中國科學(xué)院金屬研究所研制一種高強度多功能柔韌鈦合金，該合金具有非線性彈性變形行為和非均勻塑性變形行為，不僅在金屬材料實現(xiàn)了高強度與低彈性模量、超彈性和阻尼等功能性性能的復(fù)合，而且實現(xiàn)了大規(guī)格無缺陷納米晶粒金屬板材的制備。

　　相對于線彈性和馬氏體相變的常規(guī)金屬材料，研制合金具有奇特的非線性彈性變形行為，其熱軋制狀態(tài)的抗拉強度為850MPa，最大可恢復(fù)彈性應(yīng)變?yōu)?.3%，能量吸收率為6%，相當于聚丙稀和尼龍等高分子阻尼材料的25%；彈性軟化導(dǎo)致初始彈性模量由42GPa降低到18GPa，在室溫時效過程中發(fā)生恢復(fù)并穩(wěn)定在33GPa。合金的彈性模量、超彈性和阻尼性能與多孔結(jié)構(gòu)的人體骨骼相類似，以其制備骨科內(nèi)固定器件可以促進骨骼愈合，克服金屬材料的高模量導(dǎo)致的骨質(zhì)疏松和植入體斷裂。

　　金屬材料的塑性變形機制通常為位錯、形變孿晶或馬氏體相變，對晶粒的細化作用較弱，只能通過劇烈塑性變形技術(shù)才能制備體塊納米金屬材料。研制的合金在壓縮試驗時產(chǎn)生一種類似剪切帶的非均勻塑性變形模式，粗大的原始晶粒被剪切帶分割，剪切帶內(nèi)單晶被“破碎”成納米晶粒，剪切帶之間產(chǎn)生高角度亞微米晶粒，剪切帶的交割與擴展實現(xiàn)晶粒的快速細化。利用以上變形機理，采用常規(guī)工業(yè)冷軋設(shè)備可以軋制出厚度為1.5mm的板材，其晶粒尺度均勻且小于50nm。由于該合金的加工硬化率很低，在冷軋制過程中的流變應(yīng)力僅由850MPa提高到900MPa，我們稱其為“軟”納米材料。通過低溫時效處理析出納米尺度第二相，可使強度提高800MPa，達到1700MPa，實現(xiàn)雙相復(fù)合的納米晶粒強化。

　　該類型合金從2003年分別申請了國家發(fā)明專利、PCT國際專利和美國專利，部分研究結(jié)果于2005年8月發(fā)表在《應(yīng)用物理快報》。為促進研究成果的產(chǎn)業(yè)化，與中國醫(yī)科大學(xué)、第四軍醫(yī)大學(xué)和威高骨科材料有限公司等開展合作，目前正申請植入許可證書和骨科內(nèi)固定器件的產(chǎn)品注冊證書；與盛輝鈦業(yè)有限公司等合作，開發(fā)超彈性眼鏡絲和高反彈高爾夫球頭等新產(chǎn)品。