www.188betkr.com 讯 钛合金具有低密度、高比强度、优异耐蚀性、良好生物相容性以及无磁等特点，在航空航天、海洋工程、生物医用等领域得到了广泛应用。钛合金按照组织结构通常可分为密排六方（HCP）α型钛合金、体心立方（BCC）β型钛合金和α+β（HCP+BCC）型钛合金三种类型，尽管α+β型钛合金综合性能较好，但通常依赖钒（V）、铝（Al）、钼（Mo）、铬（Cr）等金属相稳定元素合金化而成，成本高，能耗大，消耗战略资源。
曲选辉、秦明礼、陈刚教授团队与合作者提出了高强韧钛合金的素化设计新策略，创造出一种新型组织结构——密排六方（HCP）+面心立方（FCC）的双相钛合金。该合金中FCC相含量可超过20%，均匀弥散分布于HCP基体中，且两相界面可呈共格结构。应力条件下，纳米尺度FCC相内部会产生堆垛层错以及应力诱导孪晶（TWIP）效应，加上其第二相弥散和氧原子固溶的协同强化作用，使得合金强度得到大幅提升的同时，仍保持了优异的塑性，其室温抗拉强度为1119.3MPa，屈服强度为1003.5MPa，断裂延伸率仍达到23.3%，强度与应用最为广泛的Ti-6Al-4V合金（α+β型钛合金）相当，但其塑性几乎是后者的2倍，展现出优异的强韧性。
特别是，该新型钛合金中并未使用钒（V）、铝（Al）、钼（Mo）、铬（Cr）等金属合金化元素，仅使用了通常认为对钛合金塑性“有害”的氧（O）元素进行组织调控，使合金内部生成FCC相。该新型钛合金是采用3D打印工艺制备，以团队自主发明的低成本流化改性纯钛粉（成本较传统雾化钛粉降低50%以上）为原料。由于钛活泼易氧化，在钛粉表面形成了一层氧化膜，在3D打印过程中冷却速度极快，氧化膜内部的氧原子无法及时扩散，造成氧原子局部富集，结合打印过程中产生的极大热应力协同诱导了HCP→FCC的相变反应。逐层打印后，大量纳米尺度的FCC相均匀弥散分布于HCP基体中，从而制备出了HCP+FCC双相钛合金，并且可通过调控钛粉颗粒表面氧化膜厚度、氧含量以及打印工艺，有效调控FCC相的含量、尺寸和分布状态，实现氧元素在HCP和FCC两相中的合理分配，最终获得优异的力学性能。
综上，该研究创造出一种新型的HCP+FCC双相钛合金，丰富了钛合金材料的家族。特别是，不使用稀有或昂贵金属合金元素，只使用微量的氧元素进行组织性能调控，不仅颠覆了“氧不利于钛塑性”的传统认知，实现了高性能钛合金的素化设计，而且打破了强度与塑性的制衡关系，所制备HCP+FCC双相钛合金展现出优异的强韧性。该工作为高性能金属材料的素化设计提供了新思路，不仅具有极大的经济效益，而且有利于资源环境的可持续发展
2025年7月17日，www.188betkr.com 将在湖南·长沙举办“2025高端金属粉体制备与应用技术大会暨2025通信电子、3D打印、粉末冶金市场金属粉国产化交流会”。届时，我们邀请到北京科技大学曲选辉教授出席本次大会并作题为《3D打印钛合金的素化与强韧化》的报告，曲选辉教授将为您介绍利用钛粉流化改性技术、钛粉表面氧化膜调控工艺和激光粉末床熔融中固有的快速冷却，创造出一种新型HCP-FCC双相钛合金（Ti-O合金），详细阐述氧诱导HCP转变为FCC的相变机制和强韧化机理。
个人简介：
曲选辉，1960年生，工学博士（中南大学），国家级杰出人才计划入选者，教授、博士生导师。现任先进粉末冶金材料与技术北京市重点实验室主任，国务院学位委员会第八届学科评议组成员，教育部高等学校材料类专业教学指导委员会委员。曾留学加拿大UBC（1986-1988年），曾任材料科学与工程学院院长（2004-2014年）、新材料技术研究院院长（2008-2020年）。主要学术兼职：中国新材料产业技术创新战略联盟副理事长，中国金属学会常务理事兼粉末冶金分会主任委员，《粉末冶金技术》主编， 《粉末冶金工业》副主编，《Powder Metall 》、《Acta Metall Sinica》、《Rare Metals》、《Metals》等10余杂志编委。2023年当选国际先进材料学会会士（IAAM Fellow)。主持完成了包括国家自然科学基金，国家重点研发计划，国家973、863计划在内的40余项国家级科研项目。发表SCI论文760余篇，出版著作5部，获授权发明专利210余项。
参考来源：
曲选辉，等：Lean design of a strong and ductile dual-phase titanium-oxygen alloy
北京科技大学新材料技术研究院官网
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