為了加強(qiáng)鈦合金研究所的科研氛圍，促進(jìn)科研人員更好地了解和把握研究方向的發(fā)展趨勢(shì)，提高科研人員的科研水平。本年度鈦合金研究所擬舉行系列學(xué)術(shù)交流活動(dòng)。本次學(xué)術(shù)交流會(huì)于6月6日上午召開，所長(zhǎng)辛社偉主持，全體科研人員參加，張冰潔博士做了題為“超細(xì)晶β鈦合金微觀組織設(shè)計(jì)和力學(xué)行為研究”的報(bào)告。

　　作為高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)材料或生物醫(yī)用材料，β鈦合金因其高強(qiáng)度、低模量以及優(yōu)異的耐蝕性和生物相容性等特點(diǎn)具有良好的發(fā)展前景。β鈦合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)塑性匹配是最受關(guān)注的力學(xué)指標(biāo)，其最常用的強(qiáng)化方式為析出強(qiáng)化和形變強(qiáng)化，但往往導(dǎo)致強(qiáng)化基體β相的同時(shí)降低其塑性。細(xì)晶強(qiáng)化在某些條件下可同時(shí)優(yōu)化強(qiáng)塑性，但目前對(duì)β相（BCC結(jié)構(gòu)）的細(xì)晶強(qiáng)化還未有深入研究，尤其是對(duì)β相在超細(xì)晶領(lǐng)域的研究尚未見報(bào)道，這是由于高溫下合金元素在β相中擴(kuò)散速率非常快，很難制備出消除變形組織后的β細(xì)晶或超細(xì)晶。

　　本研究選取高強(qiáng)Ti-10Mo-8V-1Fe-3Al (wt.%)合金和生物醫(yī)用鈦合金Ti-13Nb-5Mo (at.%)作為研究對(duì)象。二者差異主要在于β相在變形過程中的穩(wěn)定程度不同，利用高壓扭轉(zhuǎn)、軋制和熱處理等工藝對(duì)β相進(jìn)行細(xì)晶強(qiáng)化，成功地制備出基本消除劇烈變形組織的單相β超細(xì)晶試樣，使以β相的晶粒尺寸為單一變量研究其對(duì)合金析出行為和力學(xué)性能的影響成為可能。

　　研究發(fā)現(xiàn)，穩(wěn)定性較高的Ti-10Mo-8V-1Fe-3Al合金中，β晶粒的超細(xì)化能夠有效提高（α+β）雙相組織的力學(xué)性能，實(shí)現(xiàn)1600MPa（屈服強(qiáng)度）和9%（延伸率）的優(yōu)良匹配。（α+β）兩相狀態(tài)下，β相晶粒的超細(xì)化和析出相α的納米化是合金時(shí)效后強(qiáng)度提高的主要原因，時(shí)效后β晶界附近組織均勻性的提高是合金在晶粒超細(xì)化后塑性提高的主要原因。在穩(wěn)定性較低的Ti-13Nb-5Mo合金中，隨晶粒尺寸的減小，屈服行為由連續(xù)屈服轉(zhuǎn)變?yōu)椴贿B續(xù)屈服，細(xì)晶試樣的加工硬化率遠(yuǎn)高于粗晶，同時(shí)具備更高的強(qiáng)度和更大的延伸率。利用原位同步輻射技術(shù)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)晶（6.8 μm）和超細(xì)晶（0.23 μm）試樣分別表現(xiàn)出不連續(xù)屈服和雙屈服現(xiàn)象，這是由于位錯(cuò)滑移和馬氏體相變?cè)谇^程中的相互競(jìng)爭(zhēng)。超細(xì)晶試樣的雙屈服現(xiàn)象是由于馬氏體大量形核并快速生長(zhǎng)，同時(shí)位錯(cuò)滑移受到抑制，在超細(xì)晶試樣中獲得了較大的超彈性。

　　該報(bào)告相關(guān)研究成果以“Achieving large super-elasticity through changing relative easiness of deformation modes in Ti-Nb-Mo alloy by ultra-grain refinement”為題發(fā)表在國(guó)際材料科學(xué)與工程領(lǐng)域知名期刊Materials Research Letters上，影響因子8.597。