近α钛合金具有优异的热稳定性、抗高温蠕变性能和良好的持久能力，广泛用于制造航空航天器的机翼、叶片等复杂结构件[1]
但是，目前报道的近α钛合金其抗拉强度均低于1300 MPa[2,3]
超高强度(室温拉伸强度超过1400 MP)钛合金均属于近β和亚稳β钛合金类型，目前国内外研发成熟的超高强钛合金牌号主要有β-21S (Ti-15Mo-2.7Nb-3Al-0.2Si)、TB8 (Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.25Si)、Ti-B20 (Ti-3.5Al-5Mo-4V-2Cr-1Fe-2Zr-2Sn)、TB10 (Ti-5Mo-5V-2Cr-3Al)
其中的β-21S是美国Timet公司1989年研制开发的亚稳β钛合金，时效强化后的室温抗拉强度达到1450 MPa[4]
TB8是我国90年代仿制美国β-21S的一种新型亚稳β钛合金，其在β锻造热处理制度下的室温抗拉强度达到1420 MPa[4]
Ti-B20是由我国西北有色金属研究院设计的一种亚稳β钛合金，时效后的室温抗拉强度达到1469 MPa[4]
TB10是我国北京有色金属研究院自主研制的近β钛合金，其锻造棒材的室温抗拉强度达到1420 MPa[5]
β钛合金的组织和性能不稳定[6]，因此有必要研发近α型超高强度钛合金以满足航空航天工业的需要
目前钛合金成分的设计方法，包括当量法[7,8]、第一性原理计算[9]、元素作用[10] 等
由于这些方法不能解决合金成分根源问题，开发新合金仍然依赖耗费巨大的试错法
董闯教授课题组[11,12]发展的“团簇加连接原子”结构模型，为固溶体合金提供了化学近程序的一种简化描述方式
该模型由一个近邻团簇加上若干个次近邻连接原子组成，表示为团簇式形式：[团簇](连接原子)
基于该理论模型已开发出如增材制造专用钛合金[13]，低弹性模量生物医用钛合金[14]和高温钛合金[15]等高品质钛合金
同时，刘田雨等[16]基于团簇加连接原子结构模型解析了目前最成熟、应用最广的双相Ti-6Al-4V合金，其成分式为α-{[Al-Ti12](AlTi2)}12+β-{[Al-Ti14](V2Ti)}5，共包含12个α-Ti结构单元和5个β-Ti结构单元
α和β成分式的推出及两相各自合金化，为研发新型超高强近α钛合金提供了简洁途径
本文基于Ti-6Al-4V成分式设计近α型双相Ti-
声明：
“基于Ti-6Al-4V团簇式设计的超高强Ti-Al-V-Mo-Nb-Zr合金” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：陈志鹏,朱智浩,宋梦凡,张爽,刘田雨,董闯
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2025年05月23日 ~ 25日 
