Процессы распада метастабильной β-фазы в титановых сплавах переходного класса

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Проанализированы структурные и фазовые превращения, протекающие в ходе распада метастабильного β-твердого раствора при старении в титановых сплавах переходного класса Ti–14Mo и VST3553 (Ti–3Al–5V–5Mo–3Cr). Методами структурного анализа определены фазы, образующиеся в ходе старения, определена морфология и температурные интервалы их выделения. Показано образование атермической ω-фазы при закалке и ее последующее растворение при нагреве; установлено формирование переходной метастабильной Оʹʹ-фазы, являющейся промежуточной в β→ωизо→α-превращении; выделения Оʹʹ-фазы зафиксированы при наличии изотермической ω-фазы в структуре.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. А. Попов

Институт физики металлов УрО РАН; Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина

Email: a.o.petrova@urfu.ru
Россия, Екатеринбург; Екатеринбург

А. О. Петрова

Институт физики металлов УрО РАН; Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина

Автор, ответственный за переписку.
Email: a.o.petrova@urfu.ru
Россия, Екатеринбург; Екатеринбург

И. В. Нарыгина

Институт физики металлов УрО РАН

Email: a.o.petrova@urfu.ru
Россия, Екатеринбург

Н. А. Попов

Институт физики металлов УрО РАН; Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина

Email: a.o.petrova@urfu.ru
Россия, Екатеринбург; Екатеринбург

Р. И. Петров

Институт физики металлов УрО РАН; Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина

Email: a.o.petrova@urfu.ru
Россия, Екатеринбург; Екатеринбург

К. И. Луговая

Институт физики металлов УрО РАН; Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина

Email: a.o.petrova@urfu.ru
Россия, Екатеринбург; Екатеринбург

Список литературы

  1. Багаряцкий Ю.А., Носова Г.И. Превращение β → ω в титановых сплавах при закалке — мартенситное превращение особого рода // ФММ. 1962. № 13(3). С. 415–425.
  2. Banerjee S., Tevari R., Dey G.K. Omega phase transformation — morphologies and mechanisms // Inern. J. Mater. Research (formerly Z. Metallkd.). 2006. V. 97. P. 963–977.
  3. Banerjee S., Mukhopadhyay P. Phase transformations: examples from titanium and zirconium alloys // Pergamon Mater. Ser. Elsevier. 2007. V. 12. P. 813.
  4. Šmilauerová J., Harcuba P., Stráský J., Stráská J., Janecěk M., Pospíšil J., Kužel R., Brunátová T., Holý V., Ilavský J. Ordered array of ω particles in β-Ti matrix studied by small-angle X-ray scattering // Acta Mater. 2014. V. 81. P. 71–82.
  5. Zheng Y., Williams R.E.A., Wang D., Shi R., Nag S., Kami P., Sosa J.M., Banerjee R., Wang Y., Fraser H.L. Role of omega phase in the formation of extremely refined intragranular α precipitates in metastable β-titanium alloys // Acta Mater. 2016. V. 103. P. 850–858.
  6. Zheng Y., Williams R.E.A., Sosa J.M., Alam T., Wang Y., Banerjee R., Fraser H.L. The indirect influence of the ω phase on the degree of refinement of distributions of the α phase in metastable β-Titanium alloys // Acta Mater. 2016. V. 103. P. 165–173.
  7. Tong L., Kent D., Sha G., Stephenson L.T., Ceguerra A.V., Ringer S.P., Dargusch M.S., Cairney J.M. New insights into the phase transformations to isothermal ω and ω-assisted α in near β-Ti alloys // Acta Mater. 2016. V. 106. P. 353–366.
  8. Banerjee S., Tewari R., Mukhopadhyay P. Coupling of displacive and replacive ordering // Prog. Mater. Sci. 1997. V. 42. P. 109–123.
  9. Zhang Y., Xiang S., Tan Y.B., Ji X.M. Study on ω-assisted α nucleation behavior of metastable β-Ti alloys from phase transformation mechanism // Journal of Alloys and Compounds. 2022. V. 890. P. 161686.
  10. Попов А.А. Процессы распада метастабильной β-фазы в высоколегированных титановых сплавах // ФММ. 1993. № 53. С. 147–156.
  11. Ильин А.А. Механизм и кинетика фазовых и структурных превращений в титановых сплавах. М.: Наука, 1994. 304 с.
  12. Li Tong, Kent D., Sha G., Cairney J. M., Dargusch M.S. The role of ω in the precipitation of α in near-β Ti alloys // Scripta Mater. 2016. V. 117. P. 92–95.
  13. Lin Ch., Yin G., Zhang A., Zhao Y., Li Q. Simple models to account for the formation and decomposition of athermal ω phase in titanium alloys // Scripta Mater. 2016. V. 117. P. 28–31.
  14. Zháňal P., Harcuba P., Hájek M., Smola B., Stráský J., Šmilauerová J., Veselý J., Janeček M. Evolution of ω phase during heating of metastable β titanium alloy Ti–15Mo // Mater. Sci. 2018. V. 5. P. 837–845.
  15. Li T., Lai M., Kostka A., Salomon S., Zhang S., Somsen C., Dargusch M. S., Kent D. Composition of the nanosized orthorhombic Oʹ phase and its direct transformation to fine α during ageing in metastable β-Ti alloys // Scripta Mater. 2019. V. 170. P. 183–188.
  16. Zháňal P., Harcuba P., Stráský J., Šmilauerová J., Beran P., Hansen TC., Seiner H., Janeček M. Transformation pathway upon heating of metastable β titanium alloy Ti–15Mo investigated by neutron diffraction // Materials. 2019. V. 12. P. 3570.
  17. Zheng Y., Banerjee D., Fraser H.L. A nano-scale instability in the β-phase of dilute Ti–Mo alloys // Scripta Mater. 2016. V. 116. P.131–134.
  18. Zheng Y., Williams R.E.A., Fraser H.L. Characterization of a previously unidentified ordered orthorhombic metastable phase in Ti–5Al–5Mo–5V–3Cr // Scripta Mater. 2016. V. 113. P. 202–205.
  19. Zheng Y., Williams R.E.A., Nag S., Banerjee R., Fraser H.L., Banerjee D. The effect of alloy composition on instabilities in the β phase of titanium alloys // Scripta Mater. 2016. V. 116. P. 49–52.
  20. Song В., Chen Y., Xiao W., Zhou L., Ma Ch. Formation of intermediate phases and their influences on the microstructure of high strength near-β titanium alloy // Mater. Sci. Eng. A. 2020. V. 793. P. 139886.
  21. Тяпкин Ю.Д. Электронография (применение метода диффузного рассеяния электронов в физическом металловедении) / Сб. “Итоги науки и техники”, серия “Металловедение и термическая обработка”. 1977. Т. 11. С. 152–214.
  22. Коллингз Е.В. Физическое металловедение титановых сплавов / Пер. с англ. под ред. [и с предисл.] Б. И. Веркина, В. А. Москаленко. М.: Металлургия, 1988. 224 с.
  23. Петрова А.О., Попов А.А., Луговая К.И., Жилякова М.А. Образование промежуточных фаз при распаде метастабильной β-фазы в титановых сплавах переходного класса // МИТОМ. 2022 (806). № 8. С. 27–32.
  24. Antonov S., Shi R., Li D., Kloenne Z., Zheng Y., Fraser H.L., Raabe D., Gault B. Nucleation and growth of α phase in a metastable β-Titanium Ti–5Al–5Mo–5V–3Cr alloy: Influence from the nano-scale, ordered-orthorhombic O″ phase and α compositional evolution // Scripta Mater. 2021. V. 194. P. 113672.
  25. Zheng Y., Antonov S., Qiang F., Banerjee R., Banerjee D., Fraser H.L. Shuffle-induced modulated structure and heating-induced ordering in the metastable β-titanium alloy, Ti–5Al–5Mo–5V–3Cr // Scripta Mater. 2020. V. 176. P. 7–11.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Участки дифрактограмм сплавов VST3553 (а) и Ti–14Mo (б) после закалки.

Скачать (10KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Электронограммы сплавов VST3553 (а) и Ti–14Mo (б) в закаленном состоянии.

Скачать (8KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Термограммы нагрева закаленных сплавов VST3553 (а) и Ti–14Mo (б).

Скачать (16KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Участки дифрактограмм закаленных и состаренных при различных температурах сплавов VST3553 (а) и Ti–14Mo (б).

Скачать (87KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Изменение периода кристаллической решетки βм-фазы в сплавах VST3553 (а) и Ti–14Mo (б) после закалки и старения при различных температурах.

Скачать (15KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Темнопольные изображения микроструктуры в рефлексах [021]ω (а), [002]Oʹʹ (б) и [010]α (в) сплава VST3553 после закалки и старения при 350°С (ПЭМ).

Скачать (49KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Микротвердость сплавов VST3553 (а) и Ti–14Mo (б) после закалки и старения при различных температурах.

Скачать (13KB)
Метаданные