间隙元素O对β型Ti-15Mo合金超低温力学性能的影响

作者：戴进财; 闵小华^*; 辛社伟; 刘凤金

来源：金属学报, 2023, 1-11.

• β型钛合金
• 超低温
• {332}<113>孪生
• O含量
• 微观组织
• 断口形貌
• 力学性能

O元素会影响亚稳β型钛合金的塑性变形方式，从而影响合金的低温力学性能。利用HRTEM、FIB、EBSD、SEM、OM和配备了低温系统的电子万能试验机等研究了2种不同O含量(0.2%和0.4%，质量分数)的β型Ti-15Mo合金(分别命名为0.2O和0.4O合金)在20K下的拉伸力学性能。结果表明，20 K下，0.2O合金具有较好的抗拉强度(1825 MPa)和延伸率(7.5%)匹配，呈现典型的微孔聚集型断裂特征；而0.4O合金具有高的抗拉强度(1973MPa)，但延伸率较低(1.5%)，呈现典型的解理断裂特征。2者超低温力学性能的差异主要取决于O含量对{332}<113>孪晶形成的影响，前者中形成了大量的孪晶，而后者仅在断口附近产生了少量的孪晶。0.2O合金高的强度归因于{332}<113>孪生的临界分切应力大幅提高，而较高的延伸率则是因为大量孪晶的产生阻碍了局部塑性变形。此外，该合金的拉伸曲线呈现典型的锯齿状特征，并且拉伸试样出现了多处缩颈。孪晶在缩颈区域产生阻碍了局部塑性变形的进行，进一步提高了强塑性匹配。因此，有效利用间隙元素O能够调控亚稳β型钛合金的超低温力学性能。

• 单位
  大连理工大学; 西北有色金属研究院