高强钛合金因具有比强度高、可焊性好等优势，已广泛应用于各种先进工程领域，但是这类合金的良好性能强烈依赖于精密的热加工技术，因此探寻热加工过程中的组织演变规律和变形机制是高强钛合金领域十分重要的研究内容。

来自长安大学的研究人员通过多尺度的组织表征技术对粉末冶金高强韧钛合金热加工过程中的组织演变进行系统性的分析，揭示了此合金在不同加工条件下的变形机制，并发现了多种特殊的组织演变机理。相关论文以题为“Processing of metastable beta titanium alloy: Comprehensive study on deformation behaviour and exceptional microstructure variation mechanisms”发表在 Journal of Materials Science & Technology。该研究的第一/通讯作者为长安大学青年教师赵秦阳，通讯作者为陈永楠教授，合作作者还包括长安大学徐义库教授和新西兰怀卡托大学杨非教授等。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.jmst.2022.02.050

本研究通过粉末冶金热压法制备了含有0.36wt%氧元素的Ti-5553高强钛合金，通过多条件下的热变形试验和对变形后组织的深入表征，研究分析了组织演变机理、组织演变规律与织构变化规律的内在关系、合金变形机制、α相特殊组织演变过程等内容。结果显示合金在800°C/0.01s⁻¹的变形条件下，α相发生了层状粗化的特殊组织演变过程，通过HRTEM揭示了这种层状生长是通过螺型位错的逐步运动与扭折实现的；在800°C/10s⁻¹的变形条件下，发现α相内产生了高密度的形变孪晶，不同的内生孪晶类型进一步引发了不同的α相断裂模式（图1）；在850°C/0.01s⁻¹的变形条件下发现并阐明了“选择性扩散”引发α相分离的组织演变机制；在900°C/10s⁻¹的变形条件下，原始α相内产生了二次α相析出，通过TEM表征与分析揭示了这种特殊组织结构的形成机理。

图1 合金经过800 °C/10 s⁻¹变形后α相内生孪晶的透射电镜图像

图2 不同变形条件下合金内α相特殊组织结构演变过程示意图

图3 合金在不同加工条件下的变形机制图：(a) α相; (b) β相

本研究最终建立了合金在不同加工条件下的变形机制图（图3），这项工作拓展了对高强钛合金变形机制的认识与了解，并可为高强韧钛合金精密热加工技术的开发与设计提供理论支持与借鉴。

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