Przemiany fazowe w stopie Ti6Al7Nb przy chłodzeniu ciągłym z zakresu jednofazowego β

• Autorzy: Dąbrowski R.

Warianty tytułu

EN

The phase transformations during continuous cooling of Ti6Al7Nb alloy from the single phase β range

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy dokonano analizy przemian fazowych zachodzących w stopie Ti6Al7Nb przy chłodzeniu ciągłym z zakresu jednofazowego β. Badania wykonano metodą dylatometryczną za pomocą dylatometru L78 R.I.T.A firmy LINSEIS. Dla zilustrowania uzyskanych wyników zamieszczono wybrane dylatogramy chłodzenia w układzie ΔL = f(T), gdzie: ΔL – zmiana długości próbki, T – temperatura, na których wyznaczano temperaturę początku i końca przemian fazowych: dyfuzyjnej i bezdyfuzyjnej (rys. 5, 6). Krzywe chłodzenia różniczkowano w układzie ΔL/ΔT = f(T). Dokonano również analizy zmian zachodzących w mikrostrukturze stopu przy chłodzeniu z zakresu jednofazowego β (rys. 4). Po ochłodzeniu stopu od temperatury 1040°C z szybkością większą od krytycznej odnotowano wystąpienie przemiany martenzytycznej β → αʹ. W mikrostrukturze stwierdzono obecność iglastych wydzieleń fazy martenzytycznej (prawdopodobnie αʹ) oraz znaczny rozrost ziaren byłej fazy β (rys. 1).Wykazano, że w zakresie szybkości chłodzenia 1÷0,05°C/s zachodzi przemiana dyfuzyjna β → α. Obserwacje metalograficzne stopu Ti6Al7Nb chłodzonego z zakresu jednofazowego β z różnymi szybkościami w zakresie przemian dyfuzyjnych pozwalają zauważyć zmiany w morfologii fazy α. Potwierdzeniem przemian fazowych zachodzących podczas chłodzenia stopu są nie tylko zmiany zachodzące w mikrostrukturze, ale również efekty dylatacyjne obserwowane na dylatogramach chłodzenia. Ze zmniejszeniem szybkości chłodzenia stopu od 25 do 0,05°C/s obserwuje się spadek twardości od 306 do 263 HV (tab. 2). Uzyskane wyniki badań wstępnych stopu Ti6Al7Nb będą podstawą do interpretacji przemian fazowych zachodzących podczas jego odpuszczania (starzenia).

EN

The phase transformations during continuous cooling from the single phase β range in the Ti6Al7Nb alloy have been analysed. Investigations were carried out by the dilatometric method using L78 R.I.T.A dilatometer of the LINSEIS Company. The received results have been illustrated by selected dilatometric curves ΔL = f(T), (where: ΔL – is the length change of the sample, T – temperature). On the basis of the curves, the temperature at which diffusional and non-diffusional transformations start and finish have been determined (Fig. 5, 6). The cooling curve was differentiated ΔL/ΔT = f(T). Additionally, changes in the alloy microstructure during cooling down from the single phase β range have been analysed (Fig. 4). After cooling from 1040°C at a rate higher than critical, martensitic β → αʹ transformation occurred. In the microstructure of the alloy quenched from 1040°C in water, needle-like precipitates (presumably αʹ) were observed as well as abnormal grain growth of the primary β phase (Fig. 1). It has been found that in the range of 1÷0.05°C/s of the applied cooling rate, a diffusional β → α transformation is observed. Metallographic observations of the alloy microstructure gave evidence of changes in the α phase morphology. Besides microstructural changes, dilatometric effects were also observed which corroborates the occurrence of phase transformations in the alloy. With a decrease in the cooling rate (from 25 to 0.05°C/s), the hardness of the Ti6Al7Nb alloy decreased from 306 to 263 HV (Tab. 2). The obtained results may serve for the interpretation of phase transformations occurring in the Ti6Al7Nb alloy during tempering (aging).

Słowa kluczowe

PL

stop tytanu; przemiany fazowe; mikrostruktura; twardość; metoda dylatometryczna

EN

titanium alloy; phase transformations; microstructure; hardness; dilatometric method

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 35, nr 1
• Strony: 35--38
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dąbrowski R.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, Katedra Metaloznawstwa i Metalurgii Proszków

Bibliografia

• [1] Askeland D. R.: Titanium alloys. The Science and Engineering of Materials, PWS-Kent, Publishing Company (1984) 338÷345.
• [2] Marciniak J.: Biomateriały. Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice (2002).
• [3] Boyer R., Welsch G., Coolings E. W.: Materials properties handbook. Titanium alloys. ASM International (1994).
• [4] Layens C., Peters M. (red.): Titanium and titanium alloys: fundamentals and applications. Wiley-VCH (2003).
• [5] Ninoomi M.: Mechanical properties of biomedical titanium alloys. Materials Science and Engineering A243 (1998) 231÷236.
• [6] ASM Committee on titanium alloys: Heat treatment of titanium and titanium alloys. Metals Handbook, 9 th edition (1981) 763÷774.
• [7] Przybyłowicz K.: Metody badań metali i stopów. PWN Warszawa (2001).
• [8] Bain E. C.: Alloying elements in steel. American Society for Metals, Cleveland (1961).
• [9] Mc Quillan M. K.: Phase transformations in titanium and its alloys. Imperial Metal Industries. Metallurgical Reviews (1963).
• [10] Weigand H. H.: Zur umwandlung von α+β titanlegierungen mit aluminium. Metallkunde 54 (1963) 43÷49.
• [11] Ahmed T., Rack H. J.: Phase transformations during cooling in α+β titanium alloys. Materials Science and Engineering A243 (1998) 206÷211.
• [12] Sieniawski J.: Przemiany fazowe i ocena możliwości kształtowania struktury w wieloskładnikowych stopach Ti z zawartością Al, Mo, V i Cr. Praca habilitacyjna. Politechnika Śląska, Katowice (1986).
• [13] Davis J. R.: Heat resistant materials. ASM Specially Handbook. ASM International (1991).
• [14] Dąbrowski R.: The kinetics of phase transformations during continuous cooling of the Ti6Al4V alloy from the single phase (β) range. Archives of Metallurgy and Materials 56/3 (2011) 703÷707.
• [15] Ninoomi M.: Materials for biomedical devices. Woodhead Publishing Limited (2010).
• [16] Rack H., Qazi J.: Titanium alloys for biomedical applications. Materials Science and Engineering C26 (2006) 1269÷1277.
• [17] Marciniak J.: Metallic biomaterials – directions and development forecast. 19 th International Scientific and Technical Conference, Kontech, Advanced Forming Technologies and Nanostructured Materials (2012) 103÷124.
• [18] Dąbrowski R.: Investigation of α+β→β phase transformation in monotonically heated Ti6Al7Nb alloy. Archives of Metallurgy and Materials 57/4 (2012) 995÷1000.