一种新的alpha+alpha′+beta钛铝钒合金

本发明涉及钛合金材料加工，具体涉及一种新的alpha+alpha′+beta钛铝钒合金。

背景技术：

1、钛合金的晶相组织主要包括alpha(α)相和beta(β)相，其中，β相具有更好的韧性和塑性，α相具有较高的硬度和强度。当钛合金处于高温状态时(超过β转变温度)，晶体结构完全转变为β相。然后，通过淬火的快速冷却处理，可以将β相转变为较硬的马氏体组织(如α′相)。

2、由于钛合金的β转变温度较高，因此，传统的热淬火方法需要较高的处理温度，例如，对于钛铝钒合金来说，需要将温度升至900～1000℃左右再淬火，以得到较硬的马氏体组织。这种方法存在以下缺点：a.能耗高，效率低，因为温度升高的同时不仅需要更多时间来引入更多能量，而且需要考虑更多能量流失；b.温度越高，危险性越大；c.温度越高，材料化学性质越活泼，在常温大气下越有可能导致材料氧化，或者氧元素进入材料内部，致使其性质改变，影响材料性能或其稳定性。

3、因此，如何在更低的温度下使钛合金材料完成相变，提升材料性能，是当下需要解决的问题。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种新的alpha+alpha′+beta钛铝钒合金，其兼具高性能、高生产效率和低生产能耗的特性。

2、本发明还提供所述alpha+alpha′+beta钛铝钒合金的应用。

3、具体而言，本发明第一方面实施方式涉及一种新的alpha+alpha′+beta钛铝钒合金，通过将钛铝钒合金材料经电脉冲处理制得，其中，所述电脉冲处理的脉冲宽度为1600～2000μs，电流密度为300-1000a·mm-2。

4、根据本发明第一方面实施方式的新的alpha+alpha′+beta钛铝钒合金，至少具有如下有益效果：

5、基于特定的脉冲参数选择，利用电脉冲引起的热效应与非热效应，能够在更低的温度下使钛铝钒合金中形成α′强化相，提高材料的硬度，具有显著的强化效果。

6、钛合金材料在电脉冲处理过程的温升明显低于现有热处理方法的加热温度，处理时间也明显更短，更不容易发生热氧化，利于保证材料的性能及其稳定性，能够在低能耗、短时间条件下得到高性能的钛铝钒合金，同时减少氧化腐蚀程度，有效解决了现有热处理方法能耗大、效率低、易热氧化等问题。

7、根据本发明的一些实施方式，所述钛铝钒合金材料为α+β型钛合金。

8、电脉冲处理对α相、β相的比例影响显著，更利于α+β型钛合金的性能调控。

9、根据本发明的一些实施方式，所述钛铝钒合金材料为钛-6铝-4钒。

10、钛-6铝-4钒，也被称为ti-6al-4v或tial6v4或tc4，其组成包括约90wt％的钛、6wt％的铝和4wt％的钒，是一种常用的α+β型钛合金，具有广泛的应用前景。

11、根据本发明的一些实施方式，所述电脉冲处理过程中，钛铝钒合金材料的温升为500-700℃，例如可以是600-700℃。该温度低于钛铝钒合金的常规热处理温度，在该温度范围内，利于获得更优的力学性能。

12、根据本发明的一些实施方式，所述电脉冲处理过程中，采用热电偶测试钛铝钒合金材料的温升情况。

13、根据本发明的一些实施方式，所述电脉冲处理的脉冲宽度为1600μs、1700μs、1800μs、1900μs、2000μs或它们之间的任意数值。

14、根据本发明的一些实施方式，所述电脉冲处理的电流密度为300a·mm-2、400a·mm-2、500a·mm-2、600a·mm-2、700a·mm-2、800a·mm-2、900a·mm-2、1000a·mm-2或它们之间的任意数值。

15、根据本发明的一些实施方式，所述电脉冲处理的电流密度为500-650a·mm-2。

16、根据本发明的一些实施方式，所述电脉冲处理的频率为0.2～0.3hz。

17、频率为限制温升的因素，频率过低或过高，可能影响微观组织形态，进而影响材料性能。

18、根据本发明的一些实施方式，所述电脉冲处理的次数为50-100次，具体可以是50次、60次、70次、80次、90次、100次或它们之间的任意次数。

19、上述频率和脉冲次数选择对于钛-6铝-4钒具有明显改性效果，可以理解，对于其他组成的钛铝钒合金，内部α、β相的比例不同，为实现更优性能所适配的频率和脉冲次数可能不完全相同。

20、根据本发明的一些实施方式，所述电脉冲处理前，将所述钛铝钒合金材料加工成条状。

21、根据本发明的一些实施方式，所述电脉冲处理前，对所述钛铝钒合金材料进行打磨。

22、打磨的目的是获得更平整表面，增大电脉冲仪器与材料的接触面积，使电脉冲处理更高效。本发明对打磨目数或级数没有特别要求，可以采用一段式打磨或多段式打磨，以一段式打磨为例，打磨的目数可选为1200目左右。

23、根据本发明的一些实施方式，所述电脉冲处理过程中，在所述钛铝钒合金材料与电脉冲仪器相接触的部位包裹导电层，以增加导电性。

24、根据本发明的一些实施方式，所述导电层为铜箔，兼具导电性和经济性。

25、本发明第二方面实施方式涉及所述alpha+alpha′+beta钛铝钒合金在航空航天、军工或生物医用材料中的应用。

26、钛铝钒合金具有比强度高、耐腐蚀性好和对生物体无毒等优点，被广泛应用于航空航天、军工、医疗等领域。由于所述alpha+alpha′+beta钛铝钒合金兼具高性能、高生产效率和低生产能耗的特性，有利于钛铝钒合金的推广应用。

27、根据本发明的一些实施方式，所述生物医用材料为种植体材料，例如可以是口腔种植材料。

28、若无特殊说明，本发明的数值范围均包含端值在内，例如“500-700℃”包括端值500℃和700℃。

29、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

技术特征：

1.一种新的alpha+alpha'+beta钛铝钒合金，其特征在于：所述新的alpha+alpha'+beta钛铝钒合金是通过将钛铝钒合金材料经电脉冲处理制得的，其中，所述电脉冲处理的脉冲宽度为1600～2000μs，电流密度为300-1000a·mm-2。

2.根据权利要求1所述的新的alpha+alpha'+beta钛铝钒合金，其特征在于：所述钛铝钒合金材料为alpha+beta型钛合金。

3.根据权利要求1所述的新的alpha+alpha'+beta钛铝钒合金，其特征在于：所述钛铝钒合金材料为钛-6铝-4钒。

4.根据权利要求1所述的新的alpha+alpha'+beta钛铝钒合金，其特征在于：所述电脉冲处理过程中，钛铝钒合金材料的温度升高至500-700℃。

5.根据权利要求1所述的新的alpha+alpha'+beta钛铝钒合金，其特征在于：所述电脉冲处理的频率为0.2～0.3hz。

6.根据权利要求1所述的新的alpha+alpha'+beta钛铝钒合金，其特征在于：所述电脉冲处理的次数为50-100次。

7.根据权利要求1所述的新的alpha+alpha'+beta钛铝钒合金，其特征在于：所述电脉冲处理前，对所述钛铝钒合金材料进行打磨。

8.根据权利要求1所述的新的alpha+alpha'+beta钛铝钒合金，其特征在于：所述电脉冲处理过程中，在所述钛铝钒合金材料与电脉冲仪器相接触的部位包裹导电层。

9.如权利要求1-8任一项所述的新的alpha+alpha'+beta钛铝钒合金在航空航天、军工或生物医用材料中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述生物医用材料为种植体材料。

技术总结本发明公开了一种新的alpha+alpha'+beta钛铝钒合金，其具体是通过将钛铝钒合金材料经电脉冲处理制得，其中，所述电脉冲处理的脉冲宽度为1600～2000μs，电流密度为300‑1000A·mm<supgt;‑2</supgt;。所述alpha+alpha'+beta钛铝钒合金兼具高性能、高生产效率和低生产能耗的特性，适用于航空航天、军工或生物医用材料等领域。技术研发人员：祁原深,林治锦,谢红波受保护的技术使用者：广东以色列理工学院技术研发日：技术公布日：2024/6/13