题目：钛的超高本征断裂韧性

报告人：韩卫忠，西安交通大学金属材料强度全国重点实验室 教授 博导 

时间：2025年5月15日（周四），上午10:00

地点：师昌绪楼403会议室

摘要：

钛及钛合金的室温断裂韧性通常低于130 MPa∙m^1/2，仅为韧性最好的奥氏体不锈钢和高熵合金的一半。然而，研究发现，这并非钛的本征性能，而是由于氧杂质抑制了密排六方金属中塑性载体的活性。通过将纯钛的氧含量从0.14 wt%降低至0.02 wt%，钛展现出了超高的本征断裂韧性，K_JIc高达255 MPa∙m^1/2。通过降低氧杂质含量，不仅显著激活了裂纹尖端塑性区内的变形孪晶，并且高密度孪晶界还是高效的位错源，产生了大量的<a>和<c+a>位错，显著提升了裂纹尖端的均匀变形能力，使钛具有优异的抗裂纹扩展能力。因此，通过控制关键杂质含量有望成为提高金属结构材料性能的有效策略。钛的超高本征断裂韧性的发现，诱发了我们对金属变形时位错增值能力的再思考。经典Frank-Read位错源模型假设螺位错和刃位错具有相似的可动性，二者的协调运动才能实现位错的高效自增值。当螺位错和刃位错的可动性差异较大时，就成为跛脚位错。跛脚位错将影响Frank-Read位错源的有效性，也就影响位错源的效率，诱发位错自增值困境。为了避免跛脚位错造成的材料塑性不足或者脆性行为，可以通过引入大量活跃的位错源来促进位错增值，从而提高材料的强韧性。

报告人简介：

韩卫忠，西安交通大学，教授、博导。主要从事极端环境金属结构材料强韧化方面的研究。研究提出了跛脚位错和位错源效率的概念，发现螺/刃位错相对运动速度是控制体心立方金属韧脆转变的关键因素；发现点缺陷复合体诱发反常辐照强化、氧脆和辐照生长的关键机理；发现界面调控金属材料强韧化和辐照损伤的若干关键机制。在PNAS、PRL、Advanced Materials、Nature Communications、Science Advances、Acta Materialia（31）等发表SCI论文130篇。入选国家人才计划和国家自然科学基金委员会优青项目。获得中国材料研究学会科学技术奖一等奖和陕西高校优秀成果奖一等奖。