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　　高比强度钛合金是完成节能减排以及轻量化的苛重组织质料，可通过安排晶界(GBs)和异相界面(PBs)的密度和空间漫衍特色优化其宏观力学功能，比如调控钛合金中晶格不相连的α/β相界面组织与特色可明显晋升合金的力学功能。对钛合金来说，除了扩散()正在钛合金中引入高密度PBs。钛合金中的马氏体相变能够完成两个要害上风：一方面，通过疾冷驱动相变（高温相的热不变性消重）构修双相微观组织而爆发界面硬化；另一方面，通过力致相变诱导硬化（室温相的呆滞不变性消重），平日再现为较低的屈膝强度，但较高的加工硬化本领和断裂延迟率，即相变诱导塑性效应。凡是来说，马氏体加强适当经典的Hall-Petch相干，是以，人们渴望正在微观机闭中打算纳米马氏体，以加强合金并坚持合理的延展性，从而得到优异的力学功能。然而，因为钛合金中尺寸为几十以至几百微米的较大β晶粒往往会造成微米级和亚微米级的马氏体片层，导致相界面密度低而屈膝强度不高。是以，行使晶界工程(GBE)构修具有精微小观机闭的高强韧钛合金依旧是一个寻事。

　　针对上述题目，西安交大金属质料强度邦度重心实践室孙军院士团队提出了采用化学界面工程(CBE)创制纳米马氏体的新战略，分歧于以往利用古代热呆滞加工手腕的晶界工程。团队基于高温下合金元素之间明显的扩散失配能够修建高密度化学界面（CBs，界说为正在晶格相连区域内起码一个元素存正在浓度梯度的不相连）的打算思思，探究分歧合金元素正在BCC-Ti和HCP-Ti基体中的扩散速度差别kb，选用低本钱疾扩散元素Cr和慢扩散元素Al，以Ti-xCr-4.5Zr-5.2Al（x= 1.8, 2.3, 2.8 wt.%）合金举动模子质料，通过疾扩散元素Cr调控化学界面的密度。高温形态下Cr和Al元素的扩散失配造成高密度CBs，这些CBs能够将每个β晶粒盘据成大批的贫Cr和富Al纳米域。正在随后水冷经过中，马氏体（组织蜕化）更容易正在这些富Al或贫Cr纳米域中形核，即这些富含Al或贫Cr的纳米域举动纳米马氏体形核位点，而化学界面则举动马氏体长大的壁垒，节制其敏捷滋长。基于CBE理念，团队正在Ti-2.8Cr-4.5Zr-5.2Al合金中告成地制造了迄今为止最小尺寸的纳米马氏体（均匀尺寸为20± 6nm，如图1）。与此同时，该钛合金具有暂时报道的一齐马氏体钛合金质料中最低本钱、最高的比强度以及优异的强塑性般配（如图2），具有优越的利用前景。团队提出的化学界面工程打算战略冲破了钛合金原有微观机闭/合金因素打算理念和热呆滞加工手腕的范围，为打算高功能进步钛合金和其它具有相似特色的金属组织质料供给了新的思绪。

　　图1. 众层级纳米马氏体Ti-2.8Cr-4.5Zr-5.2Al合金水冷后的微观机闭与因素漫衍

　　图2. 众层级纳米马氏体Ti-2.8Cr-4.5Zr-5.2Al合金水冷和空冷后的室温力学功能

　　该酌量成就以《层级纳米马氏体构制的低本钱超高强塑钛合金》（Hierarchical nano-martensite-engineered a low-cost ultra-strong and ductile titanium alloy）为题日前宣布于《自然-通信》（Nature Communications）。西安交通大学质料学院博士生张崇乐、硕士结业生包翔云、陈威副教育和前沿院郝梦园博士生为论文联合第一作家，孙军院士和张金钰教育为论文联合通信作家。该作事的协作家还搜罗教育和王栋教育，西安交通大学金属质料强度邦度重心实践室是该论文的独一通信单元。

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