氧含量对Ti-4Zr-xO合金组织与力学性能的影响

摘要

以海绵钛、海绵锆和高纯二氧化钛为原料,采用真空非自耗电弧熔炼法制备了Ti-4Zr-xO(x=0,0.05,0.10,0.15,0.20)合金,通过差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)、万能试验机、金相光学显微镜(OM)、显微硬度计、扫描电镜(SEM)等系统研究了氧含量对Ti-4Zr-xO合金相变温度、晶体结构、显微组织和力学性能的影响。结果表明:随着氧含量的增加,Ti-4Zr-xO合金的β转变温度(Tβ)逐渐升高,由875℃变为915℃;不同成分合金的晶体结构均为单一的密排六方α相,晶格常数随着氧含量的增加逐渐增大;合金室温组织为典型的网篮组织,其中α相形貌随氧含量的增加由片状逐渐过渡到针状,且长宽比不断增大,表现出形成针状马氏体的趋势;合金的力学性能呈现出固溶强化与细晶强化共同作用的特征:随着氧含量的增加,Ti-4Zr-xO合金的抗拉强度和屈服强度显著提高,但塑性有所下降,显微硬度的变化规律与强度保持一致,其中Ti-4Zr-0.15O合金表现出最好的综合力学性能:抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别为658,576 MPa和20.2%。