金属学报

作者：张瑶, 齐敏, 孙佳, 吴婷, 马英杰, 王皞, 杨锐

单位：1.上海理工大学 材料与化学学院 增材制造研究院 上海 200093；2.中国科学院金属研究所 沈阳 110016；3.云南锡业新材料有限公司 昆明 650106

关键词：Ti-6Al-4V,相场,片层α组织,界面能,溶质场,

基金：国家自然科学基金项目(U2241245,91960202);航空科学基金项目(2022Z053092001);冲击环境材料技术重点实验室基金项目(6142902220301);冲击波物理与爆轰物理重点实验室基金项目(2022JCJQLB05702)

Ti-6Al-4V是典型双相钛合金，不同的微观组织决定其力学性能，但由于缺少晶界α、片层α、α侧枝等相对取向关系的三维信息，难以实现组织的精准调控。本工作基于Pandat和Thermo-Calc热力学数据以及DICTRA动力学数据，采用相场法模拟Ti-6Al-4V合金片层α组织的三维形貌。研究了在820℃热处理温度下，界面能各向异性对片层α生长的影响并分析了不同时刻的溶质场。结果表明，片层α组织的演化形貌受界面能各向异性的影响，界面能各向异性由0.4:0.1:1.0增长到0.8:0.1:1.0时，片层α由粗大棒状转为细长针状。界面能各向异性越大，片层生长的速率越快。不同界面能各向异性条件下片层α组织的主要差别在于片层的疏密程度和生长速度，而生长方向基本无异，单片层的宽度逐渐变宽。相场模拟结果与实验结果吻合较好，片层组织的三维模拟结果展示出比扫描电镜二维照片更丰富的片层侧枝细节。在3D模拟中可观测到晶粒不同位置处侧枝的形貌。结果表明，侧枝与主片层之间的夹角既有实验观测到的30°，还存在任意角度。

来源：2024年第9期

《金属学报》期刊编辑部

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