【摘要】 ω 相通过两种途径沉淀，即淬火（无热 ω）和时效（等温 ω）。通过透射电子显微镜 (TEM) 观察研究了压缩试验期间 Ti-15Mo 合金中 ω 析出物的机械响应。

钛合金因其高比强度和良好的生物相容性而成为结构和生物医学应用中不可或缺的材料[1]。特别是，体心立方（bcc，β-Ti）钛合金可以通过相变诱发塑性（TRIP）或孪生诱发塑性（TWIP）效应表现出优异的机械性能[2]。这些吸引人的特性在很大程度上受到沉淀的影响，例如，亚稳态 β 矩阵中的 ω 沉淀。由于 2/3 <111>β 纵向声子模式的软化，ω 变换通过相邻 {111}β 平面的周期性塌陷来激活[3]。 ω 相通过两种途径沉淀，即淬火（无热 ω）和时效（等温 ω）。通过透射电子显微镜 (TEM) 观察研究了压缩试验期间 Ti-15Mo 合金中 ω 析出物的机械响应。位错滑移和 ω 沉淀之间的相互作用是集中的，通过这种相互作用，在形变带中一些 ω 变体不存在，而其他变体则被检测到。提出了包括剪切和无序机制在内的两种机制来揭示 ω 沉淀机械响应的潜在机制。这种理解将为钛的强化策略和合金设计提供新的见解。总之，基于详细的 TEM 检查，我们发现二元 Ti-15Mo (wt.%) 合金中 ω 粒子的一个有趣的变形行为，即 ω 变体对位错滑移表现出不同的机械响应。特别是，当未达到临界稳定尺寸时，ω1 变体易于在剪切下保持其稳定性。一旦实现，位错剪切就会导致 ω 完全消失。由于位错带界面的“不透明”特征，变体 ω2/3/4 发生无序，导致 ω 完全分解为 bcc 矩阵。这表明ω相的各向异性与其力学响应密切相关。更重要的是，ω相的力学响应主要由两种机制控制，包括与界面能相关的剪切机制和与分解相关的无序机制。对位错滑移和 ω 相之间相互作用的基本理解将为钛合金的强化和设计策略提供启发性的见解。

[1] C. Zhang, X. Bao, M. Hao, W. Chen, D. Zhang, D. Wang, J. Zhang, G. Liu, J. Sun, Hierarchical nano-martensite-engineered a low-cost ultra-strong and ductile titanium alloy, Nat. Commun. 13 (1) (2022) 5966.

[2] J.F. Xiao, X.K. Shang, J.H. Hou, Y. Li, B.B. He, Role of stress-induced martensite on damage behavior in a metastable titanium alloy, Int. J. Plast. 146 (2021), 103103.

[3] K. Chou, N. Li, E.A. Marquis, Enhanced work hardening from oxygen-stabilized ω precipitates in an aged metastable β Ti-Nb alloy, Acta Mater. 220 (2021), 117302.

 

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