氧掺杂亚稳β钛合金

强塑协同倍增

通过间隙氧调控β相稳定性，该合金解决了TWIP/TRIP钛合金高塑性但低屈服强度的固有矛盾，实现了强塑性的同步大幅提升。

Yue, Gao · 肖文龙 · Kent, D. · Wang, Junshuai · Wentao, Jiang · Fanqiang, Meng · Ziling, Peng · 付雨 · 马朝利

Journal of Materials Science and Technology 2025

具体参数

延伸率

{'zh': '54', 'en': '54'} %

屈服强度

{'zh': '632', 'en': '632'} MPa

屈服强度提升幅度

{'zh': '>95', 'en': '>95'} %

延展性提升幅度

{'zh': '>140', 'en': '>140'} %

相对Ti-45Nb的屈服强度增量

{'zh': '182', 'en': '182'} MPa

相对Ti-45Nb的延伸率增量

{'zh': '29', 'en': '29'} %

技术优势

强塑协同倍增

0.3 wt.%氧使合金屈服强度提升超95%至632 MPa，同时延展性提升超140%至54%，破解了β钛合金强塑性倒挂难题。

机制可调变形路径

氧含量调控马氏体相变、孪生和位错滑移的临界应力，低氧时多阶段马氏体相变与孪生主导，高氧时先孪生再诱发马氏体，可按需定制强塑性配比。

远超传统工程钛合金

与常用Ti-45Nb相比，屈服强度高出182 MPa，延伸率提高29%，证明氧掺杂方案在保持高塑性的同时大幅强化，竞争力显著。

应用场景

• 高强韧钛合金：间隙氧掺杂同时大幅提升强度与塑性，为高强韧钛合金设计提供新范式，摆脱传统强塑性倒挂。
• 轻量化结构件：该合金在保持低密度的同时获得632 MPa屈服强度和54%延伸率，可替代钢或高温合金实现轻量化。
• 航空航天紧固件：高强度与高塑性组合满足航空紧固件对拉伸、疲劳和剪切性能的严苛要求，且耐蚀性好。
• 钛合金3D打印：氧掺杂成分控制简便，可直接用于预合金粉末制备，为3D打印提供高强高塑钛合金原料。