综述：界面与表面工程：MXenes、MOFs和AI在能源存储/转换混合材料设计中的交汇

这篇综述聚焦于Ti150钛合金与TiNbTaZr高熵合金（HEA）的扩散连接技术，系统研究了850–975°C温度区间内界面微观结构（SEM/EBSD/TEM表征）、相演变（α-Ti/β-Ti/(Ti, Zr)6Si3相）与力学性能的关系。研究发现950°C时接头剪切强度达521 MPa，断口呈现韧窝主导的延性断裂特征，为航空发动机叶片-盘一体化（blisk）结构提供了优化方案。

　　

材料与实验方法

采用Ti150钛合金（含Si强化相，α+β→β相变温度1050°C±2°C）与TiNbTaZr高熵合金（BCC结构）作为基材，在850–975°C、15 MPa压力下进行60分钟扩散连接。通过扫描电镜（SEM）和电子背散射衍射（EBSD）发现，Ti150基体呈现典型双态组织，而TiNbTaZr由等轴晶构成，晶界处存在富Ta析出相。

TiNbTaZr/Ti150接头典型微观结构

950°C连接界面可分为两个特征区域：区域I以针状α-Ti、β-Ti和(Ti, Zr)₆Si₃颗粒相为主，区域II为具有高熵特性的BCC固溶体。能谱分析（EDS）显示界面存在Ti、Al、Nb、Zr等元素的梯度扩散，其中Zr元素扩散距离最远（约35 μm），而Ta元素几乎不扩散。透射电镜（TEM）证实界面处形成位错缠结结构，有效缓解热应力。

力学性能与断裂机制

温度对性能影响显著：850°C时剪切强度仅387 MPa，950°C时提升至521 MPa（提升34.6%），而975°C时因晶粒粗化导致强度回落。断口分析显示，所有样品均呈现韧窝形貌，但950°C样品韧窝尺寸更均匀（直径2–5 μm），对应最优塑性变形能力。值得注意的是，区域I中(Ti, Zr)₆Si₃相通过钉扎效应抑制裂纹扩展，而区域II的BCC固溶体则通过位错滑移协调变形。

结论

研究成功实现Ti150与TiNbTaZr的可靠连接，揭示温度通过调控元素扩散（Zr/Ti互扩散系数达10^-14 m²/s量级）和相组成影响界面性能。最佳工艺参数（950°C/15 MPa/60 min）下获得的接头兼具高强度（521 MPa）与良好延性，为航空发动机高温部件异种材料连接提供了新思路。