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巧了!北航、中国矿大都设计出1.1GPa高性能钛合金,机理类似

导读:北航和中国矿大等单位的研究人员先后设计出了高强高塑性钛合金  ,而且发现优异的性能都与变形过程中层状孪晶有关  。两项研究有异曲同工之妙  !两篇论文的图片、机理解释都有许多类似之处 ,真可谓英雄所见略同  。




钛合金是一种重要的结构金属 ,其强度与塑性往往表现出相互制约的倒置关系 ,即强度与塑性存在较大的不平衡差异  。




昨天我们报道了北航的一项研究(点此查看)  ,设计了一种新型的高强高塑性钛合金  ,抗拉强度1092 MPa ,屈服强度870 MPa  ,延伸率为41%  ,超高应变硬化率2.5GPa 。强塑积高达前所未有的45 GPa% 。这些优异的力学性能归因于在拉伸变形过程中应力诱导的纳米级层状孪晶结构 。相关论文4月5日以题为“Simultaneously enhanced strength andductility in a metastable β-Ti alloy by stress-induced hierarchical twin structure”在线发表在《Scripta Materialia》【1】  。




图3. Ti-4Mo-3Cr-1Fe合金在2.5%应变(a)(b)和10%应变(c)(d)后的显微组织




图4.应变10%的试样透射电镜分析(a) {332}<113>孪晶的亮场图像;(b)和(c)显微结构的放大观察;(d)SAED图案沿[113]β区轴形成;(c)中的黄色圆圈区域;(e)由(d)中的黄色圆圈标记的反射所得的暗场图像;(f)层次结构示意图 。




巧合的是  ,十天后的4月15日  ,中国矿业大学材料与物理学院张金勇等人也在Materials Research Letters在线发表了题为“Hierarchical {332}<113> twinning in a metastable β Ti-alloy showing tolerance to strain localization”的论文【2】 。该文报道了屈服强度750MPa  ,抗拉强度1.1 GPa  ,延伸率>25%的Ti-12Mo-10Zr钛合金  。研究发现  ,该合金优异的性能来自变形过程中动态的应变硬化效应和层状孪晶的共同作用  。和北航的这项研究有异曲同工之妙 !两篇论文的图片、机理解释都有许多类似之处  ,真可谓英雄所见略同 。




图 应变=0.1时 Ti-12Mo-10Zr试样的EBSD分析



图 层状结果的TEM照片




论文链接:


【1】https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.03.039


【2】https://doi.org/10.1080/21663831.2020.1745920




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