鈦合金因其高比強(qiáng)度和優(yōu)異的耐腐蝕性而成為最重要的結(jié)構(gòu)材料之一。但原材料成本高，可加工性差，增加了生產(chǎn)成本。因此開發(fā)具有近凈成形制造能力的低成本、高性能鈦合金勢(shì)在必行。

鑄造技術(shù)是一種成熟、有效的近凈成形技術(shù)，常規(guī)鑄造已用于制備純Ti和Ti-6Al-4V 零件。鑄態(tài)的Ti64 合金具有較大的晶粒和粗大的α 簇，這是其力學(xué)性能較差的主要原因。在鑄造應(yīng)用中，考慮到鑄造后不進(jìn)行熱機(jī)械處理以降低成本，優(yōu)化合金成分以控制鑄態(tài)組織就變得至關(guān)重要。香港城市大學(xué)的研究人員借助相圖計(jì)算方法，開發(fā)出一種新型的強(qiáng)韌性鑄造鈦合金Ti-6Al-2V-1Cr-1Fe，與 鑄態(tài)Ti-6Al-4V 合金相比，其晶粒尺寸明顯細(xì)化，屈服強(qiáng)度和塑性分別提高了19.7%和51.8%。

通過添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)1% 的Cr 和Fe，Ti-6Al-2V-1Cr-1Fe 的過冷能力得到提高，凝固過程中晶粒明顯細(xì)化，鑄錠無宏觀偏析現(xiàn)象。細(xì)化的晶粒結(jié)構(gòu)、α 板條厚度、固溶強(qiáng)化較高的β 相殘留率促進(jìn)了Ti 合金強(qiáng)度和塑性的提高。這種新型的低成本合金只含2%的V，有望提高合金的耐蝕性。

相關(guān)論文以A new α+β Ti-alloy with refined microstructures and enhanced mechanical properties in the as-cast state為題發(fā)表在Scripta Materialia上。此研究為設(shè)計(jì)具有近凈成形能力的新一代金屬材料提供了理論基礎(chǔ)。