近日，我院何哲宇老师开展了低间隙Ti6Al4V合金(TC4ELI)超声波导行为的研究，研究成果以"Correlation between microstructural evolution and ultrasonic propagation behavior in extra-low-interstitial-grade Ti6Al4V alloys"为题发表在国际著名期刊《Rare Metals》（IF=9.6，中科院1区TOP）期刊上。

超声手术刀革新了现代微创手术，而其核心材料TC4ELI合金（一种超低杂质含量的α+β钛合金）因其出色的生物相容性和力学性能，在这一领域扮演着关键角色。然而，合金微观结构如何影响超声传播效率，一直是困扰研究人员的难题。本研究发现，对于TC4ELI合金，当晶粒尺寸与超声波长比值在0.1-1区间时，超声传播行为由两个竞争机制主导：一是晶粒对超声波的散射作用，二是位错运动产生的阻尼效应。特别是当α晶粒的柱面平行于超声传播方向时，位错阻尼效应达到最强。这种双重作用机制完美解释了TC4ELI合金不同退火态的"相似性"：920℃退火导致晶粒长大，增强了散射衰减；而1000℃退火则激活了大量平行于超声传播方向的柱面位错，增强了阻尼效应。两种不同的微观机制恰好产生了相当的衰减效果，形成了一种独特的"结构-性能平衡"。这一发现不仅深化了我们对材料微观结构与宏观性能关联的理解，也为超声医疗器械的性能优化提供了新的设计思路。

TC4ELI合金四种式样晶粒尺寸与超声衰减趋势对比图以及920℃与1000℃退火组织透射与散射衰减与位错阻尼机理示意图

该工作获得国家自然科学基金（地区科学基金项目），广西自然科学基金（面上项目）等资助。

论文作者：何哲宇，徐浚校（硕士生），曹富华，潘家鸿， 李东阳，方志杰（通讯作者），李益民（通讯作者）。

论文链接：https://doi.org/10.1007/s12598-025-03270-6