高強鈦合金因具有比強度高、可焊性好等優勢，已廣泛應用于各種先進工程領域，但是這類合金的良好性能強烈依賴于精密的熱加工技術，因此探尋熱加工過程中的組織演變規律和變形機制是高強鈦合金領域十分重要的研究內容。

來自長安大學的研究人員通過多尺度的組織表征技術對粉末冶金高強韌鈦合金熱加工過程中的組織演變進行系統性的分析，揭示了此合金在不同加工條件下的變形機制，并發現了多種特殊的組織演變機理。相關論文以題為“Processing of metastable beta titanium alloy: Comprehensive study on deformation behaviour and exceptional microstructure variation mechanisms”發表在 Journal of Materials Science & Technology。該研究的第一/通訊作者為長安大學青年教師趙秦陽，通訊作者為陳永楠教授，合作作者還包括長安大學徐義庫教授和新西蘭懷卡托大學楊非教授等。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jmst.2022.02.050

本研究通過粉末冶金熱壓法制備了含有0.36wt%氧元素的Ti-5553高強鈦合金，通過多條件下的熱變形試驗和對變形后組織的深入表征，研究分析了組織演變機理、組織演變規律與織構變化規律的內在關系、合金變形機制、α相特殊組織演變過程等內容。結果顯示合金在800°C/0.01s?1的變形條件下，α相發生了層狀粗化的特殊組織演變過程，通過HRTEM揭示了這種層狀生長是通過螺型位錯的逐步運動與扭折實現的；在800°C/10s?1的變形條件下，發現α相內產生了高密度的形變孿晶，不同的內生孿晶類型進一步引發了不同的α相斷裂模式（圖1）；在850°C/0.01s?1的變形條件下發現并闡明了“選擇性擴散”引發α相分離的組織演變機制；在900°C/10s?1的變形條件下，原始α相內產生了二次α相析出，通過TEM表征與分析揭示了這種特殊組織結構的形成機理。

圖1 合金經過800 °C/10 s1變形后α相內生孿晶的透射電鏡圖像

圖2 不同變形條件下合金內α相特殊組織結構演變過程示意圖

圖3 合金在不同加工條件下的變形機制圖：(a) α相; (b) β相

本研究最終建立了合金在不同加工條件下的變形機制圖（圖3），這項工作拓展了對高強鈦合金變形機制的認識與了解，并可為高強韌鈦合金精密熱加工技術的開發與設計提供理論支持與借鑒。