中國科學院金屬研究所楊柯研究員團隊長期從事新型醫(yī)用金屬材料的基礎與應用研究，該團隊成員任玲研究員、王海助理研究員等通過“雙相殼層包裹超細等軸晶”的顯微組織設計思想，同時從熱力學、動力學兩方面提高超細晶鈦合金組織的熱穩(wěn)定性，并利用常規(guī)熱處理與熱加工的工藝組合，實現(xiàn)了上述顯微組織的大尺寸制備，解決了超細晶鈦合金制備加工難、組織穩(wěn)定性差的兩大瓶頸問題，獲得了性能優(yōu)異和熱穩(wěn)定性高的超細晶含銅鈦合金。近日，相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《自然·通訊》。

近年來，楊柯團隊一直致力于含銅鈦合金的結(jié)構(gòu)與生物功能一體化研究與應用。在前期研究工作基礎上，團隊提出“共析元素合金化—淬火—熱變形”（EQD）的超細晶含銅鈦合金的制備策略，實現(xiàn)了雙相殼層包裹超細等軸晶的顯微組織的設計思想。該策略通過常規(guī)的熱加工設備實現(xiàn)了α-Ti晶粒尺寸在90—500納米范圍內(nèi)的超細晶Ti6Al4V-5Cu合金的大尺寸制備。與此同時，利用熱變形過程中形成的β/Ti2Cu雙相蜂窩殼結(jié)構(gòu)包覆α晶粒，顯著提高了超細等軸晶組織的熱穩(wěn)定性，使材料的失穩(wěn)溫度提高至973開爾文。該合金的室溫拉伸強度*高達到1500兆帕，延伸率超過10%。在923開爾文和應變速率為每分鐘15毫米條件下，其拉伸延伸率超過1000%，實現(xiàn)了超塑性變形。此外，該合金在高溫拉伸的熱力耦合條件下未發(fā)生晶粒的粗化長大。該EQD策略不僅實現(xiàn)了TiCu、TiZrCu等其他鈦合金的高性能、高熱穩(wěn)定性超細晶組織的制備，并已經(jīng)應用于包括鋼鐵材料在內(nèi)的其他合金體系中，為超細晶金屬材料的制備提供了新途徑，對超細晶金屬材料的設計和研究具有重要意義。

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