论文题目：Ti60钛合金双态组织调控过程中显微组织演变规律研究

答辩人：高雄雄

学科专业：材料加工工程

答辩时间：2018年11月24日 上午9:00

答辩地点：友谊校区公子楼349

指导教师：曾卫东

一、 学位论文简介

近α钛合金由于高的比强度和良好的高温性能等优点而被广泛的用于制造航空发动机的重要零件。Ti60钛合金是中科院金属所开发的一种典型的近α型钛合金，该合金能够在600°C的高温环境下长期使用，是高推重比发动机压气机盘件和叶片重要的候选材料之一。为了实现材料蠕变和疲劳性能的良好匹配，Ti60合金选用一种严格控制的双态组织，该种组织的获得过程中涉及到一系列的组织演变，包括冷却过程中等轴初生α相（α_p）的长大，冷却过程中片状α相（α_s）与晶界α相（GBα）的析出，以及热机械加工过程中等轴α相与原始β相在高温下的再结晶等。这些显微组织演变规律的深入研究有助于更好地调控组织，为实际生产提供理论指导。因此，全面研究加工过程中Ti60合金组织的演变规律成为该合金工程应用中亟待解决的问题。论文取得的主要创新成果与贡献如下：

（1）揭示了Ti60钛合金中等轴α相连续冷却过程中的演变规律。在冷却过程中，等轴α相以外延长大的方式长大，并且初始等轴α相周围能够形成与内部取向一致但衬度不同的相（rim-α相）；rim-α相的形成主要是由溶质元素Al和Mo在等轴α相与β基体之间的扩散所控制。

（2）阐明了Ti60钛合金中界面（β/β晶界与α_p/β相界）对析出相的影响规律。等轴α相邻近的β/β晶界处能够择优析出与等轴α相取向相同的晶界α相；当等轴α相与相邻的原始β基体保持近Burgers关系时，在β基体中能够择优析出与等轴α相晶体取向接近的片状α相。

（3）基于实验观测和理论计算研究发现Ti60合金中大的等轴α相的细化能够通过再结晶与晶界分离来实现。当等轴α相内部的晶界或亚晶界处形成β相时，能够显著减少等轴α相晶界分离的时间。

（4）分析了热机械加工过程中原始β晶粒的再结晶机制以及宏观粗晶的形成原因。Ti60合金在变形和热处理过程中，原始β晶粒发生连续性再结晶，当再结晶不充分时，大量的原始β晶粒保持相近的取向，这些取向接近的原始β晶粒内析出有限数量的片状α变体，最终导致宏观粗晶的出现。

 二、 学术成果

 1. Xiongxiong Gao, Weidong Zeng, Saifei Zhang, Qingjiang Wang. A study of epitaxial growth behaviors of equiaxed alpha phase at different cooling rates in near alpha titanium alloy. Acta Materialia, 2017, 122: 298-309. (SCI: 000389556300028, IF=6.036)

 2. Xiongxiong Gao, Weidong Zeng, Xin Li, Dadi Zhou, Jianwei Xu, Qingjiang Wang, Effect of boundary on the alpha phase precipitation in a near-alpha titanium alloy. Materials Letters, 2018, 233: 298-301. (SCI: 000446244700076 , IF=2.687)

 3. Xiongxiong Gao, Weidong Zeng, Yubo Wang, Saifei Zhang, Qingjiang Wang. Evolution of equiaxed alpha phase during heat treatment in a near alpha titanium alloy. Journal of Alloys and Compounds, 2017, 725: 536-543. (SCI:  000412332900062, IF=3.779)

 4. Xiongxiong Gao, Weidong Zeng, Qingyang Zhao, Saifei Zhang, Mingbing Li, Zhishou Zhu, Acquisition of recrystallization information using optical metallography in a metastable beta titanium alloy. Journal of Alloys and Compounds, 2017, 727: 346-352. (SCI: 000412712900044, IF=3.779)

 5. Xiongxiong Gao, Weidong Zeng, Haoyuan Ma, Dadi Zhou, Qinyang Zhao, Qingjiang Wang, The origin of coarse macrograin during thermo-mechanical processing in a high temperature titanium alloy. Journal of Alloys and Compounds, 2019, 775: 589-600. (IF=3.779)