引用本文：
Xu Liu, Lin Song, Florian Pyczak, Andreas Stark, Li Wang, Xiang Guo, Tiebang Zhang,
Stress-induced orthorhombic O phase in TiAl alloys,
Acta Materialia,
Volume 286, 2025,
Pages 120751, ISSN 1359-6454,
https://doi.org/10.1016/j.actamat.2025.120751.
TiAl合金的实际应用受到低塑性这一关键问题的制约，其中脆性
α₂
相显著影响了合金的变形能力。
具有较好塑性变形能力的正交O相于
α₂
相内析出有助于改善TiAl合金的变形能力，但由于O相的析出温度低于合金的服役温度，其作用未被纳入服役条件下力学性能的评估范围。
本文通过同步辐射原位变形实验首次观测到应力诱导的可逆
α₂
→O转变，并结合非原位球差电镜技术深入解析了O相的形成机制。
这一发现揭示了TiAl合金中一种全新的变形机制，为优化合金成分设计及实现强度与塑性的协调提供了新的视角。
在TiAl合金同步辐射原位加载-卸载-二次加载中，观察到了O相在
α₂
相内的析出-溶解-再析出现象，结合球差电镜解析了
α₂
相到O相转变的成分转变和结构转变。研究发现，
α₂
相到O相的转变具有三大特点：可逆、择优析出及原子的短程位移。具体而言，其一，O相的析出与
α₂
相的内应力强相关，当
α₂
相的内应力积聚到临界值时，O相析出并与
α₂
相的内应力同步演变：随着
α₂
相内应力的积聚O相不断析出，
α₂
相内应力释放时O相回溶于
α₂
基体中。其二，
α₂
相的受力特点决定了O相的析出行为：O相会优先在
α₂
相c轴不受力的晶粒中析出。其三，
α₂
相到O相的转变仅涉及垂直
α₂
相c轴的短程位移，无元素扩散。
相关工作以
“Stress-induced orthorhombic O phase in TiAl alloys
”为题发表在了金属材料领域顶刊《
Acta Materialia
》上，该工作的第一作者为西北工业大学材料学院博士生刘旭，通讯作者为宋霖副教授。
图1.
通过升温和保温实验确定无应力状态下O相的稳定存在温度：升温时(图a和b)，纳米尺度O相的析出会使
α₂
相的衍射峰展宽；在550℃(图c)和750℃(图d)保温时，高含量O相的析出会使
α₂
相的衍射峰出现正交分裂。结果显示，O相的稳定存在温度区间低于750℃
图2.
800℃加载时不同应力状态下O相的析出行为。当真应力为1200MPa时，O相在特定取向的
α₂
晶粒内析出
图3.
O相随
α₂
相内应力的积聚不断析出，随内应力的释放重新回溶于基体
图4.
α₂
相到O相的结构转变：已发生晶格畸变的
α₂
相沿[110]方向伸长约2.1%，沿[100]方向收缩2.0%后，绕[001]O/[0001]
α₂
不变线旋转；成分转变：无Ti、Al和Nb元素扩散
图5.
O相优先在[110]
α₂
⊥LD且[0001]α2//=120°取向的
α₂
相析出(图b和c)，在该方向下，[0001]
α₂
几乎不受力，[110]
α₂
方向承受最大的拉应力，有利于
α₂
相到O相的结构转变
西北工业大学材料学院副教授、博士生导师。主要从事钛铝金属间化合物和高温合金的相变机理、变形机制以及组织稳定性的电子显微学及原位同步辐射高能X射线衍射分析研究。主持国家自然科学基金青年基金/面上项目、陕西省自然科学基础研究计划、国家重点实验室课题、企业协作等科研项目，参与国家及省部级课题多项。在
Acta Mater.、Scripta Mater
.等期刊上发表论文80余篇。申请或授权发明专利10项。独立全本翻译了TiAl合金领域权威专著《Gamma钛铝合金：科学与技术》，列入高等教育出版社“材料科学经典著作选译”系列丛书。
