中国科学院金属研究所研究员团队通过“双相壳层包裹超细等轴晶”的显微组织设计思想，同时从热力学、动力学两方面提高超细晶钛合金组织的热稳定性，并利用常规热处理与热加工的工艺组合，实现了上述显微组织的大尺寸制备，解决了超细晶钛合金制备加工难、组织稳定性差的两大瓶颈问题，获得了性能优异和热稳定性高的超细晶含铜钛合金。在前期研究工作基础上，团队提出“共析元素合金化-淬火-热变形”（EQD）的超细晶含铜钛合金的制备策略，实现了双相壳层包裹超细等轴晶的显微组织的设计思想。该策略通过常规的热加工设备实现了α-Ti晶粒尺寸在90-500纳米范围内的超细晶Ti6Al4V-5Cu合金的大尺寸制备。与此同时，利用热变形过程中形成的β/Ti2Cu双相蜂窝壳结构包覆α晶粒，显著提高了超细等轴晶组织的热稳定性，使材料的失稳温度提高至973开尔文。该合金的室温拉伸强度最高达到1500兆帕，延伸率超过10%。在923开尔文和应变速率为每分钟15毫米条件下，其拉伸延伸率超过1000%，实现了超塑性变形。此外，该合金在高温拉伸的热力耦合条件下未发生晶粒的粗化长大。该EQD策略不仅实现了TiCu、TiZrCu等其他钛合金的高性能、高热稳定性超细晶组织的制备，并已经应用于包括钢铁材料在内的其他合金体系中，为超细晶金属材料的制备提供了新途径。
　

（郝晓明）