中國科學院金屬研究所Int. J. Plast.：具有多相納米網狀結構的新型鈦合金

中國科學院金屬研究所楊柯、任玲研究團隊，與澳大利亞皇家墨爾本理工大學邱冬研究團隊合作，在前期開發的高性能雙相核殼納米結構Ti₆Al₄V₅Cu合金基礎上，設計并制備了具有多相納米網狀結構的新型鈦合金。它利用基體中的納米β網促進微納米晶晶粒間的滑移與傾轉，并利用沿/β相界釘扎的納米Ti₂Cu相提高該納米網狀結構的穩定性，全面提升材料的超塑性變形能力。這一組織設計使材料的超塑性變形溫度較Ti₆Al₄V合金下降約250℃，在750℃和應變速率高達1 s^-1的條件下，可獲得超過900%的延伸率，意味著該材料超塑性變形的應變速率較現有材料提高了2~4個數量級。在超塑性變形后，多相納米網狀結構鈦合金的組織不會粗化長大，解決了材料超塑性變形能力與組織熱穩定性之間的固有矛盾，對于推動超塑性成型技術的發展具有重要意義。?

相關研究成果以Extraordinary superplasticity at low homologous temperature and high strain rate enabled by a multiphase nanocrystalline network為題，在線發表在《國際塑性》（International Journal of Plasticity）上。

【數據概覽】

圖1. 多相納米網狀超塑性鈦合金的組織設計、制備與表征。（A）組織設計思路；（B）材料制備流程；（C）初始態組織的EBSD表征結果；（D）初始態組織的高分辨TEM觀察。

圖2. 原位SEM觀察高溫拉伸過程中材料的超塑性變形機制。(A-D）SEM組織演變；（E）應變分布圖；（F）晶粒滑移與傾轉機制的示意圖。

圖3. 多相納米網狀Ti₆Al₄V₅Cu合金的力學性能。（A）室溫拉伸性能；（B）高溫拉伸性能；（C）高溫拉伸應力-應變曲線；（D）不同材料的超塑性變形能力對比圖。

圖4. 多相納米網狀Ti₆Al₄V₅Cu合金超塑性變形后的組織。（A）變形后的EBSD分析；（B）變形后的晶粒尺寸、織構強度、維氏硬度隨lnZ參數的變化。

論文地址 ：https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0749641923001808

本文參考：https://www.cas.cn/syky/202307/t20230707_4927755.shtml