《亞穩態β鈦合金中與機械孿生相伴隨的應力誘導ω相變》是依託上海交通大學，由邢輝擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：亞穩態β鈦合金中與機械孿生相伴隨的應力誘導ω相變
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：邢輝
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
亞穩態β鈦合金中與機械孿生相伴隨的應力誘導ω相變是一種十分獨特的相變方式，本項目主要針對亞穩態β鈦合金塑性變形過程中伴隨於機械孿生的應力誘導ω相變的形成條件和形成機制開展基礎研究工作，具有重要的學術意義。本項目首先利用第一性原理理論研究不同Nb含量β結構Ti-Nb合金彈性性質，相穩定性，以及{332}<113>和{112}<111>滑移系的廣義堆垛層錯能，探討合金相穩定性與不同滑移系廣義堆垛層錯能的關係；並從{332}<113>和{112}<111>滑移系的廣義堆垛層錯能角度來研究{332}<113>或{112}<111>孿生及與之相伴隨的應力誘導ω相變的形成規律；進一步結合亞穩態β鈦合金形變微結構的高分辨透射電鏡觀察，揭示亞穩態β鈦合金中存在的機械孿生及與之相伴隨的應力誘導ω相變的物理機制。
結題摘要
亞穩態β鈦合金中與機械孿生相伴隨的應力誘導ω相變是一種十分獨特的塑性變形方式，本項目旨在弄清其物理機制。首先基於第一性原理理論計算，分別採用超晶胞和虛擬晶體近似處理無序β-Ti合金體系，研究了合金穩定性與力學性能的關係並據之探討了其塑性變形機制。計算結果表明隨著電子濃度的降低，β-Ti合金的結構穩定性、沿{110}<111>和{112}<111>方向的層錯能、理論剪下強度、孿晶形成能和孿晶遷移能均隨之逐漸下降。針對亞穩態Ti-25Nb（原子分數）合金，計算得到的分位錯能量差與實驗值十分接近，位錯核芯結構的分析表明該合金相比其他穩態鈦合金更容易發生孿生和應力誘導的相變。進一步利用透射電子顯微技術系統研究了成分分別為Ti-40Nb、Ti-50Nb、Ti-65Nb、Ti-85Nb（質量分數）的β鈦合金在室溫下的壓縮力學性能和塑性變形機制。結果顯示Ti-Nb合金的β相穩定性隨著Nb含量增加而升高。隨著Nb含量的增加，Ti-Nb合金塑性變形機制從α馬氏體相變向{112}<111>機械孿生和應力誘發ω相變過渡；當β相穩定性很高時，塑性變形只能通過位錯滑移進行。Ti-Nb合金的塑性變形機制除了與β相穩定性有關，還可能與氧含量、變形方式、變形程度等因素相關。塑性變形機制與巨觀力學性能有密切聯繫。在Ti-50Nb合金中觀察到獨特的伴隨於{112}<111>型機械孿生的應力誘導β→ω 相變, 且呈現Z字形形貌特徵。其形成機制可用螺位錯的交滑移及不全位錯的運動來解釋。其形成條件跟β相穩定性、{112}面層錯能、(0-11)特徵面對不全位錯的阻擋及臨界剪下應力等有關。本項目還利用不同氧含量的兩種Ti-20V合金做對比試驗，結果顯示在拉伸變形後的高氧Ti-20V合金中觀察到與Ti-Nb合金中完全不同的伴隨{332}<113>機械孿晶形成的應力誘發ω相，且鈦合金β相穩定性與氧含量有關，氧含量的增加可以抑制β鈦合金中的非熱ω相和應力誘發ω相的形成。
