A Study of Titanium Phase Transition through In-situ EF-TEM Heating Experiments

The ${\alpha}-{\beta}$ phase transition of titanium was investigated through in-situ EF-TEM heating experiments. Three different areas of a titanium foil were observed to minimize statistical errors. Systematic recording of diffraction patterns and images was carried out from $RT{\rightarrow}600^{\circ}C{\rightarrow}900^{\circ}C{\rightarrow}RT$ on each area. The following results were obtained: (1) Transition of titanium takes place very rapidly at $900^{\circ}C$. Two phases of titanium, ${\alpha}\;and\;{\beta}$, coexist at this temperature. (2) The transited ${\beta}$-phase appears in the form of twinned plates which are arranged in rotation relationship one another. (3) Analyses of electron diffraction patterns and EDS data indicate that the thermal oxidation layer is gradually formed on the surface of titanium above $900^{\circ}C$, which hinders the reversible ${\beta}{\rightarrow}{\alpha}$ phase transition upon cooling.

EF-TEM 직접가열 실험을 통한 titanium의 고온 상전이 연구

EF-TEM 직접가열 실험을 통하여 titanium의 ${\alpha}-{\beta}$상전이를 연구하였다. 통계적 오차를 줄이기 위해 서로 다른 3군데의 titanium foil의 영역을 관찰하였고, 각각의 영역에 대해 단계별로($RT{\rightarrow}600{\rightarrow}900{\rightarrow}RT$) 회절패턴과 이미지를 기록하였다. 이 연구를 통해 얻은 결과는 다음과 같다. (1) Titanium은 $900^{\circ}C$에서 급격히 상전이가 진행된다. 이 온도에서는 ${\alpha}$와 ${\beta}$-상이 같이 존재한다. (2) 상전이가 일어난 ${\beta}$-상의 영역은 쌍정구조를 가진 plate 형태로 나타나며, 그들은 서로 상호 회전 배열되어 있다. (3) 전자회절도형과 EDS 분석 결과, $600^{\circ}C$ 이상의 가열에서는 열적 산화에 의해 Ti의 산화물이 표면에서 생성되기 시작하며 이들은 냉각 시 Ti의 ${\beta}{\rightarrow}{\alpha}$ 가역 상전이를 저해한다.