引言
β 钛合金，尤其是亚稳态合金，因其独特的性能组合在现代材料科学中占据特殊地位：低弹性模量、高比强度、优异的耐腐蚀性和生物相容性 1, 2, 3。通过改变相组成在宽范围内控制力学性能的能力使其有望用于生物医学植入物，以及化学、汽车和航空航天工业 4, 5, 6, 7。
亚稳态 β 合金表现出孪生诱导塑性（TWIP）和相变诱导塑性（TRIP）效应，这提高了室温及低温下的塑性和抗断裂性 8, 9, 10, 11, 12, 13。TWIP 效应通过形成大量阻止应变局部化的孪晶确保了均匀延伸率的增强。孪生导致有效晶粒尺寸动态减小 14, 15, 16。TRIP 效应与负载下发生的 β→α′′ 马氏体相变有关，这也促进了应变硬化 17, 18。对于具体的 Ti-15Mo，主要的变形机制是与{332}<113> 孪生相关的 TWIP 效应 14, 15, 16。
决定亚稳态 β 合金性能并影响 TWIP/TRIP 机制活性的重要结构组分之一是 ω 相。可以区分非热力学型（由于淬火时{111} β 平面的无扩散塌缩而形成）、等温型（老化过程中伴随 β 稳定剂的再分布而析出）和应变诱导型 ω 相 19, 20。长期以来，ω 相被认为是一种导致脆化的不良组分 [21]，然而，ω 相的控制析出，特别是与非均匀结构相结合，已成为精细调节强度、塑性和弹性模量平衡的有前途的工具 22, 23, 24。
含有 ω 相的 β 钛合金的组织演变与经典弥散强化材料存在根本差异，因此引起了广泛关注。几项研究分析了亚稳态 β 钛合金的位错组织演变，并表明位错与 ω 相粒子的相互作用导致了各种传统钛合金中不典型的结构元素的形成。在 25, 26, 27 中表明，位错沿{112} β 平面的通过导致了 ω 相自由通道的形成，塑性应变在其中局部化。文献 28, 29 的作者描述了完整 1/2<111> 位错解离为三个不全位错导致逆向 ω→β 相变的机制。冷轧程度为 60% 导致了完全的 ω→β 相变。
关于变形诱导 ω 相的研究具有特殊意义，因为发现了其新的形态特征（针状、片层状和锯齿状）及其形成机制 19, 30, 31, 32。在 [29] 中对 Ti-12Mo 合金进行了检查，表明从完整 1/2<111> 位错解离出的不全位错 1/3<111>, 1/6<111> 和 1/12<111> 的滑移导致了沿{112} β 平面定向的 ω 相薄片形成。应变程度从 ε = 0.007 增长到 ε = 0.04 导致 ω 相体积分数降低，这被解释为剪切带机制引起的逆向 ω→β 相变，此时由于{112}<111> 系统中强烈的位错滑移，ω 相可以分解。
变形诱导的 ω 相既可以在 β 基体内部形成，也可以在初级变形孪晶内形成。在 [30] 中，在 Ti-10V-3Fe-3Al 合金中观察到两种此类 ω 相的形态类型：基体中的针状片层和{332}<113> β 孪晶内的球状析出物。孪晶内 ω 相的形成与伴随孪生过程的原子沿<111> 位移引起的局部应力 relaxing 有关。
作者 [31] 发现，在 TNTZ-16Ti-4Cr 合金冷轧后，ω 相并非作为孤立粒子发展，而是形成约 200 nm 宽的延伸带。EBSD 分析显示，这些带与基体之间的错取向为 8–15°。
尽管研究广泛，但在 Ti-15Mo 变形过程中位错与单个 ω 变体的相互作用仍未完全理解。特别是，不清楚变形带是否成为 ω 析出的优先位点，或者观察到的带装饰是否源于变体选择性保留和重定向。最近的研究 33, 34, 35, 36 表明，位错与 ω 粒子的相互作用强烈依赖于晶体学变体：某些变体被连续剪切，而另一些则发生点阵无序化。然而，缺乏关于变形带内所有四种变体的直接证据。
本工作的目的是深化对 ω 相与位错相互作用的理解，检查含有 ω 相合金的组织演变特征，并评估结构组分对 β 钛合金 Ti-15Mo 整体强度的贡献。
Svetlana Gatina|Adrian Zavodov|Andrey Stotskiy|Ildus Sharafullin|Grigory Dyakonov
