甘致聪，王 硕，山圣峰，张 兵，贾元智，马明臻

(1 燕山大学 亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室，河北 秦皇岛 066004；2 济宁学院 物理与信息工程系，山东 曲阜 273155)

钛合金具有比强度高[1-5]、抗腐蚀性强[6-8]、生物相容性好[9-11]和绝热性强等特点，凭借这些良好的性能，受到了国内外的广泛关注。Ti-Fe-Cu，Ti-Fe-Sn-Nb，Ti-Fe-Cu-Sn-Nb等近β钛合金具有较高的强度、良好的塑性、低弹性模量和较好的生物相容性等特点，有较好的研究价值和应用前景[11-13]。由于β和部分近β钛合金不存在β-α的相变，不宜基于相变对合金进行热处理强化，须选择其他途径提高这类钛合金的强度，以利于其应用。有报道表明，微量的硼元素对钛合金晶粒细化和第二相强化作用明显，使钛合金的综合力学性能有大幅度改善[14-16]。例如，Zadorozhnyy等[15]和Louzguina-Luzgina等[17]对Ti-Fe-Cu合金添加微量硼元素后的力学性能做过详细的研究，结果表明，添加微量硼元素可以显著提高合金的压缩强度和拉伸强度；国内外学者以TC4，Ti-1023等牌号合金为对象，通过添加硼元素，也进行了改善合金性能的研究工作[18-22]。

关于硼对钛合金性能影响的机理，2003年Zhu等首先发现微量硼元素可以显著细化铸态TC4合金晶粒[23]。近年来，研究者们发现硼元素同样对β型钛合金晶粒可以起到细化作用。而细化晶粒的机理主要有“成分过冷”细化晶粒和“促进形核”细化晶粒两种假说。前者认为在凝固过程中硼元素在固-液界面前沿发生成分过冷，加剧了固-液界面的不稳定，为合金在固-液界面形核提供了驱动力。后者认为凝固过程中硼均匀地分布在熔融溶液中，在温度下降的过程中为合金提供形核质点和合金形核的驱动力，从而细化晶粒。……