鉴于单一尺度纳米晶或超细晶金属材料通常在室温展现出较低的塑性,制备兼具较高强度和塑性的双尺度结构金属材料成为了国内外研究者们的关注热点。目前,制备高强韧双尺度结构金属材料包括热机械处理法、粉末固结法、再结晶法与铸造法等四种工艺。本文创新地提出基于共晶转变理论,采用粉末冶金半固态烧结技术,通过合理的成分设计,制备出β-Ti+Ti Fe混合纳米晶基体包围(Co Fe)Ti2微米级形变孪晶的多种新型双尺度结构钛合金(图1),其压缩屈服、断裂强度和塑性高达1611、3139MPa和42.1%,超出了目前文献报道的高强韧钛合金强度与塑性的已知正常平衡趋势。断裂机理研究表明,其高屈服强度起源于纳米结构基体与形变孪晶的强化作用,大塑性归因于β-Ti纳米晶中产生的大量剪切带以及纳米晶Ti Fe对其产生的阻挡作用。鉴于现有的半固态加工技术目前一般仅适用于铝、镁等低熔点合金体系,且获得的晶粒非常粗大,故本文研究结果为在高熔点合金体系中制备高性能新结构金属材料提供了一种新方法。