[发明专利]一种多组元高强度钛合金的设计方法

权利要求书

1.一种多组元高强度钛合金的设计方法，包括以下步骤：

（1）按照配比，分别称取原料，熔炼后成型钛合金a、钛合金b、钛合金c、钛合金d和钛合金e共五种成分的钛合金铸锭；

（2）将步骤（1）所得的五种钛合金铸锭切割形成设定尺寸的立方体；

（3）将步骤（2）中的立方体按照钛合金a、钛合金b和钛合金c的顺序依次堆叠并固定，烧结后得到三元扩散节A；将步骤（2）中的立方体按照钛合金a、钛合金b和钛合金d的顺序依次堆叠并固定，烧结后得到三元扩散节B；

（4）将步骤（2）中剩余的立方体以及步骤（3）所得的三元扩散节按照长度方向上顺序依次为钛合金d、三元扩散节A、钛合金e、三元扩散节B和钛合金c的方式堆叠并固定，烧结后得到多元扩散节；所述多元扩散节中，三元扩散节A高度方向上的合金顺序依次为钛合金a、钛合金b和钛合金c，三元扩散节B高度方向上的合金顺序依次为钛合金a、钛合金b和钛合金d；

（5）将步骤（4）所得的多元扩散节进行扩散退火处理，得到多元扩散偶；

（6）将步骤（5）所得的多元扩散偶进行固溶处理，再进行时效处理；

（7）在时效处理后的多元扩散偶合金最多的表面中的原钛合金b所在的区域内，按设定的方式划分子区域，并测定各子区域的成分、组织和硬度，建立“成分-组织-硬度”对应关系的钛合金数据库；

即：原Ti6Al4V合金区域内进行均匀打点，在三元扩散区域内，打出矩形方阵，每个点前后左右距离可定为100~200μm；在二元区域内，打出两列硬度压痕点阵；距离每隔硬度压痕的硬度值以及所在位置；使用电子探针和扫描电镜，检测并确定每个压痕所在区域的合金成分和显微组织，对所获得实验数据进行综合分析，建立钛合金“成分-组织-硬度”对应关系的数据库；

（8）在步骤（7）所得的钛合金数据库中，选择符合设计要求的钛合金。

2.根据权利要求1所述的多组元高强度钛合金的设计方法，其特征在于，所述钛合金a为Ti6Al4V45Zr，所述钛合金b为Ti6Al4V，所述钛合金c为Ti6Al4V20Mo，所述钛合金d为Ti6Al4V20Cr，所述钛合金e为Ti6Al4V20Fe。

3.根据权利要求2所述的多组元高强度钛合金的设计方法，其特征在于，所述扩散退火的温度为1150～1250℃，扩散时间为100～150h。

4.根据权利要求3所述的多组元高强度钛合金的设计方法，其特征在于，所述固溶处理的温度为1000～1100℃，时间为5～7h。

5.根据权利要求4所述的多组元高强度钛合金的设计方法，其特征在于，所述时效处理温度为550～650℃，时间为5～7h。

6.根据权利要求5所述的多组元高强度钛合金的设计方法，其特征在于，所述三元扩散节A、三元扩散节B和多元扩散节的烧结温度均为950～1050℃，时间均为3～5h。

7.根据权利要求1～6任一项所述的多组元高强度钛合金的设计方法，其特征在于，所述相邻子区域中心之间的距离为100～200μm。

8.根据权利要求1～6任一项所述的多组元高强度钛合金的设计方法，其特征在于，所述步骤（8）之后，还包括：根据选择符合设计要求的钛合金的成分配比，称取原料，熔炼，锻造及热处理，最后进行拉伸性能检测，选择硬度和拉伸性能匹配最优的钛合金。