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The crystallography of the β-α transformation in titanium

1954; University of Toronto Press; Volume: 2; Issue: 1 Linguagem: Inglês

10.1016/0001-6160(54)90101-7

1878-0768

A.J. Williams, R.W. Cahn, C. S. Barrett,

Welding Techniques and Residual Stresses

The orientation relationships, habit plane and surface contour associated with the martensitic transformation in iodide titanium were investigated. The transformation markings studied were those on the natural facets of the specimens, which had originally been single crystals of β-phase. The orientation relationship was close to but not quite identical with the Burgers relationship: (0001)β | | {110}β; {H20}α || {lll}β; the deviations were 12−1°. The habit plane was close to {8, 9, 12}, to an accuracy of 1°. The orientations associated with individual habit plane variants were analysed and fitted into a consistent scheme which was close to that expected if the transformation mechanism proposed by Burgers operated. Each habit plane was 10° from the variant of {112} predicted as shear plane by Burgers. Data on the surface contour showed that the direction of atom motion was close to the variant of 〈111〉 required by Burgers, though the magnitude of the surface tilt was smaller than predicted. The precise contour of individual plates, as revealed by multiple beam interferometry, showed that accommodation slip had occurred which would reduce the surface tilt. The results could not be satisfactorily interpreted on the basis of Frank's theory of the martensitic transformation, but they provide some support for Geisler's views. Une investigation a été faite des relations d'orientation, du plan limite et du contour de surface associés à la transformation martensitique dans l'iodure de titane. On a étudié les marques de transformation sur les facettes naturelles des échantillons, qui étaient initialement des monocristaux de la phase β. La relation d'orientation était proche de la relation de Burgers (0001)α ∥ {110}β; {1120}α ∥ {lll}β; l'écart était de 12−1°. Le plan limite était proche de {8, 9, 12}, à 1° près. Les orientations associées avec des variantes individuelles du plan limite furent analysées et incorporées dans un système auquel on s'attendrait si la transformation s'opérait suivant le mécanisme proposé par Burgers. Chaque plan limite se trouvait à 10° de la variante de {112} prédite comme plan de cisaillement par Burgers. Les données concernant le contour de surface ont montré que la direction du mouvement atomique était proche d'une variante 〈111〉 requise par Burgers, quoique la rotation de la surface fût inférieure à celle qu'on a prédite. Le contour précis de lamelles individuelles a été révélé au moyen d'interférométrie à rayons multiples. Il a aussi été montré qu'un glissement d'adaptation a lieu, ce qui réduit la rotation de la surface. Les résultats n'ont pas pu être interprétés d'une manière satisfaisante en se basant sur la théorie de la transformation martensitique de Frank, ils appuient, toutefois, les vues de Geisler. Die Beziehungen der kristallographischen Orientierung, die Habitusebene und die Oberflächenkontur, die bei der martensitartigen Umwandlung von Titanjodid auftreten, wurden untersucht. Die Umwandlungsmarkierungen wurden auf den natürlichen Fazetten von Proben, die ursprünglich Einkristalle der β-Phase gewesen waren, untersucht. Die Beziehung der kristallographischen Orientierung war nahezu, aber nicht völlig, identisch mit Burgers' Beziehung: (0001)α ∥ {110}β; {112̄0}α ∥ {111}β; die Abweichungen betrugen 12−1°. Die Habitusebene war nahezu {8, 9, 12} mit einer Genauigkeit von 1°. Die Orientierungen, die im Zusammenhang mit den einzelnen Habitusebenen auftraten, wurden analysiert. Sie fügten sich in ein eindeutiges Bild, das nahezu der Erwartung entsprach, wenn man den von Burgers vorgeschlagenen Mechanismus annimmt. Jede Habitusebene war 10° von einer Ebene der {112} Familie entfernt. {112} war von Burgers als Scherungsebene vorausgesagt worden. Die Daten der Oberflächenkontur zeigten, dass die Richtung der Atombewegung nahezu eine Richtung des 〈111〉 Typs war, wie es nach Burgers erforderlich ist, obwohl das Ausmass der Oberflächenneigung kleiner als vorausgesagt war. Die genaue Kontur der einzelnen Plättchen, wie sie mit “multiple beam interferometry” gemessen wurde, zeigte, dass “Anpassungsgleitung” (“accommodation slip”) aufgetreten war. Dies würde die Oberflächenneigung verringern. Die Ergebnisse liessen sich nicht zufriedenstellend mit Franks Theorie der martensitartigen Transformationen erklären, unterstützten jedoch die Ansichten Geislers einigermassen.