摘要
Ti2448(Ti-24Nb-4Zr-8Sn，wt.％)合金是一种新型多功能亚稳β钛合金，具有高强度、低模量及良好的生物相容性，在医用硬骨组织替代材料领域具有良好的应用前景.本文主要研究了Ti2448合金塑性变形过程中的组织演变规律，包括β单相区变形组织的动态恢复、亚晶组织演变以及局域组织细化，两相区塑性变形中α相动态析出，低温及室温塑性变形中局域纳米组织的形成. 研究表明，Ti2448合金在β相区(850～700℃)压缩变形的真应力和应变速率的双对数关系可以通过两个线性关系分别表征，即呈双线性关系，这不同于常规β钛合金应力随着应变速率的单线性增长.动力学参数和组织分析表明，这种双线性关系与不同应变速率导致的组织演变机制相关.合金在低应变速率（≤0.1s-1）的主要组织演变机制为动态回复;高应变速率(≥1s-1)导致了局域化非均匀塑性变形，动力学参数推断发生大量位错参与的连续动态再结晶. Ti2448合金在β相区变形过程中，亚晶的演化存在取向连续积累、取向跳跃和取向多峰分布三种取向积累特征，并表明了合金高温塑性变形中动态回复和动态再结晶机制.当应变速率小于0.1 s-1，合金组织演变表现为大量亚晶演变为特征的动态回复.当应变速率大于1 s-1，加强的动态再结晶导致了局域晶粒细化，原始热轧态的粗晶组织（～65μm）细化至1μm以下.尽管高温变形导致合金中形成强烈的<100>和<111>织构，但是变形组织中的局域细晶组织具有随机取向分布.基于组织主要的动态回复机制，亚晶粒尺寸与流变应力表现为单线性关系;高温高应变速率导致的动态再结晶的加强使得再结晶晶粒尺寸与流变应力的关系表现为双线性关系. Ti2448合金在两相区(650～450℃)压缩变形，温度低于525℃时的流变应力与应变速率成反比关系，而且随着温度的进一步降低而更加显著.分析表明，低应变速率下的应变硬化来源于α相的动态析出强化，这是变形诱导的位错等亚结构加强原子扩散，导致α相在位错缠结处动态析出的结果.比较了两相区热变形组织和室温变形并退火处理的组织，两种组织中α相析出量均随着温度的降低而增大.基于两相区热变形以及两相区退火热处理，有希望获得细化的β亚晶粒和等轴α相组织. Ti2448合金在低温范围(300～100℃)及室温塑性变形中，高应变速率10 s-1条件下的流变软化主要来自于变形温升.随着应变速率降低至0.1和0.001 s-1，流变曲线转变为持续硬化，这是位错作用、剪切变形、应力诱发马氏体转变以及形变孪晶的综合表现.低温变形组织中发现有{112}<111>β和{332}<113>β形变孪晶，以及片状应力诱发α"马氏体(SIMα").根据这些变形产物，提出该合金低温塑性变形中局域组织纳米化的可能机制，包括变形产物的形成、剪切变形导致的组织块状分区、含有带状晶粒的变形带以及变形带内组织纳米化.
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