The Study of Phase Transformation in Titanium Alloys

Abstract

V této práci byly studovány fázové transformace metastabilních β slitin (primárně Ti-15Mo) pomocí měření elektrického odporu, dilatometrie, transmisní elektronové mikroskopie a rentgenové a neutronové difrakce. Slitiny Ti-15Mo, Ti-6.8Mo-4.5Fe-1.5Al (LCB), Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr (Ti- 5553), Ti-29Nb-1Fe-0.5Si (TNFS), Ti-15Mo-3Nb-3Al-0.2Si (Timetal 21S) and Ti-13Cr-1Fe-3Al (TCFA) (ve váh. %) byly podrobeny rozpouštěcímu žíhání při teplotách nad jejich β-transem a následně zakaleny do vody. Takto připravené materiály obsahují metastabilní β matrici a ω částice. Vzorky zakalené z význačných teplot, určených pomocí in-situ měření elektrického odporu a dilatometrie, byly zkoumány pomocí post-mortem TEM. In-situ rentgenová a neutronová difrakce umožnily přímé pozorování změn mikrostruktury slitiny Ti-15Mo během ohřevu a potvrdily tvrzení založená na výsledcích získaných pomocí nepřímých metod. Mezi tato tvrzení patří například: pokles objemového podílu ω fáze během ohřevu na nízkých teplotách (do 250 řC), úplné rozpuštění ω fáze na 560 řC a následnou precipitaci α fáze aniž by ω částice sloužily jako její přímé preferenční nukleační centra. Rentgenová difrakce umožnila stanovit vývoj relativní velikosti ω částic, zatímco vývoj objemového podílu fází byl určen z výsledků neutronové difrakce. Objemový podíl β fáze na...

In this work phase transformations in metastable β (primarily Ti-15Mo) alloys were studied utilizing electrical resistance, dilatometry, transmission electron microscopy and X-ray and neutron diffraction. The materials Ti-15Mo, Ti-6.8Mo-4.5Fe-1.5Al (LCB), Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr (Ti-5553), Ti-29Nb-1Fe-0.5Si (TNFS), Ti-15Mo-3Nb-3Al-0.2Si (Timetal 21S) and Ti-13Cr-1Fe-3Al (TCFA) (in wt. %) - were subjected to a solution treatment at a temperature above β transus and quenched into water. In this condition, the microstructure of the investigated materials consists of β matrix and ω particles. Samples quenched from important temperatures determined from in-situ electrical resistance and dilatometry measurements were studied by post-mortem TEM. In-situ X-ray and neutron diffraction provided direct observations of microstructure of Ti-15Mo alloy during linear heating and confirmed statements based on results of indirect methods, such as: the decrease of volume fraction of ω phase during heating at low temperatures (up to 250 ◦ C), complete dissolution of ω phase at 560 ◦ C and precipitation of α phase without ω particles serving as its direct precursors. X-ray diffraction experiment allowed to determine relative evolution of the size of ω particles while phase fraction evolution was derived from neutron diffraction. The...