一、【研究背景】
钛铝（TiAl）合金密度低，高温强度和抗疲劳性能好，阻燃性能优异，被公认为航空发动机镍基高温合金的理想替代材料，可显著降低部件重量并减少CO₂、Nox等污染气体的排放，显著提高航空发动机的工作效率和机动性，已在GE Genx-1B发动机低压涡轮叶片等关键耐热部件成功应用。然而，其高度有序的晶体结构导致该类合金具有本征脆性，原子扩散速率较无序合金相低两个数量级的特性，严重抑制了热变形过程中的动态再结晶（DRX），造成热加工窗口异常狭窄。现有提升TiAl合金热加工性能的主要方法是β稳定化元素（W、Mo、Ta、Nb等）合金化，通过形成高温无序β相改善高温塑性变形能力。但是β合金化却引发两个严重的不利条件：（1）室温下引入有序β₀相，进一步恶化合金的室温塑性；（2）服役中诱发β₀→γ+ω相变，引起的显微组织失稳，降低抗蠕变性能。如何避免β元素合金化的缺点，利用晶界工程提高热成形能力对拓展TiAl合金的应用极其重要。
二、【科学创新】
近日，来自宝鸡钛业股份有限公司的研究人员（郑国明、杨奇、王新、王俭等）联合西工大材料学院的李金山教授、唐斌教授提出通过触发TiAl合金的胞状反应构建出新型三相双态（T-B）结构的策略以突破该瓶颈。相较于TiAl合金的传统组织，T-B结构将DRX温度降低至少250°C，创纪录实现800°C下60%工程应变的无裂纹压缩变形——此为钛铝金属间化合物首例。并且通过低温热压缩成功制备出超细晶粒（0.8 μm）。研究表明：T-B结构中的类珠光体组织（PM）展现出卓越应变硬化能力，在热变形过程中产生更高的位错密度。高位错密度在低温条件下为DRX提供了足够的驱动力，促进DRX晶核的形核并导致超细晶的形成，同时DRX消除变形过程中产生的应力集中，成功避免了材料开裂。利用新型T-B结构更容易发生再结晶的原理，研究人员在TiAl合金中提出了一种低温热成形新工艺（800–1000°C），成功规避了β稳定化元素添加需求并显著降低氧化风险。本工作而且为改进TiAl元件的制造工艺提供了新的途径。
三、【图文概览】
图1 T-B结构800°C/10⁻³-10⁻⁴ s-1的热压缩变形行为及微观组织演变
图2 新型T-B结构的热变形特征
图3 新型T-B结构的动态再结晶机制
图4 一种TiAl合金的低温热成形工艺
四、【宝鸡钛业股份有限公司简介】
宝鸡钛业股份有限公司（以下简称“宝钛股份”或“宝钛”）是国家高新技术企业，专业从事钛及钛合金生产、科研，所在地被誉为“中国钛城”、“中国钛谷”。 宝钛股份是中国钛工业无可争议的龙头企业和世界级钛材供应商。它不仅是国内规模最大、产业链最完整的钛及钛合金生产科研基地，更是肩负着国家高端材料自主化、保障国家战略安全核心使命的关键战略企业。
钛及钛合金因其高强度、低密度、优异的耐腐蚀性和生物相容性，是航空航天、海洋工程、国防军工等尖端领域的不可替代的关键结构材料。宝钛股份作为国内钛材供应的绝对主力，其生产能力和技术水平直接关系到国家重大工程（如大飞机、载人航天、深海探测、先进武器装备）的顺利实施和供应链安全，是国家新材料战略中不可或缺的核心支柱。宝钛股份不仅仅是一家钛材生产企业，更是中国高端制造业和国家战略安全体系中不可或缺的战略基石。其凭借世界领先的熔炼技术（特别是EBCHM/PACHM）、完整的加工体系、持续的研发创新能力和严格的质量标准，牢牢占据着中国钛工业的制高点，为国家的航空航天、国防军工、海洋工程等关键领域提供了可靠的材料保障，并在全球高端钛材市场赢得了重要地位和广泛尊重。宝钛的发展，代表着中国在关键战略金属材料领域自主可控能力的不断提升和国家综合实力的重要体现。
宝钛股份承担着为国产大飞机（C919、ARJ21等）、新型战机、火箭发动机等提供高性能钛合金材料的重任。其产品广泛应用于飞机的机身结构件、发动机部件、起落架等关键部位，是提升中国航空工业自主保障能力和国际竞争力的关键支撑。在国防军工领域，宝钛的高端钛合金材料是潜艇耐压壳体、舰船部件、导弹及航天器结构件等核心装备的基础材料，对提升装备性能、可靠性和隐身性至关重要，是国防现代化建设和国家安全的坚实后盾。
宝钛代表着中国钛工业的最高水平，其技术突破、标准制定、产业升级方向对整个行业具有强大的引领和示范作用，是推动中国从钛工业大国迈向钛工业强国的核心引擎。宝钛的产品不仅满足国内高端需求，还大量出口国际市场，成为波音、空客、罗罗、西门子等国际巨头的合格供应商，在全球高端钛材供应链中占据举足轻重的地位，是中国制造业参与国际高端竞争的代表，其产品质量达到国际一流水平。
宝钛建立了完善且严格的质量管理体系，通过了一系列国际航空航天、医疗等领域的严苛认证（如NADCAP特种工艺认证、AS9100D航空航天质量管理体系、ISO13485医疗器械质量管理体系、API石油管材认证等）。深度参与国家“863计划”、“973计划”、国家重点研发计划等，承担多项关乎国家战略需求的钛合金材料研制任务，是解决国家“卡脖子”材料问题的主力军。
宝钛股份近年来实现了多项重大技术突破，巩固了其作为国家战略材料核心支柱的地位：在航空航天领域，攻克了国产大飞机C919主承力结构用高强韧钛合金（如Ti-55531、TC4-DT）的纯净熔炼与精密制造技术，打破国外垄断；自主研发出600℃以上高温钛合金（Ti60/Ti65），并依托电子束冷床炉（EBCHM）熔炼技术实现航空发动机超高纯净转动件的国产化，解决了关键”卡脖子”难题。在深海工程领域，为”奋斗者”号万米载人潜水器研制出世界最大尺寸、最高强度的Ti62A钛合金载人球舱，突破超厚板材成型与电子束焊接等极端制造技术，支撑中国深海探测能力全球领先。同时，公司通过EBCHM/PACHM技术实现超大规格超高纯钛锭的稳定生产，开发短流程低成本钛材制备工艺；在增材制造领域突破高性能钛合金粉末制备与复杂构件精密成形技术；并前瞻布局氢能用超耐蚀钛合金双极板、低模量生物医用钛合金等新兴战略材料。这些突破不仅保障了国家重大工程供应链安全，更推动中国高端钛材技术迈入国际前沿领域，彰显宝钛”大国重器材料基石”的战略价值。
