鈦合金以其比強(qiáng)度高、耐疲勞性能好和優(yōu)異的耐腐蝕性能等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于航空航天、兵器、海洋工程和醫(yī)療領(lǐng)域[1–3]。然而，較高的生產(chǎn)成本極大地限制了其推廣。對(duì)比傳統(tǒng)金屬材料而言,鈦板材的成本甚至接近鋼板材的100倍[4-5]。鈦合金成本的主要來(lái)源于合金元素價(jià)格、高能耗的熔煉工藝和復(fù)雜的熱機(jī)械加工流程[6]。其中原材料海綿鈦的制備約占整個(gè)鈦合金生產(chǎn)成本的40%[7]，海綿鈦的提煉過(guò)程極為復(fù)雜，這主要由于從礦石中提煉鈦金屬非常困難，目前主流的商業(yè)冶煉海綿鈦的工藝仍然是生產(chǎn)周期長(zhǎng)，能耗高的Kroll法（鎂熱還原法）和Hunter法（鈉熱還原法）[8]，盡管目前學(xué)者提出了幾種新型的提煉方法，但其大多僅停留在實(shí)驗(yàn)室階段，難以大規(guī)模工業(yè)化[9]。此外，鈦合金中常用的合金元素（如V、B、Mo）價(jià)格較高，進(jìn)一步加劇了鈦合金的高成本問(wèn)題。此外鈦合金本身高溫易氧化、高變形抗力的特性導(dǎo)致其在加工過(guò)程中能耗能，工藝要求嚴(yán)格、成材率低等不足。當(dāng)前，鈦合金制品的推廣與應(yīng)用正受到其高生產(chǎn)制造成本的嚴(yán)重制約。因此，降低鈦合金的生產(chǎn)費(fèi)用成為科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)亟待攻克的關(guān)鍵問(wèn)題，發(fā)展鈦合金低成本制備與成形技術(shù)迫在眉睫。

本文綜述了近年來(lái)低成本鈦合金的發(fā)展趨勢(shì)，涵蓋研究熱點(diǎn)、關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題及基礎(chǔ)與應(yīng)用研究中提出的多種成本控制策略。本文將這些策略分為傳統(tǒng)方案與新興方案，并對(duì)現(xiàn)存問(wèn)題及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析，以期推動(dòng)鈦合金低成本化的發(fā)展進(jìn)程，促進(jìn)其在更多應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，并為后續(xù)鈦合金材料設(shè)計(jì)與開發(fā)提供參考。

1、 已商業(yè)化低成本合金的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀

自20世紀(jì)50年代Ti-6Al-4V合金廣泛應(yīng)用以來(lái)，降低鈦合金的制造成本始終是該領(lǐng)域研究的核心課題之一。尤其在航空航天、汽車與能源等高性能結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域，對(duì)低成本、高強(qiáng)度鈦合金的需求不斷增長(zhǎng)，驅(qū)動(dòng)了其從高端專用品逐步向民用化發(fā)展的轉(zhuǎn)變。已商業(yè)化的低成本鈦合金大致經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段。最初在美蘇冷戰(zhàn)時(shí)期，蘇聯(lián)率先推動(dòng)了BT系列合金（如BT-6、BT-20等）的研究與工程應(yīng)用，盡管當(dāng)時(shí)已具備一定的成本意識(shí)，但由于主要服務(wù)于航空航天等軍工領(lǐng)域，性能依然是設(shè)計(jì)的首要目標(biāo)。美國(guó)Timetal公司于20世紀(jì)60年代中期開發(fā)的Timetal62S，被認(rèn)為是首個(gè)真正以“低成本”為設(shè)計(jì)核心的鈦合金，標(biāo)志著鈦合金低成本化研究的起點(diǎn)，其通過(guò)引入廉價(jià)的Fe元素替代V元素，并輔以Si元素進(jìn)行強(qiáng)化，成功實(shí)現(xiàn)了良好性能與經(jīng)濟(jì)性的平衡，廣泛應(yīng)用于汽車部件制造。隨著冷戰(zhàn)結(jié)束和民用市場(chǎng)的迅速擴(kuò)張，以日本為代表的國(guó)家開始主導(dǎo)低成本鈦合金的發(fā)展浪潮，其開發(fā)的Ti-Fe-O-N系列合金，顯著降低了鈦合金成本，使鈦合金得以在汽車底盤、連接件等多個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。步入20世紀(jì)，低成本鈦合金逐漸向高強(qiáng)化發(fā)展，并且開始向船舶、裝甲以及航天火箭領(lǐng)域應(yīng)用，近年來(lái)開發(fā)的Ti12LC已具備工業(yè)化生產(chǎn)能力，其典型應(yīng)用包括航天器尾噴管等關(guān)鍵構(gòu)件，并在我國(guó)航天航空領(lǐng)域完成驗(yàn)證與推廣；與此同時(shí)，Ti-5322合金憑借較高的裝甲防護(hù)質(zhì)量系數(shù)，已成功應(yīng)用于裝甲防護(hù)結(jié)構(gòu)。圖1匯總了TC4合金以及已商業(yè)化生產(chǎn)的低成本鈦合金力學(xué)性能[1,3-4,9-12]，盡管目前已有多款低成本鈦合金實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)，但在實(shí)現(xiàn)低成本鈦合金高強(qiáng)塑化方面仍顯不足，未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)當(dāng)是面向“強(qiáng)度達(dá)到1.2GPa級(jí)別、伸長(zhǎng)率大于10%”的性能指標(biāo)，同時(shí)兼顧可加工性、焊接性及近凈制造能力，以適應(yīng)船舶、裝甲、航天等多元領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用需求。

1.1近期開發(fā)的典型低成本鈦合金的顯微組織及加工工藝與Ti-6Al-4V的對(duì)比

由于板材是鈦合金應(yīng)用中最重要的產(chǎn)品形態(tài)，也是低成本鈦合金主要的面向?qū)ο螅�本文選取Ti-6Al-4V（TC4）板材作為基準(zhǔn)，對(duì)比近期國(guó)內(nèi)開發(fā)且已應(yīng)用的低成本鈦合金Ti-5322板材以及低成本鈦合金Ti-35421板材。其典型的組織以及性能如圖2、表1所示[13-15]；TC4的相變點(diǎn)為995℃，其加工工藝為單相區(qū)鍛造開坯、兩相區(qū)熱軋以及960℃80min/AC+700℃120min/AC的固溶時(shí)效工藝，如圖2(a)所示，其典型組織為固溶過(guò)程中產(chǎn)生的等軸α以及時(shí)效過(guò)程中在β相中析出αs相構(gòu)成的雙態(tài)組織，由于等軸狀α相能夠在拉伸過(guò)程中提供良好的位錯(cuò)儲(chǔ)存能力和均勻塑性變形區(qū)域，因此具有較好的伸長(zhǎng)率，同時(shí)由于TC4合金的β穩(wěn)定元素含量較少，時(shí)效過(guò)程中β相轉(zhuǎn)變?yōu)?alpha;相傾向大，容易形成尺寸較大的αs相，界面強(qiáng)化作用有限，抗拉強(qiáng)度通常保持在900MPa左右。Ti-5322的相變點(diǎn)為892℃，其加工工藝為鍛造、兩相區(qū)熱軋、870℃60min/AC+550℃360min/AC的固溶時(shí)效工藝，合金組織為雙態(tài)組織，殘余連續(xù)β基體與彌散分布的次生αs共同提供細(xì)化強(qiáng)化作用，而短棒狀的初生αp則起到變形協(xié)調(diào)的作用，改善了應(yīng)力分布并延緩失穩(wěn)。由于αs相尺寸更小、界面密度更高，Ti-5322的綜合強(qiáng)度顯著提高（UTS≈1156MPa），且伸長(zhǎng)率可達(dá)14%，表現(xiàn)出比TC4更好的強(qiáng)塑性匹配。Ti-35421的相變點(diǎn)為807℃，加工工藝為鍛造、兩相區(qū)熱軋、780℃60min/AC+540℃480min/AC，合金含有較高含量的Mo、Cr和Fe，其β相更加穩(wěn)定，其合金組織為短棒狀初生αp和大量αs，阻礙位錯(cuò)滑移能力強(qiáng)，界面強(qiáng)化效應(yīng)更明顯，使抗拉強(qiáng)度提升至1313MPa。但由于極小尺度的αs層片，位錯(cuò)滑移的平均自由程下降，塑性略有降低（EL≈9%）。

綜上所述，TC4、Ti-5322和Ti-35421三種鈦合金板材在熱軋+熱處理工藝下具有不同的微觀組織特征與力學(xué)性能。TC4具備良好的塑性但強(qiáng)度有限；Ti-5322在保持較高塑性的同時(shí)，強(qiáng)度顯著提升，更接近未來(lái)低成本高強(qiáng)鈦合金目標(biāo)性能；而Ti-35421通過(guò)界面強(qiáng)化機(jī)制實(shí)現(xiàn)了更高強(qiáng)度，雖塑性稍微降低，但仍具備良好的工程應(yīng)用潛力，可以滿足未來(lái)多領(lǐng)域的需求。

表 1 TC4、Ti-5322、Ti-35421 成分及力學(xué)性能 [13-15]

合金牌號(hào)	名義成分	抗拉強(qiáng)度 / MPa	屈服強(qiáng)度 / MPa	伸長(zhǎng)率 /%
TC4	Ti-6Al-4V	895	825	10
Ti-5322	Ti-5Al-3V-2Fe-2Cr	1156	1037	14
Ti-35421	Ti-3Al-5Mo-4Cr-2Zr-1Fe	1313	1240	9

對(duì)TC4、Ti-5322和Ti-35421三種合金的組織性能對(duì)比出發(fā)，為實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)-塑性匹配，從TC4尺寸相對(duì)較大的等軸αp+片層αs雙態(tài)組織，向Ti-5322和Ti-35421具有的由更細(xì)小彌散的短棒狀α相與連續(xù)的β轉(zhuǎn)變基體構(gòu)成的細(xì)化多相組織發(fā)展。通過(guò)增加Mo、Cr、Fe等β穩(wěn)定元素含量以降低相變點(diǎn)，使合金能在更低的溫度下進(jìn)行熱變形與熱處理，有效抑制α相長(zhǎng)大，獲得更細(xì)小的組織構(gòu)型，同時(shí)發(fā)揮細(xì)晶強(qiáng)化、界面強(qiáng)化和位錯(cuò)強(qiáng)化的作用，在提升強(qiáng)度同時(shí)，由連續(xù)的β基體和協(xié)調(diào)變形的αp相來(lái)維持必要的塑性。因此，未來(lái)理想的高強(qiáng)低成本鈦合金組織，應(yīng)在雙態(tài)組織的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，調(diào)控初生αp形態(tài)及大小，在更小數(shù)量級(jí)的尺度上控制αs相的形態(tài)、尺寸和分布，以實(shí)現(xiàn)更高的強(qiáng)-塑性匹配。

2、開發(fā)低成本合金的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

2.1合金化設(shè)計(jì)

鈦合金中的合金元素主要分為α穩(wěn)定元素（如Al、O、N）和β穩(wěn)定元素（如V、Mo、Ni、Fe、Cr、Mn、Nb）以及對(duì)相變點(diǎn)影響較小的中性元素（如Sn、Zr）[12]。在合金化設(shè)計(jì)階段實(shí)現(xiàn)低成本化的思路往往集中于通過(guò)廉價(jià)的合金元素替換成本較高的合金元素，從表2也可以看出目前多數(shù)研究圍繞此思路展開，其中慢共析β穩(wěn)定元素Fe和Cr因其價(jià)格低廉被視為首選的β穩(wěn)定元素。盡管使用Fe、Cr作為鈦合金中廉價(jià)的合金元素可以一定程度地降低合金成本，然而過(guò)量添加Fe和Cr容易引起鑄錠偏析以及發(fā)生共析反應(yīng)產(chǎn)生硬脆Laves相（TiFe2、TiCr2），導(dǎo)致合金力學(xué)性能惡化[11]，此外，F(xiàn)e和Cr在高溫條件下的反應(yīng)活性增強(qiáng)，進(jìn)一步加劇了組織不穩(wěn)定性與脆性相的析出，從而限制了其在高溫鈦合金中的應(yīng)用潛力。然而，這類鈦合金在室溫條件下優(yōu)良的力學(xué)性能和經(jīng)濟(jì)性使其在許多陸基設(shè)備和設(shè)施中具有廣泛應(yīng)用潛力。Al作為最重要且應(yīng)用最廣泛的α穩(wěn)定元素，在提高鈦合金強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性以及抗蠕變性能方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，然而，Al的過(guò)量添加會(huì)導(dǎo)致鈦合金的可加工性降低[7]，進(jìn)而增加合金的加工成本。為進(jìn)一步降低鈦合金的生產(chǎn)制備成本，部分學(xué)者[16-18]采用O、N來(lái)替代Al，并且得到的合金在室溫下具有優(yōu)異的力學(xué)性能以及優(yōu)良的耐腐蝕和成形性[19]，特別是O的加入可以改善鈦合金在鑄造過(guò)程中的流動(dòng)性[20]，從而提升材料的成材率，但目前針對(duì)O、N等元素對(duì)鈦合金的凝固行為、成形特性的研究仍顯不足，并且對(duì)于鈦合金的高溫性能的影響也有待商榷。此外O、N在鈦合金熔煉過(guò)程中容易溢出熔體，同時(shí)受限于設(shè)備，O、N元素在鈦合金中的精確控制相對(duì)困難。因此，未來(lái)應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步確立鈦合金中O、N元素合適的添加窗口，并在此基礎(chǔ)上建立起O、N元素的含量與低純度海綿鈦、合金原料之間的聯(lián)系，進(jìn)而降低鈦合金成本。

綜上所述，雖然通過(guò)低成本合金元素（如Fe、Cr）的添加可以降低鈦合金的名義成本，但Fe、Cr等易偏析元素在商業(yè)大規(guī)格鑄錠中的均勻性仍是關(guān)鍵問(wèn)題。即便通過(guò)多次熔煉減少偏析，其額外的熔煉成本可能抵消廉價(jià)元素的成本優(yōu)勢(shì)。相比之下，通過(guò)添加O、N元素，并系統(tǒng)地研究其對(duì)合金性能的影響規(guī)律，進(jìn)而選用含有O、N元素的低純度原料、返回料來(lái)實(shí)現(xiàn)鈦合金成本的下降具有比較大的商業(yè)潛力。

2.2制備工藝優(yōu)化

盡管通過(guò)替代價(jià)格較高的合金元素可在一定程度上降低鈦合金的材料成本，但降低幅度相對(duì)有限。熔煉、成形與機(jī)加工環(huán)節(jié)約占鈦合金總成本的50%[7-9]。因此，研究者將更多關(guān)注轉(zhuǎn)向熔煉技術(shù)選擇與加工工藝優(yōu)化，以期進(jìn)一步降低鈦合金制造成本。然而，由于鈦合金在高溫下反應(yīng)活潑、對(duì)加工參數(shù)高度敏感的特性，使得工藝設(shè)計(jì)難度較大、加工窗口狹窄。當(dāng)前，鈦合金熔煉與加工過(guò)程中的降本策略主要集中在兩個(gè)方向：一是提高返回料的利用率，最大限度回收殘余材料以降低原材料成本；二是在保證質(zhì)量與成材率的前提下，優(yōu)化工藝流程，推動(dòng)短流程制備技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)制造效率與經(jīng)濟(jì)性的協(xié)同提升。

2.2.1熔煉技術(shù)優(yōu)化

目前國(guó)內(nèi)廣泛采用的真空自耗電弧熔煉（vacuumarcremelting,VAR）技術(shù)是工業(yè)化制備鈦合金鑄錠的成熟工藝，但在實(shí)現(xiàn)低成本鈦合金制備方面仍存在一定局限。為保證鑄錠均勻性，通常需進(jìn)行2~3次重熔[29]，導(dǎo)致熔煉成本較高；此外，該工藝需依賴高功率壓制設(shè)備以制備特定形狀的自耗電極；在熔煉過(guò)程中，低熔點(diǎn)和高蒸氣壓的合金元素易發(fā)生揮發(fā)，且VAR技術(shù)對(duì)高、低密度夾雜的去除效果有限，從而限制了返回料的利用比例。上述因素使得僅依靠VAR技術(shù)實(shí)現(xiàn)鈦合金的低成本化仍面臨較大挑戰(zhàn)。

隨著電子束冷床熔煉技術(shù)（electronbeamcoldhearthmelting,EB）的不斷發(fā)展與成熟[5,30–32]，鈦合金的低成本化制備成為可能。如圖3所示，EB爐利用電子束作為高能熱源，將熔煉過(guò)程劃分為原料熔煉區(qū)、精煉區(qū)和凝固區(qū)：原料和返回料在熔煉區(qū)被加熱熔化，熔體在精煉區(qū)通過(guò)密度差分離夾雜物，最終在凝固區(qū)形成高質(zhì)量鑄錠。相比傳統(tǒng)VAR技術(shù)，EB爐具有顯著優(yōu)勢(shì)：其返回料使用比例可達(dá)70%–80%（VAR通常低于30%），顯著降低原材料成本；同時(shí)，EB僅需一次熔煉即可成錠。此外，EB還可直接鑄造扁錠，簡(jiǎn)化后續(xù)軋制流程，而VAR生產(chǎn)的圓錠需進(jìn)行鍛造開坯處理。綜上，EB爐在工藝流程優(yōu)化、能耗降低與成本控制方面均展現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)。然而，由于EB爐必須在真空條件下運(yùn)行，其在熔煉多組分鈦合金時(shí)，高蒸氣壓的合金元素極易燒損，給合金成分的精確控制帶來(lái)了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。受限于這一技術(shù)瓶頸，目前EB爐熔煉鈦合金在國(guó)內(nèi)主要面向于純鈦及成熟商業(yè)鈦合金的返回料回收利用。在此方面，青海聚能鈦業(yè)的學(xué)者[33-37],開展了在EB爐熔煉多組分鈦合金過(guò)程中合金元素?fù)]發(fā)問(wèn)題方面取得了顯著成就，現(xiàn)已掌握TC4、TA15、TA10合金在EB爐熔煉過(guò)程中元素?fù)]發(fā)規(guī)律，為鈦合金行業(yè)的發(fā)展提供了技術(shù)支撐。

總體而言，與傳統(tǒng)VAR爐熔煉相比，EB爐熔煉技術(shù)在回收料處理上優(yōu)勢(shì)十分顯著：其對(duì)原料狀態(tài)的要求相對(duì)寬松，無(wú)需額外破碎或壓制電極，從而簡(jiǎn)化了預(yù)處理環(huán)節(jié)；同時(shí)，其熔煉過(guò)程中展現(xiàn)出的卓越精煉除雜性能，顯著提升了材料的純凈度和品質(zhì)。因此，EB爐在回收料處理方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)，特別是在提升材料純凈度、簡(jiǎn)化工藝流程以及提高回收料利用率等方面，具有廣闊的應(yīng)用前景。

除上述熔煉技術(shù)外，對(duì)于鈦合金中含有大量的諸如Mo、V、W等難熔合金元素時(shí)可采用冷坩堝感應(yīng)熔煉技術(shù)（inductionskullmelting,ISM），其是一種通過(guò)感應(yīng)加熱配合分瓣式水冷銅坩堝來(lái)進(jìn)行熔煉的特種熔煉方法（如圖4所示），其通過(guò)感應(yīng)線圈在分瓣式水冷銅坩堝中形成感生渦流以熔融金屬，同時(shí)通過(guò)電磁懸浮以及電磁攪拌作用提高成分均勻性，并避免熔體污染[7,38-39]。然而，ISM技術(shù)的結(jié)構(gòu)特性限制了其熔煉效率：一方面，單爐熔煉容量較小（通常為5~20 kg）；另一方面，坩堝底部凝殼較厚，常占總體積的三分之一以上，導(dǎo)致金屬損耗和能耗顯著增加。因此，降低凝殼厚度、擴(kuò)大熔煉規(guī)模、提升熔煉效率，是當(dāng)前ISM技術(shù)亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

在提升成材率方面，引入吸鑄工藝與ISM技術(shù)的結(jié)合成為研究重點(diǎn)。通過(guò)負(fù)壓將熔融金屬直接注入模具，既能顯著提高鈦合金的成材率，又能實(shí)現(xiàn)高效快速成型。但吸鑄技術(shù)與ISM結(jié)合的應(yīng)用仍面臨熔體流動(dòng)性控制和負(fù)壓環(huán)境下水冷銅坩堝磁場(chǎng)優(yōu)化的技術(shù)瓶頸，這直接影響工藝的穩(wěn)定性和產(chǎn)品質(zhì)量。盡管ISM結(jié)合吸鑄技術(shù)在高溫制備[40-41]中已有顯著進(jìn)展，但在鈦合金領(lǐng)域的研究仍較為稀缺，大多停留在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模，工業(yè)化突破尚未實(shí)現(xiàn)。尤其是鈦合金熔體流動(dòng)性差和高熔點(diǎn)特性進(jìn)一步提高了工藝設(shè)計(jì)難度，使該領(lǐng)域的研究和應(yīng)用亟待深入。

2.2.2成形技術(shù)改進(jìn)

鈦合金板材作為一種應(yīng)用廣泛的成品形態(tài)；然而，其在成形過(guò)程中的高裂紋敏感性、高變形抗力以及顯著回彈現(xiàn)象，不僅提高了加工成本，還成為制造中的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。此外，由于鈦合金型材軋制之前往往需要進(jìn)行加熱，進(jìn)一步造成了能源消耗，提升了鈦合金的成本。盡管有學(xué)者[42]針對(duì)鈦合金的室溫成形做出研究，但由于鈦合金在室溫下的成形非常有限，造成其室溫軋制成形過(guò)程中仍然存在許多困難。因此，熱加工仍然是主要加工方法。研究者[43-45]開發(fā)了多種本構(gòu)模型，用于模擬鈦合金的塑性變形行為，這些模型可以用于預(yù)測(cè)流動(dòng)應(yīng)力和應(yīng)變速率之間的關(guān)系。在特定情況下，結(jié)合多個(gè)模型或采用優(yōu)化步驟可以更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)加工過(guò)程。加工圖模型可以幫助識(shí)別加工鈦合金的安全區(qū)域，并確定最佳加工條件。因此，結(jié)合本構(gòu)模型和加工圖可以有效優(yōu)化熱加工流程，降低成本并提高效率。

目前上述方法已廣泛用于現(xiàn)有的商用合金[46-48]，有效減少加工過(guò)程中的浪費(fèi)。但針對(duì)低成本鈦合金的數(shù)值模擬技術(shù)（包括基于本構(gòu)模型的應(yīng)力－應(yīng)變分析和加工圖的參數(shù)優(yōu)化）仍然需要進(jìn)一步研究。使用這種方法的主要挑戰(zhàn)在于選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)谋緲?gòu)模型，以準(zhǔn)確描述熱加工合金的應(yīng)力－應(yīng)變行為。

3、開發(fā)低成本合金的新興設(shè)計(jì)方案

3.1成分設(shè)計(jì)優(yōu)化

傳統(tǒng)的鈦合金設(shè)計(jì)常依賴于類似“炒菜法”的試錯(cuò)策略，這種方法不僅研發(fā)周期冗長(zhǎng)、成本負(fù)擔(dān)較重，而且在成分設(shè)計(jì)階段需要進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)篩選，極大地制約了研發(fā)效率。隨著高通量擴(kuò)散技術(shù)以及機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的不斷突破和應(yīng)用[17,49-52]，在鈦合金成分設(shè)計(jì)中全面采用此類先進(jìn)方式已成必然趨勢(shì)。這不僅能顯著縮短研發(fā)周期，而且可以大幅降低研制成本，為新型鈦合金材料的快速開發(fā)提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保障。

高通量擴(kuò)散技術(shù)作為固態(tài)關(guān)系測(cè)定中最高效、可靠的方法之一。該技術(shù)可以在一個(gè)試樣上快速獲得多種合金成分?jǐn)?shù)據(jù)，從而顯著縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間。丁超義等[53]通過(guò)擴(kuò)散偶技術(shù)快速、高效地制備了Ti-6Al-10.9Cr、Ti-6Al-1Mo-1Fe-6.9Cr、Ti-6Al-1.7Fe-0.1Si-7.3Cr三種強(qiáng)度超過(guò)1600MPa、伸長(zhǎng)率高于5%的超高強(qiáng)鈦合金。朱程鵬等[54]結(jié)合高通量擴(kuò)散多元節(jié)、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，迅速揭示了Cr、Mo元素在高強(qiáng)韌近β體系Ti-Al-Nb-V-Zr-Sn-Cr-Mo合金中對(duì)組織及力學(xué)性能的關(guān)鍵調(diào)控作用，設(shè)計(jì)并制備出新型高強(qiáng)塑鈦合金Ti-4Mo-4Cr-3Al-2Nb-1.2V-1Zr-1Sn，其抗拉強(qiáng)度達(dá)到1123 MPa，伸長(zhǎng)率為16.9%。弭光寶等[55]學(xué)者比較了不同機(jī)器學(xué)習(xí)模型在預(yù)測(cè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)鈦合金力學(xué)性能及高溫抗氧化性能的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)，總結(jié)了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和集成學(xué)習(xí)模型算法更加實(shí)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)鈦合金的學(xué)習(xí)過(guò)程，為未來(lái)高溫鈦合金設(shè)計(jì)提供了參考，同時(shí)也為低成本鈦合金在相關(guān)設(shè)計(jì)中提供了啟發(fā)。

盡管高通量擴(kuò)散技術(shù)能夠大幅縮短實(shí)驗(yàn)周期，但仍存在一定的局限性。例如，在高溫長(zhǎng)時(shí)擴(kuò)散過(guò)程中，晶粒尺寸可能過(guò)度長(zhǎng)大，影響組織研究的準(zhǔn)確性。并且對(duì)于O、N等易擴(kuò)散元素其在擴(kuò)散組元制備的過(guò)程中可能已經(jīng)充分?jǐn)U散均勻，使得擴(kuò)散組元的制備失敗，如上文中所提到的O、N等低成本元素對(duì)于鈦合金的低成本化具有比較大的潛力。因此還需要完善含有易擴(kuò)散元素的擴(kuò)散偶制備技術(shù)，除此之外還應(yīng)當(dāng)充分考量實(shí)際熱處理工藝與高通量擴(kuò)散技術(shù)的銜接與匹配。而機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)則一直存在欠擬合、過(guò)擬合等問(wèn)題，也是限制其在鈦合金領(lǐng)域的應(yīng)用關(guān)鍵。而高通量擴(kuò)散技術(shù)的另一顯著優(yōu)勢(shì)在于其能夠精確測(cè)定相平衡關(guān)系及相成分。若能將高通量擴(kuò)散技術(shù)、傳統(tǒng)的相圖計(jì)算方法以及機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)相結(jié)合，通過(guò)高通量擴(kuò)散技術(shù)提供的大量數(shù)據(jù)點(diǎn)以及相圖計(jì)算輔助進(jìn)而實(shí)現(xiàn)機(jī)器學(xué)習(xí)模型的優(yōu)化，必將為鈦合金材料的設(shè)計(jì)帶來(lái)革命性突破。這種結(jié)合不僅能夠優(yōu)化材料性能，還能顯著縮短研發(fā)周期，為低成本鈦合金的推廣與研發(fā)開辟新路徑。

3.2TRIP/TWIP機(jī)制實(shí)現(xiàn)短流程化

近年來(lái)，相變誘導(dǎo)塑性（transformationinducedplasticity,TRIP）與（twinninginducedplasticity,孿生誘導(dǎo)塑性，TWIP）機(jī)制，被廣泛認(rèn)為是高性能鈦合金設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵理論基礎(chǔ)。兩種機(jī)制通常基于亞穩(wěn)態(tài)β鈦合金，其β相在高溫固溶快冷后往往表現(xiàn)出較低的熱力學(xué)與彈性穩(wěn)定性。在外部應(yīng)力作用下，原本以滑移為主的塑性變形機(jī)制會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變?yōu)閼?yīng)力誘導(dǎo)相變（stressinducemartensitetransformation,SIMT）或變形孿生（twining）主導(dǎo)的機(jī)制。如圖5所示，相較于傳統(tǒng)以位錯(cuò)滑移為主要變形機(jī)制的β鈦合金而言，TRIP、TWIP鈦合金往往具有較高的抗拉強(qiáng)度以及極佳的塑性[56-59]。

在TRIP機(jī)制中，β相會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體結(jié)構(gòu)；而在TWIP機(jī)制中，β相則會(huì)發(fā)生孿生產(chǎn)生大量孿晶，基于此種動(dòng)態(tài)相變以及變形孿生產(chǎn)生的大量的相界/孿晶界可以有效地阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)霍爾–佩奇效應(yīng)（dynamichall–petcheffect）進(jìn)而獲得高加工硬化率以及高塑性，然而由于材料在變形過(guò)程中的屈服主要受到變形機(jī)制的影響，應(yīng)力誘發(fā)相變以及應(yīng)力誘發(fā)孿生往往具有較低的啟動(dòng)應(yīng)力，導(dǎo)致屈服強(qiáng)度降低。通常而言，位錯(cuò)滑移（σSlip）、應(yīng)力誘發(fā)孿生（σTwining）、應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變（σSIMT）的觸發(fā)應(yīng)力關(guān)系為σSlip＞σTwining＞σSIMT[60-63]。如圖6（a）所示，TRIP、TWIP鈦合金具有優(yōu)異的加工硬化率，可以延緩應(yīng)變局部化，防止塑性失穩(wěn)、頸縮，如圖6（b）其加工硬化行為與TRIP和TWIP的動(dòng)力學(xué)具有直接關(guān)系，往往會(huì)形成類似于“三階段”應(yīng)變模式，在加工硬化率的極小值處，即第一階段結(jié)束時(shí)，亞穩(wěn)β相開始發(fā)生馬氏體相變或者孿生，此時(shí)合金發(fā)生屈服。第二階段，大量的馬氏體、孿晶發(fā)生形核與擴(kuò)展，其中馬氏體相變遵循以[111]β∥[110]α〞，(10-1)β∥(10-1)α〞的晶體學(xué)關(guān)系[61-64]。在變形的初始階段往往只會(huì)開動(dòng)單一數(shù)量的馬氏體變體，而隨著應(yīng)力的增加另一取向的馬氏體變形開動(dòng)，與原始變體形成典型的鋸齒形結(jié)構(gòu)；孿生則主要形成{332}<113>β孿晶為主并輔以較少的{112}<111>β孿晶，同時(shí)在特定晶體學(xué)取向下，孿晶內(nèi)部還可能會(huì)形成二次孿晶甚至三次孿晶[65-66]。這種馬氏體或?qū)\晶切割原始β晶粒實(shí)現(xiàn)的動(dòng)態(tài)霍爾佩奇效應(yīng)使得加工硬化率快速上升。在TRIP效應(yīng)中以馬氏體快速形成為其特征，因此其動(dòng)態(tài)強(qiáng)化效果比TWIP機(jī)制更加有效，而TWIP機(jī)制則是在較寬的應(yīng)變范圍緩慢進(jìn)行，致使其在更大范圍下可以穩(wěn)定地進(jìn)行，雖然導(dǎo)致了較低的加工硬化率但可以有效地防止塑性變形的不均化，因此大多數(shù)情況下TWIP鈦合金比TRIP鈦合金具有更好的塑性。當(dāng)合金加工硬化率達(dá)到極大值時(shí)，即階段二結(jié)束時(shí)，通常認(rèn)為馬氏體和孿晶開動(dòng)已趨于極限，位錯(cuò)發(fā)生滑移并與馬氏體和孿晶發(fā)生交互作用，由于這種近飽和的變形誘導(dǎo)產(chǎn)物以及位錯(cuò)大量塞積在晶界處，可動(dòng)位錯(cuò)減少，加工硬化率逐漸降低，直至合金發(fā)生斷裂。TRIP、TWIP機(jī)制通過(guò)不同的微觀變形方式，有效提升材料的強(qiáng)度與塑性之間的協(xié)同性，使得亞穩(wěn)態(tài)β鈦合金在保持良好塑性的同時(shí)，還可以獲得優(yōu)異的綜合力學(xué)性能。

基于上述機(jī)制，日本Tohoku大學(xué)的Liu等[69]研制出Ti-9Cr-0.2O合金在保持抗拉強(qiáng)度1025MPa的同時(shí)還能獲得20%的伸長(zhǎng)率。韓國(guó)材料研究所的Lee等[70]通過(guò)調(diào)控合金穩(wěn)定性在合金拉伸過(guò)程中引入TWIP機(jī)制制備出抗拉強(qiáng)度1324MPa，以及37%的高伸長(zhǎng)率的Ti-3Mo-3Cr-2Fe-2Al合金。這些研究成果充分表明TRIP、TWIP機(jī)制在獲得高性能鈦合金方面具有極高的潛力。

雖然TRIP/TWIP鈦合金的設(shè)計(jì)本質(zhì)上是一條以性能優(yōu)化為核心的路徑，旨在突破強(qiáng)–塑性的協(xié)同極限。但該合金設(shè)計(jì)方案在實(shí)現(xiàn)鈦合金低成本化方面仍展現(xiàn)出獨(dú)特潛力。其亞穩(wěn)β相的獲得通常僅需通過(guò)固溶處理和快速冷卻即可實(shí)現(xiàn)，不僅縮短了傳統(tǒng)鈦合金繁雜的熱處理流程，又顯著降低了生產(chǎn)能耗與成本。同時(shí)，β相的穩(wěn)定性可以通過(guò)引入廉價(jià)合金元素（如Fe、Cr）加以調(diào)控。使后續(xù)變形過(guò)程中誘發(fā)TRIP或TWIP機(jī)制，在優(yōu)化力學(xué)性能的同時(shí)進(jìn)一步降低加工成本。

然而，盡管基于TRIP/TWIP機(jī)制的鈦合金展現(xiàn)出優(yōu)異的力學(xué)性能，當(dāng)前相關(guān)研究多以性能突破為核心，針對(duì)其低成本化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與工程化應(yīng)用仍相對(duì)滯后，主要面臨三大挑戰(zhàn)：(1)在含多組元合金體系成分設(shè)計(jì)方面存在缺乏高效的設(shè)計(jì)策略；(2)其高強(qiáng)塑的性能高度依賴β穩(wěn)定性的精確控制，往往需要高合金化設(shè)計(jì)（Mo、Cr、Nb、Fe），并且需要保證固溶后快速冷卻與組織均勻性對(duì)熔煉質(zhì)量、錠坯尺寸、熱處理工藝提出了更高的要求；(3)在屈服強(qiáng)度控制上仍存在顯著提升空間。

在成分調(diào)控方面目前普遍采用的設(shè)計(jì)方案是基于[Mo]eq、Meand-orbitalenergylevel-Meanbondorder以及e/a的方式進(jìn)行計(jì)算[65,67-71]，但由于上述設(shè)計(jì)方案是基于單一合金元素（M）對(duì)Ti-M二元合金中β相穩(wěn)定性的影響，忽略了多元合金元素之間的相互作用。大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果已表明，實(shí)際觀測(cè)到的合金變形模式常常與上述模型預(yù)測(cè)存在顯著偏離，因此，亟需一種更加可靠和系統(tǒng)的方法來(lái)評(píng)估合金的相穩(wěn)定性。在此背景下，高通量擴(kuò)散技術(shù)因其高效率和良好的可靠性，展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力，有望成為新一代合金設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵工具。

針對(duì)TRIP/TWIP鈦合金因具有高合金元素含量導(dǎo)致熔煉難度上升的弊端，雖然目前有學(xué)者[68-71]利用傳統(tǒng)的VAR熔煉此類合金時(shí)可以實(shí)現(xiàn)小規(guī)格鑄錠的成功制備，但其大規(guī)格鑄錠的成分均勻性仍然需要驗(yàn)證。而上文中提到的ISM技術(shù)為此類熔煉難題提供了解決思路，利用其高效電磁攪拌的特點(diǎn)來(lái)改善組織均勻性；除改善設(shè)備本身的角度出發(fā)之外，開發(fā)低合金化的TRIP/TWIP鈦合金同樣是可行路徑，以廉價(jià)的強(qiáng)β穩(wěn)定性元素(Fe、Cr、Mn)元素為主，輔以少量低偏析傾向的β穩(wěn)定元素(Mo、V)，可以在保證合金β穩(wěn)定性和抑制偏析的同時(shí)降低合金成本。并且此種合金化設(shè)計(jì)方案由于以能夠有效提高合金淬透性的強(qiáng)β穩(wěn)定元素為主，能夠保證大尺寸錠坯水淬過(guò)程中的組織穩(wěn)定性。

除成本問(wèn)題之外，TRIP/TWIP鈦合金仍存在屈服強(qiáng)度偏低的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，目前多數(shù)此類合金的屈服強(qiáng)度尚難突破800MPa（如圖5所示）。其根本原因在于：亞穩(wěn)β相在早期塑性變形階段易于激發(fā)相變或?qū)\生，而這兩種機(jī)制所需的臨界開動(dòng)應(yīng)力顯著低于傳統(tǒng)滑移機(jī)制，導(dǎo)致材料在較低外應(yīng)力作用下即發(fā)生屈服。該特性雖有助于塑性提升，但在高載荷結(jié)構(gòu)應(yīng)用中卻可能影響材料的服役穩(wěn)定性與可靠性。而在增強(qiáng)合金屈服強(qiáng)度的目前學(xué)者主要是以兩個(gè)方面出發(fā)，其一是通過(guò)提升β相穩(wěn)定性，調(diào)節(jié)相變/孿晶開動(dòng)應(yīng)力、其二是以界面/尺寸效應(yīng)抑制相變發(fā)生。對(duì)此，西安交通大學(xué)的Zhang等[72]通過(guò)調(diào)控Mo含量并采用β相區(qū)循環(huán)熱軋工藝，成功制備出Ti-Al-8.5Mo-2.8Cr-2.7Zr合金。該合金中的納米級(jí)β相顯著提升了馬氏體相變的臨界開動(dòng)應(yīng)力，該策略使得塑性變形過(guò)程中位錯(cuò)滑移得以優(yōu)先生效，從而有效抑制了應(yīng)力誘導(dǎo)馬氏體相變的早期發(fā)生，實(shí)現(xiàn)高達(dá)910MPa的屈服強(qiáng)度的同時(shí)，仍保持了約40%的超高伸長(zhǎng)率，展現(xiàn)出優(yōu)異的強(qiáng)塑性協(xié)同。而北京工業(yè)大學(xué)的Chen等[26]在設(shè)計(jì)具有相對(duì)較高β相穩(wěn)定性的Ti-6Al-6Cr-1.2Fe-2Zr合金的基礎(chǔ)上，利用熱變形過(guò)程中的元素動(dòng)態(tài)再分布及位錯(cuò)調(diào)控，使β相保持在一種受控的亞穩(wěn)態(tài)。該方法有效延后了應(yīng)力誘導(dǎo)馬氏體相變，從而在不犧牲塑性的前提下顯著提升合金的屈服強(qiáng)度。最終制備出的合金展現(xiàn)出高達(dá)1250MPa的屈服強(qiáng)度，同時(shí)保持了12.8%的伸長(zhǎng)率，實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)度與延展性的良好平衡。

未來(lái)實(shí)現(xiàn)TRIP/TWIP鈦合金商業(yè)化的關(guān)鍵在于：以Fe、Cr、Mn等廉價(jià)強(qiáng)β穩(wěn)定元素為主體，輔以少量低偏析傾向的Mo、V協(xié)同調(diào)控β穩(wěn)定性；通過(guò)精準(zhǔn)控制β穩(wěn)定度和晶粒尺寸，提高馬氏體和孿晶的開動(dòng)應(yīng)力，在降低合金成本的同時(shí)抑制偏析、保證組織均勻性，并提升屈服強(qiáng)度而保持優(yōu)良塑性。與此同時(shí)，應(yīng)設(shè)計(jì)適用于VAR熔煉的低合金化TRIP/TWIP合金，并加快大規(guī)格ISM熔煉裝備的開發(fā)，以實(shí)現(xiàn)成分與組織的高效均質(zhì)化。通過(guò)成分設(shè)計(jì)與工藝優(yōu)化的協(xié)同推進(jìn)，有望真正實(shí)現(xiàn)TRIP/TWIP鈦合金的低成本化和工程化應(yīng)用。

3.3近凈成型技術(shù)

鈦合金產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)性受限，不僅源于原材料成本高，更因其制備工藝復(fù)雜、周期長(zhǎng)、技術(shù)要求高，導(dǎo)致整體制造成本偏高。尤其在半成品加工階段，加工費(fèi)用常常遠(yuǎn)超原材料成本，對(duì)變形困難或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件尤為明顯。傳統(tǒng)成型工藝中，坯料余量大、加工過(guò)程去除材料多，不僅工序繁瑣、效率低，還造成大量浪費(fèi)。因此，開發(fā)高效短流程工藝、提升材料利用率已成為降低鈦合金成本的關(guān)鍵方向。粉末近凈成形技術(shù)是以粉末為原料，通過(guò)注射、擠壓、熱等靜壓、冷壓、激光增材制造等方法，能夠在極少或無(wú)需后續(xù)加工的條件下直接制得成品，具有工藝流程簡(jiǎn)單、原材料利用率極高等優(yōu)點(diǎn)。相比之下，傳統(tǒng)工藝中鍛件和鑄件的材料利用率僅分別為10%～15%和45%～60%，而粉末近凈成形技術(shù)幾乎可實(shí)現(xiàn)100%的材料利用率，從而大幅提高了資源利用效率，極大地降低了整體制造成本[7,73-75]。此外值得注意的粉末近凈成型技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)零件進(jìn)行一體化制備，減少零件數(shù)量以及裝配工序，同時(shí)相應(yīng)的修復(fù)技術(shù)還能用于關(guān)鍵零部件的維護(hù)，避免直接更換零件帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失，進(jìn)一步降低制造和維護(hù)成本[76]。然而，粉末冶金技術(shù)也存在一定局限性，例如高品質(zhì)鈦粉末的制備成本仍然較高，燒結(jié)過(guò)程中孔隙難以完全消除，可能影響材料的疲勞性能和使用壽命。盡管如此，通過(guò)結(jié)合現(xiàn)代化的成分設(shè)計(jì)方法和優(yōu)化燒結(jié)工藝，這些問(wèn)題正在逐步被克服。

4、未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

目前，鈦合金已逐漸取代鎳基合金、銅基合金、不銹鋼等傳統(tǒng)材料，成為眾多領(lǐng)域中的新型材料。為了進(jìn)一步拓展鈦合金在化工、兵器、汽車、體育等行業(yè)的應(yīng)用前景，國(guó)內(nèi)外紛紛投入到低成本鈦合金及其制備技術(shù)的研發(fā)中，并已取得初步成效。結(jié)合鈦合金產(chǎn)品的成本構(gòu)成以及設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，未來(lái)鈦合金低成本化研究的重點(diǎn)將集中在以下幾個(gè)方向。

4.1發(fā)展海綿鈦新型冶煉技術(shù)

推動(dòng)發(fā)展低成本海綿鈦提取技術(shù)被視為降低鈦合金成本的突破口。只有加速電解鈦工業(yè)化技術(shù)的攻關(guān)，積極探索更高效的鈦提煉工藝，才能有效打破當(dāng)前鈦工業(yè)發(fā)展的瓶頸。無(wú)論是通過(guò)持續(xù)優(yōu)化現(xiàn)有工藝，還是引入全新的提煉流程，都有望大幅降低鈦提煉成本，從而顯著降低海綿鈦等原材料的生產(chǎn)費(fèi)用，為鈦合金低成本化提供堅(jiān)實(shí)支撐。隨著海綿鈦冶煉新技術(shù)逐步實(shí)現(xiàn)工業(yè)化推廣，其在降低鈦合金整體成本方面必將帶來(lái)突破性進(jìn)展，推動(dòng)整個(gè)行業(yè)邁向全新的發(fā)展階段。

4.2O、N元素的添加

由于O、N是海綿鈦、鈦返回料以及合金原料中的主要雜質(zhì)元素，但其也是潛在的替代合金元素，因此需明確其適宜的添加窗口。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步建立起含O、N的低純度原料、返回料之間的關(guān)系，進(jìn)而推動(dòng)低成本鈦合金產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

4.3低成本TWIP/TRIP鈦合金設(shè)計(jì)

雖然TRIP/TWIP鈦合金具有短流程制備的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)，但其面向低成本鈦合金的設(shè)計(jì)仍存在欠缺，而通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)以及高通量擴(kuò)散技術(shù)相結(jié)合，在設(shè)計(jì)階段有效引入TWIP/TRIP機(jī)制。通過(guò)高通量技術(shù)快速表征多種成分與性能關(guān)系結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，提升設(shè)計(jì)效率。

4.4發(fā)展鈦合金低成本成形制備技術(shù)

在鑄錠熔煉與加工環(huán)節(jié)，EB爐技術(shù)通過(guò)高比例地?fù)饺敕祷亓希�顯著降低了原材料成本，并實(shí)現(xiàn)了一次成錠，大幅縮減了熔煉次數(shù)和中間工序，構(gòu)建了高效的短流程制備模式，從而顯著降低加工費(fèi)用。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)水冷坩堝真空感應(yīng)熔煉與吸鑄工藝的結(jié)合也是降低鈦合金成本的潛在突破口。在成形工藝上，積極發(fā)展粉末冶金等先進(jìn)技術(shù)，可進(jìn)一步精簡(jiǎn)鈦合金的制備流程。

5、結(jié)語(yǔ)

綜合現(xiàn)有研究與工藝實(shí)踐，低成本鈦合金的整體發(fā)展路徑可按照應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行分級(jí)匹配：首先，采用EB爐熔煉含有大量Fe、O元素或高比例返回料的低成本鈦合金，并配合扁錠直軋工藝的加工方案時(shí)，盡管產(chǎn)品純凈度和性能略遜于傳統(tǒng)VAR鑄錠，但可顯著降低成本、簡(jiǎn)化流程，尤其適用于民用領(lǐng)域及航天、兵器的非承載結(jié)構(gòu)件等成本敏感型應(yīng)用。其次，粉末冶金近凈成形技術(shù)憑借材料利用率高、形狀復(fù)雜件可一次成形的優(yōu)勢(shì)，可根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量要求匹配不同應(yīng)用場(chǎng)景：從高精度航天復(fù)雜零件，到民用輕量化部件，均具備較高的成本–效益比。最后，TRIP/TWIP鈦合金雖仍面臨熔煉難度大、屈服強(qiáng)度偏低等技術(shù)瓶頸，但憑借其短流程制備特性和優(yōu)異的強(qiáng)–塑協(xié)同性能，展現(xiàn)出推動(dòng)鈦合金低成本化和性能突破的巨大潛力。通過(guò)合理調(diào)控塑性–屈服強(qiáng)度匹配，該類合金有望實(shí)現(xiàn)從航天、兵器到大規(guī)模民用領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

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基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金（51871006）

收稿日期：2025-07-21；錄用日期：2025-10-28

通訊作者：陳子勇 （1966—），男，教授，博士，研究方向?yàn)檩p質(zhì)高強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料，聯(lián)系地址: 北京市朝陽(yáng)區(qū)平樂園 100 號(hào)北京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院（100124），E-mail:czy@bjut.edu.cn

（注，原文標(biāo)題：低成本鈦合金研究現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)）

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tag標(biāo)簽:鈦合金,低成本鈦合金

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