·428 工程科学学报，第39卷，第3期 8Mo-3Fe合金主要由B相及少量a相组成，其衍射峰 图2为4种材料的显微组织图.由图可知，采用 尖锐，半高宽较窄，且峰形对称，表明该合金的结晶度 机械合金化+放电等离子烧结方法制备的超细晶材料 较高.由于在超细晶Ti-8Mo-3Fe合金的制备过程中 致密度较高，其显微组织均匀细小，平均晶粒尺寸为 元素粉末经过了长时间的球磨，Mo、Fe元素逐渐固溶 1.5μm.而未经球磨直接放电等离子烧结制备的同成 到Ti晶格中发生了VB相的转变.因此，在其衍射 分合金试样则主要由晶粒尺寸较大的α相所组成，平 图谱中Mo元素对应的衍射峰基本消失.微米晶粒Ti一 均晶粒尺寸达到60m;同时样品表面可观察到少量 8Mo-3Fe合金则主要由a相所组成，其衍射峰中还含 的孔隙存在，另外存在少量颗粒状的白色相，经能谱分 有少量未完全固溶的Mo相存在.铸态的纯Ti由单一 析为单质Mo,这是由于放电等离子烧结温度较低、过 的α相所构成，而铸态TC4合金则主要由α相及少量 程较短，M。元素没有完全扩散所致.铸造纯T的显微 B相组成. 组织是由粗大的等轴α相所组成，而铸造TC4合金则 主要由板条状的α相及板条之间的带状B相所构成. 0au-Ti◆B-Ti·Mo 2.2显微硬度 TC4 4种钛及合金材料的表面显微硬度如图3所示. 久炊 由图可知，与铸态的纯Ti及TC4合金相比，采用粉末 治金方法制备的Ti-8Mo-3Fe合金具有更高的显微硬 U 度值.其中铸态纯Ti的硬度值最小，仅为262V,铸 微品 态TC4的硬度值为323HV.微米晶粒Ti8Mo-3Fe合 Ti-8Mo-3Fe 人从 金的硬度为383HV,而超细晶Ti-8Mo-3Fe合金的硬 超细品 度值达到448HV,相较于微米晶粒Ti-8Mo-3Fe提高 Ti-8Mo-3Fe 了17%，而相较于铸态纯T1则提高了近70%.超细晶 0 20 0 40 50 607080 材料的高强度主要是由于细晶强化作用引起的，而材 201) 料表面硬度的提高，会使其抵抗局部塑性变形的能力 图14种钛及合金样品的X射线衍射图谱 增强，有助于其抗摩擦磨损性能的改善 Fig.1 XRD patterns of Ti and alloy samples 2.3摩擦磨损性能 图4为4种钛合金表面的摩擦系数与磨损时间的 10m 20μm 图24种钛及合金样品的的显微组织.(a)铸造纯钛：(b)铸造TC4:(c)微品Ti8Mo3Fe:(d)超细品T8Mo-3Fe Fig.2 Microstructures of different Ti and alloy samples:(a)casting Ti:(b)casting TC4:(c)micro-rystalline Ti-8Mo-3Fe:(d)ultrafine grain Ti-8Mo-3Fe工程科学学报，第 39 卷，第 3 期 8Mo--3Fe 合金主要由 β 相及少量 α 相组成，其衍射峰 尖锐，半高宽较窄，且峰形对称，表明该合金的结晶度 较高． 由于在超细晶 Ti--8Mo--3Fe 合金的制备过程中 元素粉末经过了长时间的球磨，Mo、Fe 元素逐渐固溶 到 Ti 晶格中发生了 αβ 相的转变． 因此，在其衍射 图谱中 Mo 元素对应的衍射峰基本消失． 微米晶粒 Ti-- 8Mo--3Fe 合金则主要由 α 相所组成，其衍射峰中还含 有少量未完全固溶的 Mo 相存在． 铸态的纯 Ti 由单一 的 α 相所构成，而铸态 TC4 合金则主要由 α 相及少量 β 相组成． 图 2 4 种钛及合金样品的的显微组织 . ( a) 铸造纯钛; ( b) 铸造 TC4; ( c) 微晶 Ti--8Mo--3Fe; ( d) 超细晶 Ti--8Mo--3Fe Fig． 2 Microstructures of different Ti and alloy samples: ( a) casting Ti; ( b) casting TC4; ( c) micro-crystalline Ti--8Mo--3Fe; ( d) ultrafine grain Ti--8Mo--3Fe 图 1 4 种钛及合金样品的 X 射线衍射图谱 Fig． 1 XＲD patterns of Ti and alloy samples 图 2 为 4 种材料的显微组织图． 由图可知，采用 机械合金化 + 放电等离子烧结方法制备的超细晶材料 致密度较高，其显微组织均匀细小，平均晶粒尺寸为 1. 5 μm． 而未经球磨直接放电等离子烧结制备的同成 分合金试样则主要由晶粒尺寸较大的 α 相所组成，平 均晶粒尺寸达到 60 μm; 同时样品表面可观察到少量 的孔隙存在，另外存在少量颗粒状的白色相，经能谱分 析为单质 Mo，这是由于放电等离子烧结温度较低、过 程较短，Mo 元素没有完全扩散所致． 铸造纯 Ti 的显微 组织是由粗大的等轴 α 相所组成，而铸造 TC4 合金则 主要由板条状的 α 相及板条之间的带状 β 相所构成． 2. 2 显微硬度 4 种钛及合金材料的表面显微硬度如图 3 所示． 由图可知，与铸态的纯 Ti 及 TC4 合金相比，采用粉末 冶金方法制备的 Ti--8Mo--3Fe 合金具有更高的显微硬 度值． 其中铸态纯 Ti 的硬度值最小，仅为 262 HV，铸 态 TC4 的硬度值为 323 HV． 微米晶粒 Ti--8Mo--3Fe 合 金的硬度为 383 HV，而超细晶 Ti--8Mo--3Fe 合金的硬 度值达到 448 HV，相较于微米晶粒 Ti--8Mo--3Fe 提高 了 17% ，而相较于铸态纯 Ti 则提高了近 70% ． 超细晶 材料的高强度主要是由于细晶强化作用引起的，而材 料表面硬度的提高，会使其抵抗局部塑性变形的能力 增强，有助于其抗摩擦磨损性能的改善． 2. 3 摩擦磨损性能 图 4 为 4 种钛合金表面的摩擦系数与磨损时间的 · 824 ·