应力作用下Ti2448合金单晶微观结构演变的透射电子显微学研究.pdf

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1、第32卷第4期电子显微学报Vo1．32，No．42013年8月JournalofChineseElectronMicroscopySociety2O13-o8文章编号：1000—6281(2013)04~284—05应力作用下Ti2448合金单晶微观结构演变的透射电子显微学研究张家伟，郝玉琳，隋曼龄(1．中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室，辽宁沈阳110016；2．北京工业大学固体微结构与性能研究所，北京100124)摘要：利用透射电镜原位拉伸技术研究了Ti2448单晶合金微观结构的演变，观察到应力

2、诱发p—d”马氏体相变与应力诱发B一(1)相变。严重塑性变形后裂纹附近0【”马氏体相晶粒尺寸为几～几十纳米，弥散地分布在p基体上。在应力加载状态下应力诱发的∞相呈现几个纳米大小的两个变体。原位塑性变形过程中观察到的纳米尺度moir6条纹区域是由均匀形核的位错所形成。关键词：Ti2448单晶；原位拉伸；相变；moir6条纹中图分类号：TG146．23；0792；TG115．215．3文献标识码：Adoi：10．3969／j．1000—6281．2013．04．002体心立方结构(bcc)的亚稳p型钛合金由于高1实验强

3、度、低模量和良好的耐腐蚀性及生物相容性而作为生物医用材料受到广泛重视¨。近年来，一些加Ti2448合金单晶制备采用日本CSC(Crystal入了无毒的生物相容性合金元素(Nb、zr、Ta、sn等)SystemsCorporation)公司的FZ—T一12000一X-VP—S型的新型B钛合金被陆续开发出来，如Ti—Nb—Ta—z卜晶体生长系统，利用浮区光学熔炼的方法进行晶体oE、Ti—Nb—Ta—Zr[、Ti．Nb．sn及Ti．Nb．zr．sn等生长。原位拉伸实验是FEITecnaiGF30型场发射合金，这些与人骨接

4、近的低杨氏模量合金能有效的透射电镜上配备的Gatan654单倾拉伸台上完成，防止应力屏蔽效应引起的骨质流失。钛基合金中有加速电压为300kV，所有的拉伸实验均在室温下进4种常见的相，分别是空间群为lm3m的bccp相、行。应力加载是通过拉伸台里面的电动齿轮传递完P6／mmc的仅相、P6／mmm的【o相以及Cmcm的IX”成，最大拉伸长度为2．5mm，应变速率为1I~m／s。相。亚稳B型钛合金中由于添加了p相稳定元素，考虑到Ti2448合金特殊的力学性能，实验中采用基马氏体转变的开始温度(M)可以降低到室温以片加透射

5、样品的方法进行原位拉伸。先用电火花线下，但在外加应力的作用下还是会产生应力诱发”切割技术将Ti2448合金多晶棒材切割成若干个9马氏体相变以及应力诱发∞相变。因而研究应力mm×2．5mm×0．5mm(长×宽x厚)的基片，将基作用下B型钛合金组织与结构的变化具有重要的片磨至150m，用手钻钻出3个孔洞，2个小孔供意义。固定样品的螺丝钉所用，大孔为粘贴透射电镜样品处。孔洞钻好后继续将基片磨至80～100m，就制本文利用透射电镜(TEM)原位拉伸技术结合高分辨电子显微学对性能优异的新型Ti一24Nb-4Zr一备出了原位拉

6、伸样品的基片。将常规的透射电镜样品磨至50m，之后先用双喷减薄仪进行预减薄，让7．9Sn(wt．％)(Ti2448)合金单晶进行研究，原位观薄区尽量薄但不喷透，再用离子减薄制作出最终的察在应力加载下亚稳B型钛合金的相转变及微观透射样品。实验所用的双喷液和双喷条件为：高氯结构演变特征。酸(90mL)、丁醇(10mL)、无水氯化锌(30g)，电压9V，电流35mA，一30℃。收稿日期：2013—05—14；修订日期：2013—05—2O基金项目：教育部长江学者奖励计划，国家自然科学基金资助项目(Nos．51071152

7、，50901080，51271180)；国家重点基础研究发展计划资助项目(Nos．2012CB933901，2012CB619103，2012CB933902)．作者简介：张家伟，男(汉族)，博士．E-mail：zhangjw@imr．cn通讯作者：隋曼龄，女(汉族)，教授，博士研究生导师．E—mail：mlsui@bjut．edu．cn