Materials Science and Engineering: A | 基于低温时效工艺析出ω和O′亚稳相调控高强钛合金Ti5321强塑性的研究

　　金属材料的强度与塑性之间存在相互抑制关系，是学术界一直致力解决的难题。钛合金通过传统强化相α的析出能够显著提高合金强度，但其塑性会明显下降，本研究通过低温时效工艺，在基体中形成两种不同的亚稳相，能够在显著提高合金屈服强度的同时，改善合金塑性。

　　2022年9月2日，聊城大学材料科学与工程学院宋博老师在 Materials Science and Engineering: A 发表了题为  Tuning the strength and ductility of near β titanium alloy Ti-5321 by ω and O′ intermediate phases via low-temperature aging 的研究论文，研究了亚稳相ω和O′析出对高强钛合金Ti-5321的组织演变及力学性能的影响，揭示了合金强度-塑性同时提高的内在机理。

　　作者利用Ti-5321合金在加热过程中能够形成多种亚稳相的特点，基于相变基本原理，采用低温时效工艺在合金中形成不同种类及含量的亚稳相，实现调控合金变形行为以及力学性能的目的。研究发现，通过两种亚稳相的复合析出，可以实现Ti-5321合金屈服强度与断裂延伸率的同时提升，克服了金属材料强度与塑性之间的相互抑制关系。

　　图1. Ti-5321合金固溶后水淬(WQ)或空冷(AC)在200℃保温不同时间后的微观组织及相组成.

　　图2. Ti-5321合金固溶后水淬在200℃保温不同时间后的拉伸性能

　　Ti-5321合金固溶后在200℃时效1h后的微观组织与相组成如图1所示，时效过程中ω和O′相持续析出，含量不断上升，与水淬态Ti-5321合金相比，空冷态合金在时效后的组织中O′相含量明显更高。两种亚稳相含量的上升使得合金的屈服强度不断上升，产生了显著析出强化效果，如图2所示。由于空冷态合金在时效后仍然具有更高含量的O′相，其强度可进一步提高。有趣的是由于O′相的形成，ω相本身自带的脆性效果消失，合金在保温时间不超过1h时，塑性没有下降，反而表现出不断上升的趋势，直至保温时间超过1h后ω相致脆效果才逐渐显现。亚稳相含量的上升抑制了变形过程中发生应力诱导相变行为，使得合金的主导变形机制逐渐由应力诱发相变转变为机械孪晶与位错滑移。

　　聊城大学教师宋博为该论文第一作者，北京航空航天大学副教授肖文龙为该论文的共同通讯作者。北京航空航天大学的马朝利教授，周廉院士参与了该项研究工作。该研究工作得到国家自然科学基金，中法国际合作项目和聊城大学博士科研启动基金等的支持。

（审核：齐亚伟）