伯明翰大学研发钨铬合金热处理工艺 无需轧制即可细化晶粒60%

伯明翰大学联合英国原子能管理局、德国弗莱贝格工业大学及中国香港城市大学团队，在《Scripta Materialia》发表研究，揭示一种钨铬合金可通过纯热处理实现晶粒细化，无需传统轧制或锻造工序。

该合金按重量含36.5%铬（原子占比达67%）。在2282华氏度环境下保温100小时后，合金内部析出富铬与富钨的交替薄层，两相晶格失配率约6.4%，由此积累弹性应变并促使位错堆积。当储存能量足够时，材料发生再结晶，平均晶粒尺寸从147微米降至61微米，降幅约60%，同时硬度维持在约740维氏水平。

研究团队将这一过程命名为“析出诱导再结晶”（PIX）。钨熔点高达6192华氏度，是未来聚变反应堆面向等离子体壁面的材料，但其室温下呈陶瓷状脆性，传统轧制细化晶粒需极大外力且易开裂，添加铼则成本高昂。PIX工艺使金属在炉中静置即可完成晶粒细化，解决了脆性金属的加工痛点。

目前该成果仍处于实验室阶段，样品为长约一英寸的电弧熔炼圆柱体，尚未进行抗聚变中子辐照测试，也未用于制造实际部件。团队指出，更小的晶粒有望提升机械可靠性，但具体防护效果仍需验证。此外，同机制在另一款钛铁钼合金中同样显现，该合金在1382华氏度下晶粒缩小约90%且硬度提升60维氏，目标应用于喷气发动机压气机叶片。

该技术特别适用于无法承受后续轧制的脆性金属及3D打印成型部件，只要Zui终几何形状固定即可通过炉内保温强化。团队已就该工艺提交专利申请。相关论文已于2026年8月19日在线发布，大学方面于同年9月30日正式公开PIX机制。