鈦合金具有高強度、低密度和良好的耐腐蝕性，亞穩(wěn)β鈦合金因其優(yōu)異的強韌性匹配被用作關(guān)鍵承載結(jié)構(gòu)材料，在航空航天和海洋領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[1~5] 細(xì)化αs片層是提高亞穩(wěn)β鈦合金強度的有效手段，可調(diào)整時效溫度與時間等熱處理參數(shù)來調(diào)控片層的尺寸[6] 近年來，用ω輔助形核促進(jìn)αs的析出并細(xì)化片層尺寸，受到了極大的關(guān)注[7~9] Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr(Ti-5553)合金中的ω與β界面可作為α相的異質(zhì)形核基底，ω相的長大引起的局部元素偏聚也能促進(jìn)α相的形核，進(jìn)而實現(xiàn)αs片層的細(xì)化[10, 11] 研究表明，在熱處理過程中β穩(wěn)定元素(如Mo、V、Cr等)向β相中擴散，而α穩(wěn)定元素Al則向α相中擴散[12~14]，是鈦合金中典型的元素再分配行為 固相中原子擴散的速率較低且不同元素的原子在不同相中擴散的速率也顯著不同，熱處理過程中元素的再分配會在α與β兩相界面處產(chǎn)生元素的濃度梯度 Huang等[13]的研究表明，在升溫過程中，α+β鈦合金(Ti-6Al-4V)的中Al元素向α相內(nèi)聚集并在靠近α與β界面處富集 亞穩(wěn)β鈦合金的單相區(qū)熱處理生成較為粗大的原始β晶粒，有助于提高合金的韌性 在隨后的冷卻過程中β相轉(zhuǎn)變?yōu)棣料?，相變過程必然伴隨元素再分配并對β相基體中元素濃度、β相穩(wěn)定性及后續(xù)時效過程中的顯微組織演變產(chǎn)生重要的影響 因此應(yīng)該對該過程進(jìn)行系統(tǒng)研究，為深度優(yōu)化高強鈦合金的力學(xué)性能奠定顯微組織調(diào)控基礎(chǔ) β相的穩(wěn)定性取決于β穩(wěn)定元素的濃度，穩(wěn)定性不同的β相在熱處理過程中分解而生成ω、α''和α'等多種析出相[15] 上述相變，顯著影響在后續(xù)的熱處理過程中發(fā)生的組織演變 本文用電子探針顯微分析技術(shù)(Electron probe microanalysis, EPMA)表征熱處理過程中β與αGB界面附近的元素分布，研究元素再分配及其引起的元素濃度梯度對β基體穩(wěn)定性和相變的影響，以及Ti-5553-0.6Fe合金的組織演變與元素再分配行為的內(nèi)在聯(lián)系 1 實驗方法 實驗用亞穩(wěn)β合金的名義成分為Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-0.6Fe(Ti-5553-0.6Fe) 該合金鑄錠經(jīng)三次真空自耗熔煉制備而成，隨后經(jīng)多次單相區(qū)赫和兩相區(qū)鍛造，制備出直徑為55 mm的棒材 合金的化學(xué)成分列于表1 用金相法測出β轉(zhuǎn)變溫度為810 ± 5℃ 為了研究不同熱處理過程中合金的組