亚稳工程，即使用相变/孪晶诱发塑性(TRIP/TWIP)，经过动态Hall-Petch效应显着进步亚稳态合金的加工硬化率，然后平衡资料的强度-延/耐性对立。但是， TRIP/TWIP效应一般具有较低的临界发动应力，导致合金展现出极低的屈从强度，然后也束缚了此类合金进一步的工程使用。

  “一般，强化亚稳态合金有两种典型的办法。” 西安交通大学资料学院一位博士介绍，“一种是经过进步相稳定性来调整变形机制，使其从TRIP改变为TWIP，乃至改变为惯例的位错塑性(ODP)；但是，在不改动合金成分的情况下，这一战略是无法调控TRIP/TWIP和ODP的激活次第；另一种是构建异质结构，经过晶界、异质层界面和/或分出相的空间散布和束缚效应来操控马氏体、孪晶等塑性载体的活动，其间异质叠层规划能够有显着效果地地结合稳态硬相组元ODP和亚稳态软相组元TRIP/TWIP然后高效地强化资料。”

  为此，怎么大幅度进步亚稳态合金TRIP/TWIP的发动应力以进步资料的屈从强度，并在基体中完成变形机制发动次第的精准操控，仍然是现在单相亚稳态合金规划所面对的一个挑战性难题。

  针对以上问题，西安交通大学金属资料强度国家重点实验室孙军院士团队自主规划了Ti-1Al-8.5Mo-2.8Cr-2.7Zr (wt%)亚稳钛合金，提出了一种异乎寻常的结构规划战略，即少数的多形状硬质-塑性α纳米分出相散布于亚稳态软相β基体的新式异质叠层结构，显着不同于以往很多的亚稳态软相镶嵌在硬相基体中的层状化规划。这种一起的纳米分出相与层状化规划相结合的微观安排长处是：叠层结构极大的进步了亚稳态β基体的马氏体相变发动应力，使得原本在高应力下发动的位错滑移机制在低应变下得以呈现，然后显着进步了合金的屈从强度，一起继续进步的加工硬化才能和应力水平使得马氏体相变又能够在高应变下产生，成功完成了ODP与TRIP在塑性变形过程中的“无缝联接”。

  与此一起，该团队选用循环热轧和短时固溶工艺克服了亚稳态β钛合金晶粒易粗化的坏处，经过改动循环次数，完成了纳米分出相晶内与界面的双态散布和软相β层厚（0.3~3.2微米）的灵敏操控，使得变形机制在临界层厚尺度~0.8微米产生改变。合金中硬质-塑性α纳米分出相不只作为强化相用来进步资料的强度，还作为应力会集源在高应力下激活亚稳态基体的马氏体相变完成TRIP效应添加延性，一起在变形后期这些纳米分出相可触发界面分层增韧机制以添加资料的断裂耐性。因而，经过调控基体层厚尺度与硬质-塑性纳米分出相的散布，精准操控了TRIP和ODP的发动次第，即在变形初始的低应变下首要激活ODP，并在随后的大应变下激活TRIP，完成了亚稳钛合金形变-相变机制的协同耦合效果，使合金屈从强度进步一倍而不丢失其均匀塑性。

  资料学科的专家觉得，该团队提出的新式异质叠层结构规划战略为开发高性能亚稳态β钛合金供给了一种有用的典范，并为规划先进钛合金和其它具有相似特性的金属结构资料供给了新的思路。

  以上研究成果以《三重功用纳米分出相塑韧化高强层状亚稳钛合金》为题在线宣布在新出书的《天然-通讯》(Nature Communications)上。

  西安交通大学资料学院博士生张崇乐、博士生刘帅洋为上述论文一起榜首作者，张金钰教授和孙军院士为论文一起通讯作者。该作业的合作者还包含教授和青年教师匡杰副教授。西安交通大学金属资料强度国家重点实验室是该作业的仅有通讯单位。该作业得到了国家天然科学基金、陕西省青年立异团队项目等项目的一起赞助。

  异质叠层Ti-1Al-8.5Mo-2.8Cr-2.7Zr合金的力学性能与变形机制改变的临界尺度猜测，及其与现在已报导的亚稳态钛合金的力学性能比照。图片均由论文作者供给