高比強(qiáng)度鈦合金是實現(xiàn)節(jié)能減排以及輕量化的重要結(jié)構(gòu)材料，可通過調(diào)節(jié)晶界(GBs)和異相界面(PBs)的密度和空間分布特征優(yōu)化其宏觀力學(xué)性能，例如調(diào)控鈦合金中晶格不連續(xù)的α/β相界面結(jié)構(gòu)與特性可顯著提升合金的力學(xué)性能。對鈦合金來說，除了擴(kuò)散(β→α)相變外，還可以通過快速冷卻條件下的無擴(kuò)散位移轉(zhuǎn)變(β→α')在鈦合金中引入高密度PBs。

鈦合金中的馬氏體相變可以實現(xiàn)兩個關(guān)鍵優(yōu)勢：一方面，通過快冷驅(qū)動相變（高溫相的熱穩(wěn)定性降低）構(gòu)建雙相微觀結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生界面硬化；另一方面，通過力致相變誘導(dǎo)硬化（室溫相的機(jī)械穩(wěn)定性降低），通常表現(xiàn)為較低的屈服強(qiáng)度，但較高的加工硬化能力和斷裂延伸率，即相變誘導(dǎo)塑性效應(yīng)。一般來說，馬氏體強(qiáng)化符合經(jīng)典的Hall-Petch關(guān)系，因此，人們期望在微觀組織中設(shè)計納米馬氏體，以強(qiáng)化合金并維持合理的延展性，從而獲得優(yōu)異的力學(xué)性能。然而，由于鈦合金中尺寸為幾十甚至幾百微米的較大β晶粒往往會形成微米級和亞微米級的馬氏體片層，導(dǎo)致相界面密度低而屈服強(qiáng)度不高。因此，利用晶界工程(GBE)構(gòu)建具有精細(xì)微觀組織的高強(qiáng)韌鈦合金仍然是一個挑戰(zhàn)。

針對上述問題，西安交大金屬材料強(qiáng)度國家重點實驗室孫軍院士團(tuán)隊提出了采用化學(xué)界面工程(CBE)制造納米馬氏體的新策略，不同于以往使用傳統(tǒng)熱機(jī)械加工方法的晶界工程。該研究成果以《層級納米馬氏體構(gòu)造的低成本超高強(qiáng)塑鈦合金》（Hierarchical nano-martensite-engineered a low-cost ultra-strong and ductile titanium alloy）為題日前發(fā)表于《自然-通訊》（Nature Communications）。

tag標(biāo)簽:鈦合金