香港城大研发出一种新型高强韧铸造钛合金

钛合金因其高比强度和优异的耐腐蚀性而成为最重要的结构材料之一。但原材料成本高，可加工性差，增加了生产成本。因此开发具有近净成形制造能力的低成本、高性能钛合金势在必行。

铸造技术是一种成熟、有效的近净成形技术，常规铸造已用于制备纯Ti和Ti-6Al-4V 零件。铸态的Ti64 合金具有较大的晶粒和粗大的α 簇，这是其力学性能较差的主要原因。在铸造应用中，考虑到铸造后不进行热机械处理以降低成本，优化合金成分以控制铸态组织就变得至关重要。香港城市大学的研究人员借助相图计算方法，开发出一种新型的强韧性铸造钛合金Ti-6Al-2V-1Cr-1Fe，与 铸态Ti-6Al-4V 合金相比，其晶粒尺寸明显细化，屈服强度和塑性分别提高了19.7%和51.8%。

通过添加质量分数1% 的Cr 和Fe，Ti-6Al-2V-1Cr-1Fe 的过冷能力得到提高，凝固过程中晶粒明显细化，铸锭无宏观偏析现象。细化的晶粒结构、α 板条厚度、固溶强化较高的β 相残留率促进了Ti 合金强度和塑性的提高。这种新型的低成本合金只含2%的V，有望提高合金的耐蚀性。

相关论文以A new α+β Ti-alloy with refined microstructures and enhanced mechanical properties in the as-cast state为题发表在Scripta Materialia上。此研究为设计具有近净成形能力的新一代金属材料提供了理论基础。