高强度多功能钛合金的关键科学问题

可逆马氏体相变是赋予材料形状记忆效应、超弹性和阻尼等功能的常规机制，但该机制导致材料屈服强度低，难以满足对许多结构材料的性能需求。近几年随着高强多功能金属和陶瓷材料的发现，研究人员提出了巨层错或初始扭折带的位错/缺陷机理。我们在研制高强多功能钛合金时发现奇异的非线性弹性变形和非均匀塑性变形，前者导致合金具有超弹性、高阻尼、低模量、低泊松比等功能特性，后者导致无加工硬化、类似剪切带的变形方式、晶粒快速细化至纳米尺度以及"软"纳米特性。这些新现象难以用现有机制圆满解释。本项目拟从电子结构计算和单晶弹性常数的实验测量着手，研究这类钛合金BCC晶体结构的稳定性，揭示奇异变形行为的物理根源；研究冷变形的组织演化过程，阐明弹性和塑性变形的微观机制及其在晶粒细化和抑制裂纹萌生中的作用；探索通过多种机制提高金属材料功能性和力学性能的新途径，以利于实现金属材料的多功能化、多功能复合以及结构与功能复合。