. 材料研究学报, 2023, 37(8): 603-613.
[9] 刘继浩, 迟宏宵, 武会宾, 马党参, 周健, 徐辉霞. 喷射成形M3高速钢热处理过程中组织的演变和硬度偏低问题[J]. 材料研究学报, 2023, 37(8): 625-632.
[10] 由宝栋, 朱明伟, 杨鹏举, 何杰. 合金相分离制备多孔金属材料的研究进展[J]. 材料研究学报, 2023, 37(8): 561-570.
[11] 任富彦, 欧阳二明. g-C3N4 改性Bi2O3 对盐酸四环素的光催化降解[J]. 材料研究学报, 2023, 37(8): 633-640.
[12] 王昊, 崔君军, 赵明久. 镍基高温合金GH3536带箔材的再结晶与晶粒长大行为[J]. 材料研究学报, 2023, 37(7): 535-542.
[13] 刘明珠, 樊娆, 张萧宇, 马泽元, 梁城洋, 曹颖, 耿仕通, 李玲. SnO2 作散射层的光阳极膜厚对量子点染料敏化太阳能电池光电性能的影响[J]. 材料研究学报, 2023, 37(7): 554-560.
[14] 秦鹤勇, 李振团, 赵光普, 张文云, 张晓敏. 固溶温度对GH4742合金力学性能及γ' 相的影响[J]. 材料研究学报, 2023, 37(7): 502-510.
[15] 刘天福, 张滨, 张均锋, 徐强, 宋竹满, 张广平. 缺口应力集中系数对TC4 ELI合金低周疲劳性能的影响[J]. 材料研究学报, 2023, 37(7): 511-522.