基于计算的方法设计了一种钛基中等熵合金，旨在提升其在600°C以上的高温性能

《Science China-Materials》：Computational-driven design of Ti-based medium entropy alloy for enhanced high-temperature performance above 600 °C

钛基中熵合金设计策略与性能突破 钛基中熵合金通过整合热力学相预测与力学建模，优化Ti70Nb10Al15Cr5合金实现18%室温延展性、650℃下520.7MPa屈服强度及4.76g/cm3超低密度。其相结构从铸态BCC单相经时效处理转变为BCC/Ti3Al双相，高温性能稳定至900℃，超越传统钛合金和镍基超合金，为航空发动机轻量化高温材料提供新范式

　　

摘要

开发能够在600°C以上工作的先进钛合金仍然是航空航天推进系统面临的关键挑战，因为传统的钛合金在高温下强度不足且微观结构不稳定。本文提出了一种基于计算的设计策略，用于设计基于钛的中等熵合金（MEAs），该策略将热力学相预测与基于力学原理的强度建模相结合，从而能够系统地研究Ti-Nb-Al-Cr四元体系。优化的Ti₇₀Nb₁₀Al₁₅Cr₅ MEA表现出优异的性能指标：室温下的延展率为18%（铸态），650°C时的屈服强度为520.7 MPa（时效处理后），密度极低，仅为4.76 g/cm³（比Inconel 718轻45%）。微观结构分析显示，铸态下该合金具有亚稳态的体心立方（BCC）结构，经过时效处理后转变为BCC/Ti₃Al双相结构，其沉淀物的形态和相稳定性随温度变化。该合金在高达900°C的温度下仍保持优异的高温强度（屈服强度超过80 MPa），性能优于商用钛合金（如Ti-1100、TG6），并填补了传统钛合金与镍基超级合金之间的性能差距。这项工作为基于熵工程的合金设计建立了一种多标准框架，为下一代航空航天应用提供了轻质、高温结构材料的可行路径。