张 波，周 宣，董龙龙，曹辉辉，张于胜

(1．西安理工大学材料科学与工程学院，陕西 西安 710048)(2．西北有色金属研究院，陕西 西安 710016)(3．太原理工大学材料科学与工程学院，山西 太原 030024)

1 前 言

钛及钛合金被称为21世纪金属，具有比强度高、耐腐蚀性好、断裂韧性好等特点，在航空航天、生物医药、海洋船舶、化学化工等领域应用广泛[1, 2]。其中，Ti-6Al-4V(TC4)作为一种马氏体型α-β两相钛合金，含有质量分数6%的铝和4%的钒[3]，具有优异的综合性能，如较小的密度、高的比强度、优异的耐腐蚀性、优良的焊接性能以及热工艺塑性等[4]。

为了满足不同用途的需要，常常利用变形或/和热处理的方法调整TC4组织，获得诸如网篮、等轴、双态、魏氏等组织，进而获得不同的强度和塑性。材料的强度和塑性往往在力学性能中是此消彼长的制约关系。通过固溶、弥散强化等传统的强化方法，可以显著提升材料的强度，但往往会降低塑性[5-7]。因此，科研人员一直致力于通过调整材料的微观结构，设计出同时具有高强度和高韧性的结构材料。

钛合金中氮(N)含量的变化对合金组织及性能有显著的影响[8]。含氮钛合金的硬度、抗压强度和弹性模量均高于其基体合金。随着氮含量的增加，合金的硬度、抗压强度和弹性模量均会增加，塑性会随之下降[9, 10]。此外，常规TC4合金断口组织为韧窝和解理断口混合型断口，宏观表现为韧性断裂，但是随着氮含量的增加，断口中的解理形态所占的比例增加。若氮含量进一步增加，材料将逐渐从韧性断口转变为脆性解理断口[11]。……