[发明专利]含钛合金及相关的制造方法

说明书

一般地描述了含钛合金。根据某些实施方案，含钛合金是纳米晶体。根据某些实施方案，含钛合金具有高的相对密度。根据某些实施方案，含钛合金可以是相对稳定的。本文还描述了本发明的用于制造含钛合金的方法。根据某些实施方案，本发明的用于制造含钛合金的方法可以包括烧结包含钛和至少一种另外的金属的纳米晶体颗粒以形成含钛纳米晶体合金。

相关申请

本申请根据35 U.S.C.§119(e)要求于2016年9月7日提交的题为“Stable Nano-Duplex Titanium-Magnesium Alloys”的美国临时申请第62/384,232号的优先权，其出于所有目的通过引用整体并入本文。

技术领域

一般地描述了含钛合金及相关的制造方法。

背景技术

纳米晶体材料可能易受晶粒生长的影响。在某些情况下，用于基于钛的合金的现有烧结技术使得难以生产具有小晶粒尺寸和高相对密度二者的纳米晶体材料，包括块状纳米晶体材料。期望改进的系统和方法以及相关的金属合金。

发明内容

一般地描述了含钛合金。根据某些实施方案，含钛合金是纳米晶体。根据某些实施方案，含钛合金具有高的相对密度。根据某些实施方案，含钛合金可以是相对稳定的。本文还描述了本发明的用于制造含钛合金的方法。根据某些实施方案，本发明的用于制造含钛合金的方法可以包括烧结包含钛和至少一种另外的金属的纳米晶体颗粒以形成含钛纳米晶体合金。在一些情况下，本发明的主题涉及相互关联的产品、特定问题的替代解决方案、和/或一个或更多个体系和/或制品的多种不同用途。

根据一个方面，提供了本发明的金属合金。

某些实施方案涉及包含Ti、第二金属的烧结纳米晶体金属合金，其中Ti是烧结纳米晶体金属合金中按原子百分比计最丰富的金属，烧结纳米晶体金属合金的相对密度为至少80％。

根据一些实施方案，烧结纳米晶体金属合金包含Ti和第二金属，其中第二金属和Ti表现出混溶间隙，烧结纳米晶体金属合金的相对密度为至少80％。

一些实施方案涉及包含Ti和第二金属的块状纳米晶体金属合金，其中Ti是块状纳米晶体金属合金中按原子百分比计最丰富的金属，块状纳米晶体金属合金在大于或等于100℃的温度下基本上稳定。

某些实施方案涉及包含Ti和第二金属的块状纳米晶体金属合金，其中Ti是块状纳米晶体金属合金中按原子百分比计最丰富的金属，块状纳米晶体金属合金的平均晶粒尺寸小于300nm。

根据一些实施方案，金属合金包含Ti和Mg，其中金属合金的相对密度大于或等于80％。在一些这样的实施方案中，金属合金包括纳米双相结构，所述纳米双相结构包含富Ti晶粒和富Mg析出物或由富Ti晶粒和富Mg析出物组成。

在另一个方面中，提供了形成金属合金的方法。

根据一些实施方案，形成纳米晶体金属合金的方法包括烧结多个纳米晶体颗粒以形成纳米晶体金属合金，其中至少一些纳米晶体颗粒包含Ti和第二金属，Ti是至少一些纳米晶体颗粒中按原子百分比计最丰富的金属。

根据某些实施方案，形成纳米晶体金属合金的方法包括烧结多个纳米晶体颗粒以形成纳米晶体金属合金，其中至少一些纳米晶体颗粒包含Ti和第二金属；烧结多个纳米晶体颗粒包括将纳米晶体颗粒加热至大于或等于300℃且小于或等于850℃的第一烧结温度持续大于或等于10分钟且小于或等于24小时的烧结时间。

在一些实施方案中，形成纳米晶体金属合金的方法包括烧结多个纳米晶体颗粒以形成纳米晶体金属合金，其中至少一些纳米晶体颗粒包含Ti和第二金属；烧结多个纳米晶体颗粒包括加热纳米晶体颗粒，使得纳米晶体颗粒不经历大于或等于1200℃的温度超过24小时。