β-Ti合金良好強韌性主要是由于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(jīng)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(jīng)發(fā)現(xiàn)Ti-12Mo (wt.%)合金在準靜態(tài)拉伸斷裂過程中，剪切帶內(nèi)的劇烈塑性變形可以使鈦合金剪切帶內(nèi)的溫度瞬間上升至1250–2450°C，導致斷口附近出現(xiàn)局部熔化及動態(tài)再結晶。

針對該合金斷裂過程中的動態(tài)再結晶現(xiàn)象，南京工業(yè)大學輕質材料中心與比利時法語天主教魯汶大學、安特衛(wèi)普大學合作，通過用FIB在Ti-12Mo合金斷口的不同區(qū)域切透射樣品，隨后采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(tài)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(fā)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。

論文鏈接： 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(qū)域分別對應斷裂的不同階段。在TEM明場像觀察時，發(fā)現(xiàn)斷口最邊緣的S1區(qū)域內(nèi)，斷口表面出現(xiàn)了纖維狀的晶粒組織，而斷口內(nèi)部為細小的變形組織，而在S2、S3和S4區(qū)域，斷口最表面出現(xiàn)了尺寸100-200nm的等軸晶粒，而斷口內(nèi)部依然為變形組織。通過分析不同區(qū)域內(nèi)等軸晶粒內(nèi)部的取向變化，可以判斷連續(xù)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，由于切變應力較小且溫度升高較小，表面晶粒會逐漸旋轉并與切邊方向平行，同時產(chǎn)生一定量的動態(tài)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(xiàn)連續(xù)動態(tài)再結晶，形成等軸納米晶，同時再結晶區(qū)域的ω析出相會首先溶解并再次析出。以上發(fā)現(xiàn)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(qū)域（切變區(qū)）的ACOM-TEM像以及對應的極圖。

圖4 S3區(qū)域（過渡區(qū)）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(tài)再結晶機制