双丝电弧增材制造原位制备新型Ti-Fe合金的微观结构调控与力学性能强化机制

本文推荐：该研究通过双丝电弧增材制造（D-WAAM）技术成功制备Ti-xFe（x=4,6,8 at.%）合金，系统揭示了Fe含量对α-Ti相细化、Ti2Fe金属间化合物析出行为的调控规律。研究发现Ti-6Fe组分因固溶强化效应获得最优综合性能（抗拉强度1015 MPa），为航空航天领域高强轻量化材料设计提供新思路。

　　

Highlight

本研究亮点在于通过双丝电弧增材制造（Dual-Wire Arc Additive Manufacturing, D-WAAM）技术实现Ti-Fe合金的原位合成，首次阐明Fe含量对微观结构演变的非线性调控机制。

Component analysis

能谱（EDS）分析显示，所有Ti-xFe试样均存在约7 mm的稀释过渡区。在稳定区域，Ti-6Fe展现出最显著的晶粒细化效果（平均尺寸61.7 μm），这归因于Fe原子引起的位错运动抑制和晶界钉扎效应。

Conclusion

主要结论：

1）D-WAAM制备的Ti-xFe合金稳定区由α-Ti和Ti₂Fe两相构成；

2）Fe含量≤6 at.%时，晶粒尺寸与Fe含量呈负相关，Ti-6Fe表现出最高位错密度和最优力学性能组合；

3）过量Fe（8 at.%）导致Ti₂Fe相粗化，引发晶格应变加剧，反而降低材料硬度和延展性。