與傳統(tǒng)Ti-6Al-4V合金鑄態(tài)相比，新型(α + β)鈦合金Ti-6Al-2V-1Cr-1Fe (wt%)
的晶粒尺寸和α板條厚度大幅分別細(xì)化了50 %和75%，屈服強(qiáng)度和塑性分別提高了約20%和52%。合金化通過調(diào)整合金的過冷能力來實(shí)現(xiàn)晶粒細(xì)化。此外，Cr和Fe的合金化顯著降低了α板條厚度。這種具有良好力學(xué)性能的低成本鈦合金預(yù)計將適用于各種鑄造應(yīng)用場景。
 圖文導(dǎo)讀：
圖1 （a）~（d）Ti-X (Al, V, Fe, Cr)二元相圖；(e)計算Ti-6Al-4V和Ti-6Al-2V-1Cr-1Fe合金的生長限制因子Q; (f) Ti-6Al-4V和(g) Ti-6Al-2V-1Cr-1Fe合金的顯微組織圖




圖2  (a)鑄態(tài)Ti-6Al-2V-1Cr-1Fe(紅色)和Ti-6Al-4V(藍(lán)色)合金的x射線衍射圖；利用CALPHAD方法計算得到的相體積分?jǐn)?shù)隨著溫度變化的規(guī)律，(b) Ti-6Al-4V和(c) Ti-6Al-2V-1Cr-1Fe；掃描電子顯微鏡(SEM)圖像顯示了鑄態(tài)(d) Ti-6Al-4V和(e) Ti-6Al-2V-1Cr-1Fe合金的全片層組織的析出相形貌。


圖3 (a)鑄態(tài)Ti-6Al-2V-1Cr-1Fe(紅色)、Ti-6Al-4V(藍(lán)色)、Ti-6Al-4Cr(灰色)和Ti-6Al-4Fe(黃色)合金的工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線。(b)理論計算得到的與Ti-6Al-4V相比，Ti-6Al-2V-1Cr-1Fe在成分優(yōu)化過程中屈服強(qiáng)度增加的來源示意圖。PS:組織細(xì)化帶來的強(qiáng)化效應(yīng);GR:晶粒細(xì)化帶來的Hall-Petch效應(yīng);SS:固溶強(qiáng)化效應(yīng)

圖4 鑄態(tài)(a) Ti-6Al-4V和(b) Ti-6Al-2V-1Cr-1Fe合金的斷口形貌，更高放大率的斷口顯示了鑄態(tài)(c) Ti-6Al-4V和(d) Ti-6Al-2V-1Cr-1Fe合金的不同韌窩形態(tài)。