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On restructuring the microstructure of Ti-6Al-7Nb alloy before surface engineering
Materials Characterization ( IF 4.7 ) Pub Date : 2020-11-01 , DOI: 10.1016/j.matchar.2020.110629
Xiaojun Shen , Pratik Shukla , Deepak Sharma , Ann Zammit , Philip Swanson , Yang Jiao , Jonathan Lawrence

Abstract This paper focuses on the effect of heat treatment processes on the microstructure of medical-grade Ti-6Al-7Nb alloy, with an objective to acquire a globular microstructure suitable for subsequent surface treatment such as Laser Shock Peening (LSP). In this study, the titanium alloy samples initially received solution treatment at various temperatures between 800 °C to 1100 °C, followed by subsequent cooling carried out at different rates, ranging from furnace cool to water quench. A number of samples were then subject to ageing at 800 °C for either 2 h or 4 h. The microstructure revealed that alpha (α) martensite was formed on cooling after solution treatment from 980 °C which is a typical of bimodal microstructure. What is more, air cooling and furnace cooling for 2 h and 4 h were also conducted after solution treatment at 900 °C and 950 °C. A globular microstructure was formed with furnace cooling from both temperatures. Furthermore, adjacent grain crystallographic misorientation was characterized by Electron Backscatter Diffraction (EBSD). The results show that solution treatment at 950 °C for 4 h combined with subsequent furnace cooling is the best heat treatment for obtaining a globular microstructure with lowest misorientation. Additionally, after LSP, a gradient change in misorientation was formed as shown in the Kernel Average Map (KAM). This work not only offer a straightforward way to develop a globular microstructure, but also reveal the corresponding microstructure in Ti-6Al-7Nb alloy at various temperatures for future metallurgical research.

中文翻译:

表面工程前Ti-6Al-7Nb合金微观结构重构

摘要 本文重点研究热处理工艺对医用级Ti-6Al-7Nb合金显微组织的影响,目的是获得适合后续表面处理如激光冲击强化(LSP)的球状显微组织。在这项研究中,钛合金样品最初在 800 °C 到 1100 °C 之间的不同温度下进行固溶处理,然后以不同的速率进行后续冷却,从炉冷到水淬。然后将许多样品在 800 °C 下老化 2 小时或 4 小时。显微组织表明,从 980 °C 进行固溶处理后冷却时会形成 α (α) 马氏体,这是典型的双峰显微组织。更,在 900 ℃和 950 ℃固溶处理后,还进行了 2 h 和 4 h 的空冷和炉冷。在两种温度的炉冷下形成球状微观结构。此外,相邻晶粒晶体取向错误的特征在于电子背散射衍射 (EBSD)。结果表明,在 950 °C 下固溶 4 h 结合随后的炉冷是获得具有最低取向差的球状显微组织的最佳热处理。此外,在 LSP 之后,如内核平均图 (KAM) 所示,形成了方向错误的梯度变化。这项工作不仅为开发球状微观结构提供了一种直接的方法,而且还揭示了 Ti-6Al-7Nb 合金在不同温度下的相应微观结构,以供未来的冶金研究使用。球状微观结构在两种温度的炉冷下形成。此外,相邻晶粒晶体取向错误的特征在于电子背散射衍射 (EBSD)。结果表明,在 950 °C 下固溶 4 h 结合随后的炉冷是获得具有最低取向差的球状显微组织的最佳热处理。此外,在 LSP 之后,如内核平均图 (KAM) 中所示,形成了定向错误的梯度变化。这项工作不仅为开发球状微观结构提供了一种直接的方法,而且还揭示了 Ti-6Al-7Nb 合金在不同温度下的相应微观结构,以供未来的冶金研究使用。球状微观结构在两种温度的炉冷下形成。此外,相邻晶粒晶体取向错误的特征在于电子背散射衍射 (EBSD)。结果表明,在 950 °C 下固溶 4 h 结合随后的炉冷是获得具有最低取向差的球状显微组织的最佳热处理。此外,在 LSP 之后,如内核平均图 (KAM) 所示,形成了方向错误的梯度变化。这项工作不仅提供了一种直接的方法来开发球状微观结构,而且还揭示了 Ti-6Al-7Nb 合金在不同温度下的相应微观结构,以供未来的冶金研究使用。相邻晶粒晶体取向错误的特征在于电子背散射衍射 (EBSD)。结果表明,在 950 °C 下固溶 4 h 结合随后的炉冷是获得具有最低取向差的球状显微组织的最佳热处理。此外,在 LSP 之后,如内核平均图 (KAM) 所示,形成了方向错误的梯度变化。这项工作不仅为开发球状微观结构提供了一种直接的方法,而且还揭示了 Ti-6Al-7Nb 合金在不同温度下的相应微观结构,以供未来的冶金研究使用。相邻晶粒晶体取向错误的特征在于电子背散射衍射 (EBSD)。结果表明,在 950 °C 下固溶 4 h 结合随后的炉冷是获得具有最低取向差的球状显微组织的最佳热处理。此外,在 LSP 之后,如内核平均图 (KAM) 所示,形成了方向错误的梯度变化。这项工作不仅为开发球状微观结构提供了一种直接的方法,而且还揭示了 Ti-6Al-7Nb 合金在不同温度下的相应微观结构,以供未来的冶金研究使用。结果表明,在 950 °C 下固溶 4 h 结合随后的炉冷是获得具有最低取向差的球状显微组织的最佳热处理。此外,在 LSP 之后,如内核平均图 (KAM) 所示,形成了方向错误的梯度变化。这项工作不仅为开发球状微观结构提供了一种直接的方法,而且还揭示了 Ti-6Al-7Nb 合金在不同温度下的相应微观结构,以供未来的冶金研究使用。结果表明,在 950 °C 下固溶 4 h 结合随后的炉冷是获得具有最低取向差的球状显微组织的最佳热处理。此外,在 LSP 之后,如内核平均图 (KAM) 所示,形成了方向错误的梯度变化。这项工作不仅为开发球状微观结构提供了一种直接的方法,而且还揭示了 Ti-6Al-7Nb 合金在不同温度下的相应微观结构,以供未来的冶金研究使用。
更新日期:2020-11-01
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