22.01.2026
Влияние термической обработки на микроструктуру и микротвердость (+) кованого и 3D-напечатанного сплава Ti-5Al-3Mo-1V
Коллективом сотрудников лаборатории физики поверхностных явлений исследовано влияние термической обработки, включающей закалку от 900 °C с последующим старением в вакууме при 500 °C в течение 16 часов, на микроструктуру и микротвердость сплава Ti-5Al-3Mo-1V, находящегося в различных состояниях: состоянии поставки в виде кованого прутка и в 3D-напечатанном состоянии. Для исследования использовались методы рентгеноструктурного анализа и просвечивающей электронной микроскопии с применением энергодисперсионного анализа локального элементного состава.
Обнаружено, что в результате термической обработки образуется два типа микроструктуры: зерна -фазы с дислокационной структурой и области с пластинчатой структурой -, -мартенсита и β-фазы (Рис.1a). Показано, что как в процессе закалки так и старения образование -фазы обусловлено фазовым превращением (Рис.1 с,d).
Рис.1 TEM images of the 3D-printed alloy microstructure after quenching followed by aging: (a) bright field, (b) SAED pattern, (c-d) – dark fields in the reflections (c)111 of the [121] zone axis of the -phase, (d) 111 of the [110] zone axis of the -phase
Неполнота фазового превращения + в процессе термической обработки обусловлена высокой плотностью дислокаций (1014м-2) как в кованом прутке так и в 3D-напечатанном образце. Обнаружено, что закалка приводит к образованию - и -мартенсита, уменьшению объемной доли β-фазы, увеличению микродеформации кристаллической решетки -фазы, уменьшению размеров областей когерентного рассеяния и увеличению плотности дислокаций. При старении объемная доля -фазы увеличивается, что приводит к уменьшению упругой микродеформации в -фазе в кованом сплаве. Однако, в 3D-напечатанном сплаве увеличение объемной доли -фазы не сопровождается уменьшением упругой микродеформации в -фазе.
Увеличение микротвердости сплава после термической обработки обусловлено вкладами границ пластинчатых зерен -, -, -фаз. В 3D-напечатанном сплаве дополнительный вклад в упрочнение дают упругие микронапряжения и нанокристаллическая -фаза, расположенная в зернах -фазы.
Работа выполнена в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, тема номер FWRW-202-0008. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Materials Engineering and Performance:
O.B. Perevalova , A.V. Panin, T.A. Lobova, and M.S. Kazachenok, Effect of Heat Treatment on the Microstructure and Microhardness of (a + b) Wrought and 3D-Printed Ti-5Al-3Mo-1V Alloys, Journal of Materials Engineering and Performance, 2026, 21 January.
https://doi.org/10.1007/s11665-026-13196-4
Обнаружено, что в результате термической обработки образуется два типа микроструктуры: зерна -фазы с дислокационной структурой и области с пластинчатой структурой -, -мартенсита и β-фазы (Рис.1a). Показано, что как в процессе закалки так и старения образование -фазы обусловлено фазовым превращением (Рис.1 с,d).
Рис.1 TEM images of the 3D-printed alloy microstructure after quenching followed by aging: (a) bright field, (b) SAED pattern, (c-d) – dark fields in the reflections (c)111 of the [121] zone axis of the -phase, (d) 111 of the [110] zone axis of the -phase
Неполнота фазового превращения + в процессе термической обработки обусловлена высокой плотностью дислокаций (1014м-2) как в кованом прутке так и в 3D-напечатанном образце. Обнаружено, что закалка приводит к образованию - и -мартенсита, уменьшению объемной доли β-фазы, увеличению микродеформации кристаллической решетки -фазы, уменьшению размеров областей когерентного рассеяния и увеличению плотности дислокаций. При старении объемная доля -фазы увеличивается, что приводит к уменьшению упругой микродеформации в -фазе в кованом сплаве. Однако, в 3D-напечатанном сплаве увеличение объемной доли -фазы не сопровождается уменьшением упругой микродеформации в -фазе.
Увеличение микротвердости сплава после термической обработки обусловлено вкладами границ пластинчатых зерен -, -, -фаз. В 3D-напечатанном сплаве дополнительный вклад в упрочнение дают упругие микронапряжения и нанокристаллическая -фаза, расположенная в зернах -фазы.
Работа выполнена в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, тема номер FWRW-202-0008. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Materials Engineering and Performance:
O.B. Perevalova , A.V. Panin, T.A. Lobova, and M.S. Kazachenok, Effect of Heat Treatment on the Microstructure and Microhardness of (a + b) Wrought and 3D-Printed Ti-5Al-3Mo-1V Alloys, Journal of Materials Engineering and Performance, 2026, 21 January.
https://doi.org/10.1007/s11665-026-13196-4