近日，日本東北大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種開(kāi)創(chuàng)性的鈦鋁（Ti-Al）基超彈性合金。相關(guān)信息如下：

材料特性

超彈性：能夠在低至液氦溫度-269℃到高于水沸點(diǎn)+127℃極寬的溫度范圍內(nèi)保持超彈性，是同類(lèi)材料中第一個(gè)在如此極端的溫度范圍內(nèi)保持超彈性，同時(shí)又輕質(zhì)且堅(jiān)固的合金。

輕質(zhì)：密度為 4.36×103 kg/m3，比鎳鈦合金輕 30% 以上。

高強(qiáng)度：室溫比強(qiáng)度達(dá) 185×103 Pa?m3/kg，與高強(qiáng)度雙相鋼相當(dāng)（~800MPa 屈服強(qiáng)度），同時(shí)抗疲勞性優(yōu)于鐵基形狀記憶合金。

技術(shù)原理

該合金以鈦(Ti)和鋁(Al)為主要成分，添加少量鉻(Cr)，通過(guò)高溫淬火穩(wěn)定體心立方（B2）母相。通過(guò)應(yīng)力誘導(dǎo) B2 母相→正交 B19 馬氏體的可逆相變，實(shí)現(xiàn)超過(guò) 7% 的可恢復(fù)應(yīng)變。

應(yīng)用前景

航空航天領(lǐng)域：適用于月球車(chē)輪胎、可展開(kāi)天線等深空探索組件，解決傳統(tǒng)材料在極端溫度下的功能失效問(wèn)題。

醫(yī)療領(lǐng)域：楊氏模量（~30GPa）接近人骨，且鈦合金固有的生物相容性使其成為骨科植入物，如支架等醫(yī)療設(shè)備的理想候選。

能源領(lǐng)域：在即將到來(lái)的氫社會(huì)中，可用于液氫儲(chǔ)存等低溫場(chǎng)景。該合金在極低溫度下的柔韌性使其成為極具發(fā)展前景的材料。

研發(fā)方法

研究團(tuán)隊(duì)采用了合理的合金設(shè)計(jì)和精確微觀結(jié)構(gòu)控制等先進(jìn)技術(shù)。通過(guò)使用相圖選定合金成分及其比例，優(yōu)化加工和熱處理方法，以實(shí)現(xiàn)所需的材料性能。

這一發(fā)現(xiàn)不僅為超彈性材料樹(shù)立了新的標(biāo)準(zhǔn)，還為材料設(shè)計(jì)引入了新的原則，顛覆了“鋁加入鈦合金會(huì)抑制超彈性”的傳統(tǒng)認(rèn)知，為開(kāi)發(fā)輕質(zhì)多功能金屬材料提供了新范式，有望推動(dòng)深空探測(cè)、生物醫(yī)療及清潔能源等領(lǐng)域的技術(shù)革新。