超塑性成型技術(shù)有望解決復(fù)雜構(gòu)件的成型問題，在航空航天等重要領(lǐng)域中有著廣闊的應(yīng)用前景。然而，目前多數(shù)金屬超塑性成型的溫度較高且應(yīng)變速率極為緩慢，這不僅增大了超塑性成型的能耗與時間，還使成型后的材料表面發(fā)生了嚴重的氧化，制約了該技術(shù)的廣泛應(yīng)用。
為解決上述問題，中科院金屬研究所楊柯、任玲研究團隊與澳大利亞皇家墨爾本理工大學(xué)邱冬教授研究團隊合作，在前期開發(fā)的高性能雙相核殼納米結(jié)構(gòu)Ti6Al4V5Cu合金基礎(chǔ)之上(Nature Communications, 2022, https://doi.org/10.1038/s41467-022-29782-8)，設(shè)計并制備了具有多相納米網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的新型鈦合金，它利用基體中的納米β網(wǎng)促進微納米α晶粒間的滑移與傾轉(zhuǎn)，并利用沿α/β相界釘扎的納米Ti2Cu相提高該納米網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，全面提升材料的超塑性變形能力。這一組織設(shè)計使材料的超塑性變形溫度較Ti6Al4V合金下降了約250℃，在750℃和應(yīng)變速率高達1s-1的條件下，它可以獲得超過900%的延伸率，意味著該材料超塑性變形的應(yīng)變速率較現(xiàn)有材料提高了2~4個數(shù)量級。在超塑性變形后，多相納米網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)鈦合金的組織不會粗化長大，解決了材料超塑性變形能力與組織熱穩(wěn)定性之間的固有矛盾，這對于推動超塑性成型技術(shù)的發(fā)展具有重要的意義。
相關(guān)研究成果以題為“Extraordinary superplasticity at low homologous temperature and high strain rate enabled by a multiphase nanocrystalline network”在線發(fā)表于《國際塑性》(International Journal of Plasticity)期刊。
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