Ti-Al-V-Fe合金中α+α'+β双相组织的原位研究：微观结构演化与力学性能强化机制

《Materials Science and Engineering: A》：An in-situ study of microstructural evolution and mechanical property in an ( α+α'+β) Ti-Al-V-Fe alloy

本文通过Fe合金化开发出新型T422钛合金，利用原位电子背散射衍射（EBSD）技术追踪α+α'+β双相钛合金拉伸过程中的微观结构演化。研究发现马氏体重取向（RIP）主导早期变形实现高应变硬化率（7.7 GPa），中后期通过αp相滑移/孪生和β基体二次马氏体转变协同作用，最终获得1100 MPa抗拉强度与25.1%断裂延伸率的优异综合性能，为双相钛合金强塑性协同提升提供新见解。

　　

亮点

材料与方法

通过冷坩埚感应熔炼法制备新型Ti-4.0Al-2.5V-1.5Fe（wt.%）合金（代号T422），利用JMatPro热力学软件计算其β相变点约为895°C。铸锭经历1000°C/12h均匀化处理后，在830°C进行总变形量80%的热轧，为后续原位研究奠定材料基础。

T422微观结构与单轴拉伸响应

热处理后的扫描电镜（SEM）图像显示α+β双相特征，淬火过程中β相通过无扩散转变形成马氏体（α′）。有趣的是，由于蚀刻过程成分变化不明显，实际微观结构需通过电子背散射衍射（EBSD）进一步表征，揭示α+α'+β三相交织的独特组织形貌。

影响T422合金屈服强度的因素

不同固溶温度实验发现：850°C处理时屈服强度为600 MPa，870°C升至800 MPa，而接近β相变点的890°C处理时强度跃升至1300 MPa！通过相位鉴定和晶粒统计发现，强度提升主要归因于β相比例增加引发的相界强化效应，但过高强度会以牺牲塑性为代价。

结论

本研究通过原位EBSD技术生动捕捉了α+α'+β双相钛合金在拉伸过程中的动态变形行为。结合马氏体晶体学计算和滑移迹线分析，首次清晰揭示了从马氏体重取向主导的早期高应变硬化，到中后期α_p相孪生/滑移与β相二次马氏体转变的多机制协同变形路径，为设计高强度高塑性钛合金提供理论路线图。