通过多步热处理制备的高强度、高延展性的精细双峰结构钛合金

《Materials Science and Engineering: A》：Refined Bimodal-Structured Titanium Alloy with High Strength and Ductility Designed via Multi-Step Heat Treatment

钛合金通过三步热处理获得精细双模微结构（RBM），显著提升强度（+80MPa）和延展性（+30%），为工业化应用提供新方案。

　　

李润莲|曲芳华|袁龙|荣茂华|饶光辉|周长荣|刘立斌|王江|龙倩鑫|吴迪

桂林电子科技大学材料科学与工程学院及广西信息材料重点实验室，中国桂林，541004

摘要

钛合金中广泛采用的双模微观结构（BM）由球形初级α相（α_p）和层状次级α相（α_s）组成，在决定机械性能方面起着关键作用。然而，传统的两步热处理方法可调性有限。高温退火后进行时效处理可以获得超细的层状α_s相，但会导致α_p相颗粒粗化；相反，低温退火会产生较细的α_p相颗粒，但层状α_s相的细化程度仅中等。在本研究中，我们提出了一种新的三步热处理方法，用于Ti-6Al-2Sn-2Zr-6Mo-1.5Cr-2Nb（重量百分比）合金，能够精确控制α_p和α_s相的尺寸。该工艺制备出的双模微观结构（RBM）具有精细的α_p相颗粒和超细的α_s层状结构。与传统BM相比，RBM的抗拉强度提高了约80 MPa，伸长率提高了30%。这种成本效益高的RBM技术在钛合金领域具有广泛的应用潜力，非常适合工业化生产。

作者贡献声明

吴迪：撰写、审阅与编辑；资金筹集；概念构思。 李润莲：撰写、审阅与编辑；初稿撰写；方法学研究；数据整理。 曲芳华：方法学研究；实验设计。 袁龙：方法学研究；实验设计。 荣茂华：撰写、审阅与编辑。 饶光辉：指导工作。 周长荣：指导工作。 刘立斌：概念构思。 王江：撰写、审阅与编辑；概念构思。 龙倩鑫：撰写、审阅与编辑。

利益声明

作者声明不存在可能影响本文研究的已知竞争性财务利益或个人关系。

财务支持与赞助

吴迪感谢以下机构的支持：国家自然科学基金（项目编号52561026）、广西自然科学基金（项目编号2025GXNSFAA069636）、广西信息材料重点实验室（广西科技计划231058-Z）、广东省基础与应用基础研究基金（项目编号2025A1515012085）以及广西研究基地与人才专项研究项目（AD22035997）。刘立斌也感谢相关机构的支持。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文研究的已知竞争性财务利益或个人关系。