The kinetics of phase transformations during continuous cooling of Ti13Nb13Zr alloy

• Autorzy: Dąbrowski Robert

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2020.1.1

Warianty tytułu

PL

Kinetyka przemian fazowych zachodzących podczas ciągłego chłodzenia stopu Ti13Nb13Zr

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The phase transformations during continuous cooling from the single phase β range in the Ti13Nb13Zr 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 diffusion and non-diffusion transformations start and finish has been determined. The cooling curves was differentiated ΔL/T = f(T). Additionally, changes in the alloy microstructure during cooling down from the single phase β range have been analysed. After cooling from 780°C the diffusion martensitic transformation β → α” and probably massive transformation β → αM occur in the alloy cooling rate range from 160–10°C/s. It has been found that in the range of 5–0.05°C/s of the applied cooling rate, a diffusion β → α + β transformation is observed. Besides microstructure changes, dilatometric effects were also observed which corroborates the occurrence of phase transformation in the alloy. The obtained results may serve for the interpretation of phase transformations occurring in the Ti13Nb13Zr alloy during aging.

PL

Celem pracy była ocena kinetyki przemian fazowych zachodzących podczas ciągłego chłodzenia z różną szybkością stopu Ti13Nb13Zr z jednofazowego zakresu β. Na podstawie krzywych dylatometrycznych określono temperaturę, w której rozpoczynają się i kończą transformacje dyfuzyjne i niedyfuzyjne. Stwierdzono, że w zakresie zastosowanej szybkości chłodzenia (5–0,05°C/s) obserwuje się transformację dyfuzyjną β → α + β. Oprócz zmian mikrostruktury zaobserwowano również efekty dylatometryczne, które potwierdzają występowanie przemiany fazowej w stopie. Uzyskane wyniki mogą służyć do interpretacji przemian fazowych zachodzących w stopie Ti13Nb13Zr podczas s.

Słowa kluczowe

EN

titanium alloy; phase transformations; microstructure; CCT diagram

PL

stop tytanu; przemiany fazowe; mikrostruktura; wykres CTPc

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2020
• Tom: Vol. 41, nr 1
• Strony: 3--9
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dąbrowski Robert

• AGH University of Science and Technology, Kraków

Bibliografia

• [1] Niinomi M.: Materials for biomedical devices. Wood Head Publishing Limited (2010).
• [2] Marciniak J.: Biomateriały metalowe - kierunki i prognozy rozwojowe. Advanced forming technologies and nanostructured materials. Conference Proceedings, Poznań - Opalenica (2012).
• [3] Lütjering G., Williams J.C.: Titanium. Springer - Verlag, Berlin, Heidelberg (2003).
• [4] Layens C., Peters M.: Titanium alloys: fundamentals and applications. Wiley-VCH, (2003).
• [5] Rack H.J., Qazi J.I.: Titanium alloys for biomedical applications. Materials Science and Engineering C26 (2006) 1269-1277.
• [6] Marciniak J.: Biomateriały. Wyd. Pol. Śląskiej, Gliwice (2002).
• [7] Geetha M., Singh A.K., Asokamani R., Gogia A.K.: Ti based biomaterials, the ultimate choice for orthopaedic implants. Progress in Materials Science 54 (2009) 397-425.
• [8] Long M., Rack H.: Titanium alloys in total joint replacement - a materials science perspective. Biomaterials 19 (1998) 1621-1639.
• [9] Sudhakar K.V., Konen K., Floreen K.: Beta-titanium biomedical alloy - effect of thermal processing on mechanical properties. Archives of Metallurgy and Materials 54 (2) (2012) 397-425.
• [10] Bania P.J.: Beta titanium alloys and their role in the titanium industry. Titanium alloys in the 1990’s. The Mineral, Metals and Materials Society (1993) 3-14.
• [11] Kuroda D., Ninoomi M., Morinaga M., Kato Y., Yashiro T.: Design and mechanical properties of new beta type titanium alloys for implants materials. Metals and Materials Society A243 (1998) 244-249.
• [12] Quingkun Meng, Shan Duo, Quin Liu, Liang Hu. A β type TiNbZr alloy with low modulus and high strength for biomedical applications. Progress In Natural Science: Materials International 24 (2) (2014) 157-162.
• [13] Frutos E., Karlik M., Jimenez J.A., Langhansowa H., Lieskowska J., Polcar T.: Development of New β/α" - TiNbZr biocompatible coating with low Young’s modulus and high toughness for medical applications. Materials and Design 142 (2018) 44-55.
• [14] Quingkun Meng, Shan Duo, Quing Liu, Youngai Zhu, Xinqing Zhao: Effect of thermomechanical treatment on mechanical and elastic properties of Ti-36Nb-5Zr alloy. Progress In Natural Science: Materials International 25 (3) (2015) 229-235.
• [15] Qazi J.I., Marquardt B., Allard L.F., Rack H.J.: Phase transformation in Ti-35Nb- -7Zr-5Ta (0,06-0,08)O alloys. Materials Science and Engineering C 25 (3) (2005) 389-397.
• [16] Sieniawski J.: Przemiany fazowe i ocena możliwości kształtowania struktury w wieloskładnikowych stopach Ti z zawartością Al, Mo, V, Cr. Praca habilitacyjna. Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej 17, Rzeszów (1986).
• [17] Zwicker U.: Titan Und Titanlegierungen. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York (1974).
• [18] Geetha M., Singh A.K., Muraleedhavan K., Asokamani R.: Effect of thermomechanical processing on microstructure of a Ti-13Nb-13Zr alloy. Journal of Alloys and Compounds 329 (2001) 264-271.
• [19] Geetha M., Singh A.K., Gogia A.K., Asokamani R.: Effect of thermomechanical processing on evolution of various phases in Ti-Nb-Zr alloys. Journal of Alloys and Compounds 384 (2004) 131-144.
• [20] Hickman B.S.: The formation of omega phase in titanium and zirconium alloys: A review. Journal of Materials Science 4 (1969) 554-563.
• [21] Kobayashi S., Nakagawa S., Nakai K., Ohmori Y.: Phase decomposition in Ti- -13Nb-13Zr alloy during aging at 600°C. Metallurgical Transactions 43 (12) (2002) 2956-2963.
• [22] Geetha M., Kamachi U., Gogia A.K., Asokamani R., Baldev R.: Influence of microstructure and alloying elements on corrosion behaviour of Ti13Nb13Zr alloy. Corrosion Science 46 (2004) 877-892.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).