[发明专利]一种超高塑性、高强低模医用超细晶钛合金及其制备方法

权利要求书

1.一种超高塑性、高强低模医用超细晶钛合金，其特征在于，所述医用超细晶钛合金含有钛、铌、锆、钽和硅，其微观结构以体心立方β-Ti为基体相，以(Ti,Zr,Nb)₅Si₃为增强相，具体组分按原子百分比计含量为：Ti 60～70at.％，Nb 16～24at.％，Zr 5～14at.％，Ta 1～8at.％，Si 0～5at.％，以及不可避免的微量杂质。

2.根据权利要求1所述的超高塑性、高强低模医用超细晶钛合金，其特征在于，所述医用超细晶钛合金具体组分按原子百分比计含量为：Ti 68at.％，Nb 23at.％，Zr 5at.％，Ta 2at.％，Si 2at.％，以及不可避免的微量杂质。

3.根据权利要求1所述的超高塑性、高强低模医用超细晶钛合金，其特征在于，所述医用超细晶钛合金具体组分按原子百分比计含量为：Ti 65at.％，Nb 24at.％，Zr 5at.％，Ta 1at.％，Si 5at.％，以及不可避免的微量杂质。

4.根据权利要求1所述的超高塑性、高强低模医用超细晶钛合金，其特征在于，所述医用超细晶钛合金具体组分按原子百分比计含量为：Ti 70at.％，Nb 24at.％，Zr 5at.％，Ta 1at.％，Si 0at.％，以及不可避免的微量杂质。

5.根据权利要求1所述的超高塑性、高强低模医用超细晶钛合金，其特征在于，所述医用超细晶钛合金具体组分按原子百分比计含量为：Ti 65at.％，Nb 23at.％，Zr 5at.％，Ta 2at.％，Si 5at.％，以及不可避免的微量杂质。

6.根据权利要求1所述的超高塑性、高强低模医用超细晶钛合金，其特征在于，所述医用超细晶钛合金具体组分按原子百分比计含量为：Ti 60at.％，Nb 16at.％，Zr 14at.％，Ta 8at.％，Si 2at.％，以及不可避免的微量杂质。

7.根据权利要求1所述的超高塑性、高强低模医用超细晶钛合金，其特征在于，所述医用超细晶钛合金具体组分按原子百分比计含量为：Ti 70at.％，Nb 23at.％，Zr 5at.％，Ta 2at.％，Si 0at.％，以及不可避免的微量杂质。

8.权利要求1至7任一项所述超高塑性、高强低模医用超细晶钛合金的制备方法，其特征在于，该方法是粉末冶金技术和非晶晶化法相结合的成形制备方法，具体包括以下步骤：

步骤一：将钛、铌、锆、钽和硅的元素粉末干混均匀；

步骤二：将步骤一干混均匀的粉末进行高能球磨，使之形成具有宽过冷液相区的非晶合金粉末，直到非晶相体积分数达90％以上；

步骤三：将步骤二高能球磨得到的非晶合金粉末装入烧结模具内，通过放电等离子烧结系统或真空热压炉进行烧结，即获得微观结构以β-Ti为基体相，以等轴晶结构(Ti,Zr,Nb)₅Si₃为第二相的超高塑性、高强低模医用超细晶钛合金。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤三所述烧结的工艺条件如下：

烧结设备：放电等离子烧结系统或真空热压炉

烧结方式：脉冲电流或辐射加热

烧结温度T_s：T_s≥非晶合金粉末的晶化温度；T_s≤非晶合金粉末的熔化温

烧结时间：当烧结设备为放电等离子烧结系统时，烧结时间为5～15min

当烧结设备为热压炉时，烧结时间为20～45min

烧结压力：30～60MPa。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述烧结温度T_s范围为：非晶合金粉末的晶化温度+200K≤T_s≤非晶合金粉末的熔化温度-100K。