通过声发射分析揭示亚稳β-钛合金变形路径：位错滑移、孪生与应力诱发马氏体相变的动态相互作用

《Journal of Alloys and Compounds》：Unravelling Deformation Pathways in Metastable β-Ti Alloys via Acoustic Emission Analysis

本文创新性地将声发射（AE）监测与无监督聚类技术相结合，实时解析亚稳β-钛合金（以Ti-12Mo为例）变形过程中位错滑移、{332}?113?孪生和应力诱发马氏体（SIM）相变的动态演化。研究首次通过AE技术揭示了SIM相变的两阶段特征（α″马氏体独立成核与集体生长），并发现孪生可作为相变的协同催化剂。该方法为TRIP/TWIP系统复杂变形机制的研究提供了超越传统表征手段的时空分辨率，对航空航天和生物医用钛合金的设计具有重要指导意义。

　　

分析声发射

在展开分析前需要强调，本次AE数据分析采用数据驱动的"盲测"方法（无需预先假设），让信号本身指导解读，再通过微观结构验证进行确认。

图1展示了叠加应力-时间曲线的原始AE数据。虽然AE水平在宏观屈服点附近出现峰值（这与典型FCC和BCC金属的观测结果一致），但Ti-12Mo的AE信号流在整个变形过程中表现出显著活性...

识别AE聚类

在前文我们已证实，AE聚类0的物理起源明确对应传统位错介导的塑性行为。该聚类展现出独特的频谱和时间特征，经过充分表征后可与背景噪声及其他变形机制可靠区分。相比之下，由β相亚稳态激活机制产生的聚类1-3则需要更深入的解读...

总结与结论

本研究解决了亚稳β-钛合金中并发变形机制解析的长期挑战，传统离位技术无法提供足够的时间分辨率。以Ti-12Mo为模型系统，我们证明实时声发射（AE）监测结合无监督聚类和微观结构验证，能够直接实现位错滑移、机械孪生和应力诱发马氏体（SIM）相变的时间分辨区分...