近α鈦合金具有優異的熱穩定性、抗高溫蠕變性能和良好的持久能力，廣泛用于制造航空航天器的機翼、葉片等復雜結構件[1]
但是，目前報道的近α鈦合金其抗拉強度均低于1300 MPa[2,3]
超高強度(室溫拉伸強度超過1400 MP)鈦合金均屬于近β和亞穩β鈦合金類型，目前國內外研發成熟的超高強鈦合金牌號主要有β-21S (Ti-15Mo-2.7Nb-3Al-0.2Si)、TB8 (Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.25Si)、Ti-B20 (Ti-3.5Al-5Mo-4V-2Cr-1Fe-2Zr-2Sn)、TB10 (Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al)
其中的β-21S是美國Timet公司1989年研制開發的亞穩β鈦合金，時效強化后的室溫抗拉強度達到1450 MPa[4]
TB8是我國90年代仿制美國β-21S的一種新型亞穩β鈦合金，其在β鍛造熱處理制度下的室溫抗拉強度達到1420 MPa[4]
Ti-B20是由我國西北有色金屬研究院設計的一種亞穩β鈦合金，時效后的室溫抗拉強度達到1469 MPa[4]
TB10是我國北京有色金屬研究院自主研制的近β鈦合金，其鍛造棒材的室溫抗拉強度達到1420 MPa[5]
β鈦合金的組織和性能不穩定[6]，因此有必要研發近α型超高強度鈦合金以滿足航空航天工業的需要
目前鈦合金成分的設計方法，包括當量法[7,8]、第一性原理計算[9]、元素作用[10] 等
由于這些方法不能解決合金成分根源問題，開發新合金仍然依賴耗費巨大的試錯法
董闖教授課題組[11,12]發展的“團簇加連接原子”結構模型，為固溶體合金提供了化學近程序的一種簡化描述方式
該模型由一個近鄰團簇加上若干個次近鄰連接原子組成，表示為團簇式形式：[團簇](連接原子)
基于該理論模型已開發出如增材制造專用鈦合金[13]，低彈性模量生物醫用鈦合金[14]和高溫鈦合金[15]等高品質鈦合金
同時，劉田雨等[16]基于團簇加連接原子結構模型解析了目前最成熟、應用最廣的雙相Ti-6Al-4V合金，其成分式為α-{[Al-Ti12](AlTi2)}12+β-{[Al-Ti14](V2Ti)}5，共包含12個α-Ti結構單元和5個β-Ti結構單元
α和β成分式的推出及兩相各自合金化，為研發新型超高強近α鈦合金提供了簡潔途徑
本文基于Ti-6Al-4V成分式設計近α型雙相Ti-
聲明：
“基于Ti-6Al-4V團簇式設計的超高強Ti-Al-V-Mo-Nb-Zr合金” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：陳志鵬,朱智浩,宋夢凡,張爽,劉田雨,董闖
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2025年07月24日 ~ 26日 
