[发明专利]一种形变诱发laves相弥散强韧化钛合金及其制备方法

说明书

本发明属于合金加工技术领域，公开了一种形变诱发laves相弥散强韧化钛合金及其制备方法。按Ti62.5～65％，Fe25.5～27.5％，Co7.5～12％的原子百分比配料后混合均匀，然后依次经高能球磨和半固态烧结，得到烧结态钛合金，测试烧结态钛合金的屈服应变量，然后将所得烧结态钛合金以一定应变速率高度形变3.5％～5.5％，且保证形变量大于等于其屈服应变量，得到形变诱发laves相弥散强韧化钛合金。本发明通过控制合金加载的应变速率及总应变量，实现Laves的析出量及晶粒尺寸的精准调控，使得合金具有纳米、超细尺度的条状、等轴晶共存的多尺度双态结构，合金性能更为优异。

技术领域

本发明属于合金加工技术领域，具体涉及一种形变诱发laves相弥散强韧化钛合金及其制备方法。

背景技术

作为一种先进轻量化金属结构材料，钛合金具有低密度、高强度、高塑性和高断裂韧性、良好的耐腐蚀性及生物相容性等优异的性能，广泛应用于航空、航天、机械、国防装备、化工、船舶、医疗、能源等领域。随着现代工业的快速发展对钛合金材料的使用条件及强度要求不断提高，能设计制备出更高强韧性且工艺简单、生产成本较低的高性能钛合金以满足更苛刻条件下的应用，一直以来都是研究者们追求的目标。国家多个重点工程和重大科技专项的“轻质高强金属结构材料”专题，都与高强韧钛合金密切相关。通过改变钛合金的制备及加工工艺，并精确调控其微观结构(相种类、尺度及分布形态)，一直被大多数研究者们视为优化钛合金机械性能的最行之有效的途径。

目前，常见的高强韧钛合金主要通过铸造加后续热处理的工艺制得，其生产制备工艺不仅复杂、成本高，而且耗能高、污染大。同时，由于这些钛合金的大多数微观组织是由多种复杂物相机械组合而成，所以单凭成分多元合金化和后期热处理很难对其组织结构实现精准调控，致使在改善其机械性能方面显得比较盲目。因此，若能通过选择合适的、简便易操作的材料加工方法，合理定向调控钛合金的微观相组成、相尺度及分布形态，从而制备出更高强韧的新结构钛合金，将具有非常重要的科学和工程意义。

自从上个世纪40年代，学者们发现应力对钢中相变的影响后，人们对各类合金中形变/应力诱发的各种相变进行了较多的研究。事实上，当前研究应力/应变作用对相变的影响，除在理论上能进一步揭示相变机制外，在实际应用上还基于以下方面的考虑：(1)了解材料在应力作用下发生结构及性能改变的可能性及其情况，比如晶粒细化等；(2)了解材料热处理中引入应力对组织及性能的影响；(3)为塑性成形和热处理一体化工程提供理论基础。这些都值得进一步研究，以减少环境污染，节约人力、时间、能源和原材料，同时为高性能材料工业的持续发展做出贡献。

因此，基于形变诱发相变的理论基础，开发一种强韧化钛合金的加工方法，在钛合金中制备出双尺度复合化微观结构，将为开发高强韧钛合金材料提供一种制备方法。

发明内容

针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种形变诱发laves相弥散强韧化钛合金的制备方法。

本发明的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的形变诱发laves相弥散强韧化钛合金。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种形变诱发laves相弥散强韧化钛合金的制备方法，包括如下制备步骤：

(1)混粉：按Ti 62.5～65at.％，Fe 25.5～27.5at.％，Co 7.5～12at.％把各元素单质粉末按原子百分比配料后混合均匀；

(2)高能球磨制备合金粉末：将混合均匀的粉末置于惰性气氛保护的球磨机中进行高能球磨，然后对球磨合金粉末进行热物性分析，确定升温过程中合金粉末的共晶熔化峰，得出共晶转变的开始温度为990℃～998℃，共晶转变的峰值温度为1005℃～1008℃；