中國科學(xué)院金屬研究所研究員楊柯團隊長期從事新型醫(yī)用金屬材料的基礎(chǔ)與應(yīng)用研究。近期，團隊成員任玲、王海等人通過“雙相殼層包裹超細(xì)等軸晶”的顯微組織設(shè)計思想，獲得了性能優(yōu)異和熱穩(wěn)定性高的超細(xì)晶含銅鈦合金。日前，相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《自然-通訊》。

據(jù)了解，與常規(guī)晶粒尺度（5～10微米）的鈦合金相比，超細(xì)晶鈦合金不僅具有更高的強度與良好的塑性匹配，同時還具有更高的耐磨性和更佳的生物相容性，在航空航天、生物醫(yī)學(xué)等諸多重要應(yīng)用領(lǐng)域中極具吸引力。

然而，超細(xì)晶鈦合金不僅制備加工極為困難，且組織的熱穩(wěn)定性較差，這兩大瓶頸問題制約了超細(xì)晶鈦合金的發(fā)展與應(yīng)用。

這些年來，楊柯團隊一直致力于含銅鈦合金的結(jié)構(gòu)與生物功能一體化研究與應(yīng)用。在前期研究工作基礎(chǔ)上，團隊提出“共析元素合金化—淬火—熱變形”（EQD）的超細(xì)晶含銅鈦合金的制備策略，實現(xiàn)了雙相殼層包裹超細(xì)等軸晶的顯微組織的設(shè)計思想。

研究團隊從熱力學(xué)、動力學(xué)兩方面提高超細(xì)晶鈦合金組織熱穩(wěn)定性，并利用常規(guī)熱處理與熱加工的工藝組合，實現(xiàn)了上述顯微組織的大尺寸制備，解決了超細(xì)晶鈦合金制備加工難、組織穩(wěn)定性差的兩大瓶頸問題。

該EQD策略不僅實現(xiàn)了TiCu、TiZrCu等其它鈦合金的高性能、高熱穩(wěn)定性超細(xì)晶組織的制備，并已經(jīng)拓展至包括鋼鐵材料在內(nèi)的其它合金體系中，為超細(xì)晶金屬材料的制備提供了新途徑，對超細(xì)晶金屬材料的設(shè)計和研究具有重要意義。