Ultrastrong and ductile hierarchical heterostructured titanium composites from room to high temperatures
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Le résumé fourni par la source
Titanium matrix composites (TMCs) offer significant enhancements in strength and heat resistance while preserving the low-density characteristic of advanced lightweight titanium alloys. However, ultra-strong, high-temperature TMCs are typically brittle at room temperature. Here, we overcome this limitation reporting a novel hierarchical, heterostructured design that achieving a 9.5% ductility —exceeding that of the TA15 matrix alloy—along with a remarkable tensile strength of nearly 1.4 GPa at room temperature and 700 MPa at 600°C. This design forms hard, fine-grained regions homogeneously embedded within a soft, coarse-grained matrix. The hierarchical architecture facilitates the emergence of hetero-deformation-induced (HDI) stresses and strain partitioning, thereby enhancing strain hardening and dislocation activity. Our design strategy provides a pathway to achieving not only an optimal combination of strength-ductility at room-temperature but also exceptional high-temperature resistance. The TA15-Si-TiB composite exhibits a multi-scale heterogeneous structure consisting of hundred-micrometer-scale heterostructured grains and a continuous network of nanoscale precipitates ((Ti, Zr)5Si3). This interconnected architecture enables exceptional room-temperature ductility through its matrix behavior. Synergistic reinforcement by TiB whiskers and Si nanoprecipitates simultaneously achieves a strength-toughness synergy at room temperature and significantly enhanced elevated-temperature strength.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Ultrastrong and ductile hierarchical heterostructured titanium composites from room to high temperatures
- Date Crossref
- 01/04/2026
- Éditeur
- Elsevier BV
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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City University of Hong Kong Department of Materials Science and Engineering pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Xi’an University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Xi'an University of Technology pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Centre of Excellence for Advanced Materials pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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National Institute of Metrology Division of Mechanics and Acoustics pays non établi dans la noticeInstitution
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Chinese Academy of Sciences pays non établi dans la noticeOrganisme public
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Institute of High Energy Physics pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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The University of Osaka pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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University of Manchester Henry Royce Institute pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Henry Royce Institute pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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School of Materials Science and Engineering pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Dongguan Centre of Excellence for Advanced Materials pays non établi dans la noticeOrganisation à but non lucratif
Department of Materials Science and Engineering — City University of Hong Kong, Xi’an University et Xi'an University of Technology, avec 9 autres affiliations.
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