低成本钛合金研究现状及未来发展趋势

陈俊阳，相志磊，钱城，周宗熠，王冰，陈子勇（北京工业大学 材料科学与工程学院）

摘要：钛合金因其高比强度、优异韧性、耐腐蚀，广泛地应用于航空航天、兵器、海洋工程和医疗领域。然而，其较高的生产成本严重制约了其推广。本文综述了低成本钛合金的研究现状与未来发展趋势，重点分析传统设计方案与新兴技术路径。在传统方案中，通过使用廉价元素（如Fe、Cr、O、N）替代高成本元素（如Mo、V），并优化熔炼方式及加工路径，显著降低了合金成本。在新兴技术方面，高通量扩散技术、机器学习以及相变诱发高塑性机制/孪生诱发高塑性机制等为快速开发高性能、可短流程制备的低成本钛合金提供了重要理论基础；同时，近净成形技术凭借高材料利用率和短流程，成为成本控制的关键手段。未来，通过引入相变诱发高塑性机制/孪生诱发高塑性机制设计钛合金、辅以先进设计制备技术，并优化间隙元素（如O、N）的添加策略，有望显著降低钛合金的生产成本，推动其在汽车轻量化、军用装甲等领域的规模化应用，促进钛合金在多领域的广泛普及。

关键词：钛合金；低成本；合金设计；加工工艺；变形机制