以随意得到α、αβ和β相组织;
(2)Ti是过渡族元素,有未填满的d电子层,能同原子直径差位于±20%以内的置换式元素形成高浓度的固溶体;
(3)Ti及其合金在远远低于熔点的温度中能同O、N、H、C等间隙式杂质发生反应,使性能发生强烈的改变;
(4)Ti同其它元素能形成金属键、共价键和离子键固溶体和化合物。Ti合金合金化的主要目的是利用合金元素对α或β相的稳定作用,来控制α和β相的组成和性能。各种合金元素的稳定作用又与元素的电子浓度(价电子数与原子的比值)有密切关系,一般来说,电子浓度小于4的元素能稳定α相,电子浓度大于4的元素能稳定β相,电子浓度等于4的元素,既能稳定α相,也能稳定β相。工业用Ti合金的主要合金元素有Al、S
、Zr、V、Mo、M
、Fe、Cr、Cu和Si等,按其对转变温度的影响和在α或β相中的固溶度可以分为三大类:α稳定元素、β稳定元素、中性元素67。α稳定元素能提高相变点,在α相中大量溶解和扩大α相区。例如铝、镓、硼、碳、氧、氮等。这其中铝在配制合金中得到了广泛的应用。铝的固溶强化效果最显著还可提高合金的高温强度提高αβ型合金的时效能力改善合金抗氧化性减小合金密度提高弹性模量。β稳定元素能降低相变温度,在β相中大量溶解和扩大β相区。其中铝、钒、铌、钽、钨等属于β同晶型的在β钛中可以无限固溶而铁、锰、钴、镍、铜、硅等在β钛中只形成有限的固溶体在含量相同时它们的固溶强化效果大于同晶型β稳定元素的固溶强化效果。就氧而言Ti6Al4VTC4根据碳、氧、氮、氢等元素含量的不同有工业级含氧016020wt和ELI级超低间隙含氧01013wt。因为氧元素为α稳定元素使得合金的β转变温度发生变化对工业级而言为10101020℃对ELI级为970980℃8。中性元素在实用含量范围内对p相向a相的同素异晶转变温度的影响不大,
f在α和β相中均能大量溶解或完全互溶。中性元素主要有锡、锆、铪。α稳定型二元相图、β稳定型二元相图及β共析型二元相图分别如图1图3。
3钛合金固态相变
纯Ti的β→α转变,是体心立方晶格向密排六方晶格的转变,完全符合
Burgers的取向关系:110β0001α,111β1120α;惯习面是331
β,或8811α、8912α。但Ti合金因合金系、浓度和热处理条件不同,还会
出现一系列复杂的相变过程。这些相变可归纳为两大类,即淬火相变:
和回火相变
β→α′,α′′,ωqβγ
α′α′′,βγ→βωqα→βα31马氏体转变
β稳定型Ti合金自β相区淬火,会发生无扩散的马氏体转变,生成过饱和α′
固溶r