[发明专利]一种含Si高强低模β-型钛合金及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种含Si高强低模β-型钛合金的制备方法，其特征在于包括如下制备步骤：

(1)合金成分设计：以Ti 60～70at.％，Nb 10～20at.％，Zr5～15at.％，Ta 1～10at.％，Si 1～5at.％的元素比，以海绵钛、海绵锆、钽铌中间合金、硅为原材料配制合金组分；

(2)铸造：将步骤(1)配制的合金组分熔炼均匀，并得到凝固的铸锭；

(3)高温塑性变形：将步骤(2)所得铸锭进行高温塑性变形，变形温度800～900℃，变形量为60～80％，然后将高温塑性变形后的试样水淬至室温；

(4)回复再结晶：将步骤(3)高温塑性变形的试样加热至再结晶温度，保温1～4h，退火处理后空冷至室温，得到所述含Si高强低模β-型钛合金。

2.根据权利要求1所述的一种含Si高强低模β-型钛合金的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述Si元素含量满足合金组分的铸态组织在晶界及晶内析出含Si金属化合物S₂ 相。

3.根据权利要求1所述的一种含Si高强低模β-型钛合金的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的熔炼是指采用真空自耗电弧熔炼炉进行熔炼。

4.根据权利要求1所述的一种含Si高强低模β-型钛合金的制备方法，其特征在于：步骤(2)中获得的铸锭组织特征为：50～300μm的β-Ti晶粒内部弥散分布着长度在50～100μm的针状S₂ 相及尺寸为1～3μm的球状S₂ 相，晶界分布着连续的S₂ 相。

5.根据权利要求1所述的一种含Si高强低模β-型钛合金的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述高温塑性变形采用热轧、热锻、热挤压方法中的任意一种。

6.根据权利要求4所述的一种含Si高强低模β-型钛合金的制备方法，其特征在于：步骤(3)中经高温塑性变形后的组织特征为：β-Ti晶粒沿变形方向拉长、出现明显的滑移带，步骤(2)中晶界分布着连续的S₂ 相转变为30～60μm的板条状S₂相。

7.根据权利要求6所述的一种含Si高强低模β-型钛合金的制备方法，其特征在于：步骤(4)中所述回复再结晶后的组织特征为：步骤(3)中高温塑性变形后30～60μm的板条状S₂相被新形核的再结晶晶粒分割为尺寸5～20μm形状不规整的S₂ 相。

8.一种含Si高强低模β-型钛合金，其特征在于：通过权利要求1～7任一项所述的方法制备得到。

9.根据权利要求8所述的一种含Si高强低模β-型钛合金，其特征在于：所述含Si高强低模β-型钛合金的组织特征为：等轴状β-Ti晶粒内的针状α-Ti相以及形状不规整的S₂ 相；其中等轴状β-Ti晶粒的大小范围为5～15μm，形状不规整的S₂ 相尺寸为5～20μm，针状α-Ti相的长度为1～5μm。

10.权利要求8或9所述的一种含Si高强低模β-型钛合金在制备生物医用材料领域中的应用。