基于团簇加连接原子模型对 TC21钛合金的成分优化

• 作者: 朱智浩 陈志鹏 宋梦凡 刘田雨 张爽 董闯
• 来源期刊: 材料工程
• 关键词: 钛合金 团簇加连接原子模型 成分式 显微组织 力学性能
• 年，卷（期）: 2024,（5）
• 页码范围: 117-126
• 页数: 10页
• 语种: 中文

摘要

运用源自最成熟Ti-6Al-4V合金的双团簇成分式，解析了高损伤容限的双相TC21 (Ti-6Al-2Zr-2Sn-2Mo-2Nb-1.5Cr)钛合金成分，指出其成分式由13个α-Ti和4个β-Ti结构单元构成。与Ti-6Al-4V相比，β-Ti结构单元从5减少到4，但是引入了更多的β稳定元素，使得该合金具有更好的强塑性。在此基础上，本工作将TC21的β-Ti团簇式内各β稳定元素原子等比例配比以增加混合熵，大量增加Zr含量以进一步提升β相稳定性，设计了团簇式为α-{[Al-Ti12](AlTi2)}13+β-{[(Al-(Ti12Zr2)]Sn0.75Mo0.75Nb0.75Cr0.75}4(原子分数)的新合金TC21Z2，相应质量分数为Ti-5.9Al-5.4Zr-2.6Sn-2.1Mo-2.0Nb-1.1Cr。采用真空铜模倾铸工艺进行样品制备，进而研究了合金的铸态组织和拉伸力学性能。研究发现，TC21Z2铸态组织为α+少量细针状α’马氏体+少量β相，其抗拉强度约为1289 MPa，屈服强度约为1181 MPa，伸长率约为1.4%，强度和塑性均高于同样状态下TC21合金。