一种耐腐蚀双相钛基中熵合金及其制备方法

本发明属于材料科学和合金工程，具体涉及一种耐腐蚀双相钛基中熵合金及其制备方法。

背景技术：

1、钛及钛合金具有密度低、比强度高、耐腐蚀性能好等许多优异特性，是一种具有很大发展潜力和应用前景的新型功能材料，是航空航天工业中极其重要的结构材料，被誉为正在崛起的“第三金属”、“智能金属”等。尽管钛合金具有许多优异的性能，但在某些极端腐蚀环境和高温条件下，传统钛合金的力学性能和耐腐蚀性能仍有待提高。此外，随着工业需求的不断增加，开发具有更高强度、更优耐腐蚀性和更好热稳定性的钛合金成为材料科学领域的重要研究方向。

2、近年来，高熵合金因其独特的多主元素组成和优异的综合性能，成为材料科学领域的研究热点。然而，其的成分复杂，制备成本高，且某些体系在实际应用中仍存在一定的局限性。中熵合金作为一种新型合金体系，通过在成分设计上保持较低的熵值，同时引入多种主元素，兼顾了高熵合金的优异性能和传统合金的成本优势。ti-zr-hf体系中熵合金因其潜在的优异性能，逐渐引起了广泛关注。然而，目前关于ti-zr-hf体系的研究较为有限，特别是在具体腐蚀性能方面的系统研究较少。

技术实现思路

1、为了解决现有钛合金在极端腐蚀环境中的性能不足，本发明提供了一种耐腐蚀双相钛基中熵合金及其制备方法，该合金为双相tizrhf钛基中熵合金，通过优化ti、zr、hf的成分比例，设计出一种具有高耐腐蚀性的合金材料。此外，该合金在力学性能方面也表现出显著优势，适用于模拟浅海环境的人工海水溶液和模拟化工厂中酸性介质环境等高腐蚀环境中的长期使用。通过本发明，旨在提供一种成本效益高、性能优异的合金材料，满足市场对高性能耐腐蚀材料的需求，从而推动新材料在工程领域的应用和发展。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

3、本发明技术方案之一：提供一种耐腐蚀双相钛基中熵合金，按原子百分比计，组分为：ti 75％、zr 12.5％和hf 12.5％；或者ti 77.8％、zr 11.1％和hf11.1％；或者ti80％、zr 10％和hf 10％。

4、本发明技术方案之二：提供一种上述耐腐蚀双相钛基中熵合金的制备方法，其特征在于，步骤包括：将金属原料熔炼后浇铸，翻转铸锭重复熔炼4～5次，冷却并热处理后得到所述耐腐蚀双相钛基中熵合金。

5、优选地，所述熔炼在氩气气氛中进行。

6、本发明技术方案之三：提供一种上述耐腐蚀双相钛基中熵合金在腐蚀性环境中的应用。

7、优选地，所述腐蚀性环境包括浅海环境的人工海水溶液和化工厂中的酸性介质环境。

8、本发明技术方案之四：提供一种上述耐腐蚀双相钛基中熵合金在航空航天、医疗器械或汽车工业中的应用。

9、本发明的有益技术效果如下：

10、本发明通过优化ti、zr、hf的成分比例，设计出一种具有高耐腐蚀性的新型合金材料，优化了合金的固溶强化效果，从而提高了材料的硬度和强度。新的合金在高强度和高硬度之间达到平衡，可以满足在高应力环境中的应用需求。同时新的合金比例优化的微观结构使其在腐蚀环境中的稳定性和耐久性提升。

11、本发明通过合理的合金设计，控制生产成本，确保新合金在性能提升的同时具有较高的性价比。新合金可用于浅海环境的人工海水溶液和化工厂中的酸性介质环境等腐蚀性环境及对合金具有高性能要求的航空航天发动机、医疗器械骨植入物或汽车工业悬挂系统等领域，为工业生产和应用提供经济高效的材料选择。

技术特征：

1.一种耐腐蚀双相钛基中熵合金，其特征在于，按原子百分比计，所述耐腐蚀双相钛基中熵合金的组分为：ti 75％、zr 12.5％和hf 12.5％；或者ti77.8％、zr 11.1％和hf11.1％；或者ti 80％、zr 10％和hf 10％。

2.一种权利要求1所述耐腐蚀双相钛基中熵合金的制备方法，其特征在于，步骤包括：将金属原料熔炼后浇铸，翻转铸锭重复熔炼4～5次，冷却并热处理后得到所述耐腐蚀双相钛基中熵合金。

3.根据权利要求2所述的耐腐蚀双相钛基中熵合金的制备方法，其特征在于，所述熔炼在氩气气氛中进行。

4.权利要求1所述耐腐蚀双相钛基中熵合金在腐蚀性环境中的应用。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述腐蚀性环境包括浅海环境的人工海水溶液和化工厂中的酸性介质环境。

6.权利要求1所述耐腐蚀双相钛基中熵合金在航空航天发动机、医疗器械骨植入物或汽车工业悬挂系统中的应用。

技术总结本发明公开了一种耐腐蚀双相钛基中熵合金及其制备方法，属于材料科学和合金工程技术领域。按原子百分比计，所述耐腐蚀双相钛基中熵合金的组分为：Ti 75％、Zr 12.5％和Hf 12.5％；或者Ti 77.8％、Zr 11.1％和Hf 11.1％；或者Ti 80％、Zr 10％和Hf 10％。本发明通过优化Ti、Zr、Hf的成分比例，设计出一种具有高耐腐蚀性的新型合金材料，优化了合金的固溶强化效果，从而提高了材料的硬度和强度。新的合金在高强度和高硬度之间达到平衡，可以满足在高应力环境中的应用需求。同时新的合金比例优化的微观结构使其在腐蚀环境中的稳定性和耐久性提升。本发明通过合理的合金设计，控制生产成本，确保新合金在性能提升的同时具有较高的性价比。新合金可用于航空航天发动机、医疗器械骨植入物或汽车悬挂系统等，为工业生产和应用提供经济高效的材料选择。技术研发人员：王嵬,陈倩,翁占坤,张文达,栗周,牟望重,王楠受保护的技术使用者：东北电力大学技术研发日：技术公布日：2024/11/4