β-Ti合金良好強韌性主要是由於變形過程中同步激活的多種變形機制，包括位錯滑移、孿晶誘導塑性（TWIP）、相變誘導塑性（TRIP）。目前β-Ti合金的變形機制已經被大量研究，但是其斷裂機制確極少收到關注。在前期工作中，研究團隊已經發現Ti-12Mo (wt.%)合金在准靜態拉伸斷裂過程中，剪切帶內的劇烈塑性變形可以使鈦合金剪切帶內的溫度瞬間上升至1250–2450°C，導致斷口附近出現局部熔化及動態再結晶。
針對該合金斷裂過程中的動態再結晶現象，南京工業大學輕質材料中心與比利時法語天主教魯汶大學、安特衛普大學合作，通過用FIB在Ti-12Mo合金斷口的不同區域切透射樣品，隨後採用透射電子顯微鏡中配備的旋進電子衍射技術（自動晶體取向成像，ACOM-TEM，通過標定衍射斑獲得納米晶取向）揭示Ti-12Mo斷裂過程中的動態再結晶機制。相關論文以「Shear banding-activated dynamic recrystallization and phase transformation during quasi-static loading of β-metastable Ti-12 wt % Mo alloy」發表在Acta Materialia上，L. Choisez博士與南工大丁立鵬副教授為共同第一作者，比利時法語天主教魯汶大學P.J. Jacques教授為通訊作者。
論文連結：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359645422004694
在本實驗中，首先在合金斷口表面至芯部4個不同位置切透射樣品，這4個區域分別對應斷裂的不同階段。在TEM明場像觀察時，發現斷口最邊緣的S1區域內，斷口表面出現了纖維狀的晶粒組織，而斷口內部為細小的變形組織，而在S2、S3和S4區域，斷口最表面出現了尺寸100-200nm的等軸晶粒，而斷口內部依然為變形組織。通過分析不同區域內等軸晶粒內部的取向變化，可以判斷連續再結晶是斷裂過程中的主要再結晶機制。在絕熱剪切帶拓展的最初階段，由於切變應力較小且溫度升高較小，表面晶粒會逐漸旋轉並與切邊方向平行，同時產生一定量的動態回復。而隨著切應力的不段增大及溫度升高，斷口表面會出現連續動態再結晶，形成等軸納米晶，同時再結晶區域的ω析出相會首先溶解並再次析出。以上發現豐富了β-Ti合金的斷裂機制的認識。
圖1 (a) Ti-12Mo斷口組織形貌，(b-e) 斷口不同位置的放大圖，圖中顯示FIB取樣位置，(f) 斷口表面至芯部形貌。
圖2 斷口4個不同位置(S1, S2, S3, S4)的TEM明場像，除S1外，其他樣品表面均形成等軸納米晶。
圖3 S1區域（切變區）的ACOM-TEM像以及對應的極圖。
圖4 S3區域（過渡區）的ACOM-TEM像以及局部的大小角度晶界分布圖。
圖5 Ti-12Mo合金斷裂過程中的動態再結晶機制
*感謝論文作者團隊對本文的大力支持。
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