人们目前知道Ti合金中加入氧的含量或者Al的含量有损于钛合金材料的延展性。比如，非常少量的间隙氧导致严重损失钛合金材料的延展性，在低温条件中尤为严重。同样的，材料中修饰Al元素能够在钛合金材料中具有较低的含氧量时导致降低其延展性。

有鉴于此，加州大学伯克利分校Andrew M. Minor等报道一种与直觉相反的现象，当钛合金材料中同时加入Al和O能够改善材料的强度和延展性，其中Ti-6Al-0.3O合金（6 wt. % Al和0.3 wt % O掺杂）的强度和延展性比Ti-0.3O合金提高6倍，在低温条件达到了~1.3 GPa的高强度和~25 %的延展性。

本文要点：

（1）

Al和O能够将平面滑移调整为非定域的三维位错模式，实现提高和保持较高的应变硬化率。作者认为这种效果产生的机理在于Al导致降低堆垛层错能，具体通过相互排斥的Al-O相互作用实现调节非定域掺杂O之间的相互作用，和微偏析（micro-segregation）作用。

（2）

通过短程有序排列的Al导致抑制O的亚稳态穿梭效应，因此延展性提高了一个数量级的同时能够保证间隙掺杂元素的促进作用。作者通过TEM、DFT等结合，从原子级别角度对这种变化产生的原因进行解释。本文研究为价格较低的钛合金的工程应用提供经验。

参考文献

Chong, Y., Zhang, R., Hooshmand, M.S. et al. Elimination of oxygen sensitivity in α-titanium by substitutional alloying with Al. Nat Commun 12, 6158 (2021).

DOI: 10.1038/s41467-021-26374-w

https://www.nature.com/articles/s41467-021-26374-w