高強鈦合金是航空航天領(lǐng)域不可或缺的先進結(jié)構(gòu)材料，備受關(guān)注，取得了快速而顯著的進展。隨著各類航空器的快速發(fā)展以及鈦合金應(yīng)用場景的不斷擴大，實現(xiàn)高強鈦合金強度、塑性、韌性良好匹配是目前國際研究的熱點與前沿。為了更加充分挖掘高強鈦合金的應(yīng)用潛力，使這類合金在更多的關(guān)鍵領(lǐng)域獲得更重要的應(yīng)用，對其研發(fā)現(xiàn)狀、加工技術(shù)、組織-性能關(guān)系、變形行為與斷裂機理、強韌化機制等方面的深入理解就顯得格外重要。

近日，來自國內(nèi)高校和研究院所的研究人員聯(lián)合發(fā)表了針對航空航天用高強鈦合金的綜述文章，該文為邀請論文，全面回顧了目前高強鈦合金的研發(fā)現(xiàn)狀、應(yīng)用情況、加工與熱處理技術(shù)、相變、工藝-組織-性能間關(guān)系、變形行為與斷裂機理、強韌化機制等，并基于總結(jié)的現(xiàn)有研究結(jié)果針對此類合金的未來發(fā)展給出了展望。相關(guān)論文以題為“High-strength titanium alloys for aerospaceengineering applications: A review on melting-forging process”發(fā)表在金屬材料領(lǐng)域重要刊物Materials Science and Engineering A。全文約3.6萬字，并包含44個圖和6個表格，引用327篇相關(guān)文獻。

該論文的作者包括長安大學(xué)青年教師趙秦陽博士，西安交通大學(xué)孫巧艷教授，西北有色金屬研究院辛社偉教授，西北工業(yè)大學(xué)曾衛(wèi)東教授、王歡博士、青年教師徐建偉博士，長安大學(xué)陳永楠教授，陜西科技大學(xué)青年教師吳聰博士，貴州大學(xué)萬明攀教授，通訊作者為西北有色金屬研究院趙永慶教授。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.msea.2022.143260

文章綜述內(nèi)容主要分為六個部分：

第一部分按照時間階段順序，介紹了國內(nèi)外典型工程用高強鈦合金的發(fā)展和應(yīng)用情況；

第二部分重點介紹了高強鈦合金的鍛造技術(shù)和熱處理工藝，并描述了合金加工中織構(gòu)演變和數(shù)值模擬的相關(guān)內(nèi)容；

第三部分基于領(lǐng)域內(nèi)先前大量的相關(guān)研究凝練了高強鈦合金相變的基礎(chǔ)理論、表征方法和重要應(yīng)用；

第四部分解釋了高強鈦合金加工工藝-微觀組織-力學(xué)性能之間的內(nèi)在聯(lián)系；

第五部分總結(jié)了高強鈦合金在靜態(tài)載荷和疲勞載荷下塑性變形機制、裂紋擴展機理和斷裂機理；

第六部分詳細介紹了高強鈦合金的強化和韌化的方法與機制；

最后，提出了針對高強鈦合金未來研究與發(fā)展的建議，主要包括新合金設(shè)計、加工技術(shù)開發(fā)、低成本制造技術(shù)、強韌化機理等方面的展望。

圖1鈦合金ω相變機制

圖2 部分典型高強鈦合金強度-韌性匹配關(guān)系

圖3 TC21高強韌鈦合金片層組織中裂紋擴展機制

圖4 Ti-5321高強韌鈦合金片層組織中裂紋擴展路徑與α相晶體學(xué)取向關(guān)系

本研究受到了國家自然科學(xué)基金、中國科協(xié)青年人才托舉工程、陜西省科技重大專項、陜西省重點研發(fā)計劃的支持。