《表2 不同冷却速率的TC16钛合金试样的室温拉伸性能》

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《冷却速率对TC16钛合金显微组织和力学性能的影响》

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为了进一步揭示800℃保温处理后水淬和空冷的TC16合金试样的力学行为差异，开展了这两种冷却速率试样的循环拉伸试验，其曲线如见图5所示，并按照文献[27]的方法分别在曲线上对两种冷却试样的初始屈服应力进行测量。在水淬试样的循环拉伸曲线上，初始屈服应力为403 MPa，出现了明显的滞回环；随着循环应变的增加，拉伸应力不断提高。空冷试样的初始屈服应力为738 MPa，曲线上也出现了滞回环，但滞回面积明显高于水淬试样，当变形增加到4%时，滞回环幅度减小；随着循环应变的提高，应力的增幅明显比水淬试样低。循环拉伸曲线的初始屈服应力与正常拉伸试验结果之间的差异，可能是由于两种拉伸试验中的拉伸速度不同和取值方法不同。循环曲线上的滞回环与α″马氏体有关，水淬试样的滞回面积小，而空冷试样的滞回面积大，这说明水淬试样中α″马氏体可回复性较差，而空冷试样的可回复性较好。此外，水淬试样的循环拉伸初始屈服应力较低，而空冷试样的较高，这与不同试样的显微组织中的马氏体片层取向有关，如图3所示。由图3（a）可见，水冷试样显微组织中马氏体片层的取向较多，且存在交叉，由图3（b）可见，空冷试样中马氏体变体取向单一，这归根结底与两种冷却方式所形成的亚稳β相的稳定性，即等效Mo含量有关。考虑到多变体马氏体转变为单变体马氏体所需要的临界应力值较低[27-29]，且变体单一化后的应力卸载无法即时应变回复，可以认为水淬试样初始屈服点对应着α″马氏体由多变体到单变体的转变，随着应变增加，会逐次发生单变体马氏体的弹性变形；继续拉伸，单变体的α″马氏体则会出现第二个屈服点。空冷试样的循环拉伸初始屈服应力高，这与其在初始屈服点时发生的应力诱发α″马氏体有关，该条件下所需要的应力临界值较大。