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中國鐵合金網(wǎng)：近日，材料科學(xué)與工程學(xué)院陳瑞潤教授團(tuán)隊在新型全片層團(tuán)鈦鋁合金的研制方面取得重要進(jìn)展。研究成果以《具有高密度位錯和納米孿晶的新型全片層團(tuán)合金展現(xiàn)出超高強度和塑性》（A novel full lamellar colony〔β1+γ〕microstructure of Ti46Al5NbxFe alloys with high-density dislocations and nanotwins exhibited ultra-high strength and plasticity properties）為題發(fā)表在《材料學(xué)報》（Acta Materialia）上。該成果為下一代輕質(zhì)航空航天材料的開發(fā)提供新思路。

TiAl合金，因其低密度、優(yōu)異的抗氧化和抗蠕變性能，被稱為實現(xiàn)結(jié)構(gòu)輕量化與滿足高溫工作需求的“潛力股”。然而，其固有的室溫塑性差、熱加工性能欠佳等問題長期制約其廣泛應(yīng)用。如何在不犧牲高溫性能的前提下，大幅提升其室溫塑性，成為亟待攻克的關(guān)鍵難題。

針對該難題，團(tuán)隊通過添加鐵，在TiAl合金中具有高密度位錯和納米孿晶的新型類珠光體結(jié)構(gòu)（β1+γ），有效提高強度和塑性。隨著鐵含量的增加，合金在α2/γ相界面處形成富鐵的β1相，并逐漸取代α2相。α2/γ界面上的位錯和界面能為β1相提供成核位點，當(dāng)鐵含量達(dá)到2.0%時形成的過飽和結(jié)構(gòu)引起的化學(xué)非平衡為β1相的生長提供驅(qū)動力。當(dāng)鐵含量為2.8%時，室溫下的抗壓強度和應(yīng)變分別達(dá)到2925 MPa和36.8%。該合金在950℃下表現(xiàn)出97%的超高拉伸應(yīng)變，這源于織構(gòu)弱化、多種滑移系統(tǒng)的激活以及以動態(tài)回復(fù)和再結(jié)晶為主導(dǎo)的連續(xù)軟化之間的有效協(xié)同作用。在合金受力變形過程中，γ/β1界面和孿晶邊界誘導(dǎo)的高密度層錯（SF）和超細(xì)變形納米孿晶逐漸形成，促進(jìn)形成3D納米孿晶網(wǎng)絡(luò)。3D納米孿晶網(wǎng)絡(luò)固有的可重復(fù)性使其成為存儲高密度位錯的可持續(xù)來源。這種特殊的類珠光體結(jié)構(gòu)（LPM），以及由SF和納米孿晶介導(dǎo)的塑性變形和高密度位錯，為TiAl合金在塑性成形領(lǐng)域奠定了實驗和理論基礎(chǔ)。

來源：哈爾濱工業(yè)大學(xué)新聞網(wǎng)

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