新的设计方法找到了制造更坚固钛合金的途径

钛合金是航空航天和能源基础设施以及生物医学设备等各种应用领域必不可少的结构材料。但与大多数金属一样，优化其性能往往需要在两个关键特性之间进行权衡：强度和延展性。强度较高的材料往往不易变形，而可变形的材料往往机械性能较弱。

现在，麻省理工学院的研究人员与 ATI 特种材料公司的研究人员合作，发现了一种制造新型钛合金的方法，可以超越这种历史权衡，从而生产出具有出色强度和延展性组合的新型合金，这可能会带来新的应用。

该研究成果发表在《先进材料》杂志上，由 Shaolou Wei ScD、C. Cem Tasan 教授、博士后 Kyung-Shik Kim 和 ATI Inc. 的 John Foltz 撰写。研究小组表示，改进源于调整合金的化学成分和晶格结构，同时调整用于在工业规模上生产该材料的加工技术。

钛合金之所以重要，是因为与钢相比，钛合金具有出色的机械性能、耐腐蚀性和轻质。通过精心选择合金元素及其相对比例，以及材料的加工方式。

“你可以创建各种不同的结构，这为你提供了一个巨大的平台，让你可以获得良好的性能组合，无论是在低温下还是在高温下，”塔桑说。

但如此众多的可能性反过来又需要一种方法来指导选择，以生产出满足特定应用特定需求的材料。新研究中描述的分析和实验结果提供了这种指导。

塔桑解释说，钛合金的结构，直至原子级，都决定了其性能。在某些钛合金中，这种结构甚至更加复杂，由两种不同的混合相组成，称为 α 相和 β 相。

“这种设计方法的关键策略是考虑不同的尺度，”他说。“一个尺度是单个晶体的结构。例如，通过仔细选择合金元素，你可以得到更理想的α相晶体结构，从而实现特定的变形机制。另一个尺度是多晶尺度，涉及α相和β相的相互作用。因此，这里采用的方法涉及两者的设计考虑。”

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