【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种ti-zr高熵合金，具体涉及一种低模量高延展性的ti-zr高熵合金及其制备方法和应用，属于高强韧合金材料领域。
技术介绍
1、随着生物医学领域的不断发展，生物医学材料引起了研究人员的广泛关注。目前临床应用的生物医学金属材料主要有不锈钢、钛及钛合金、钴基合金等。然而，上述材料仍存在一些缺点，当sus316l不锈钢在体内使用时，由于磨损和腐蚀释放出镍离子，引起炎症或细胞损伤等不良反应。ti-6al-4v合金的强度虽高于cp-ti，具有良好的加工性能，但ti-6al-4v合金材料中所含的al和v元素被认为是生物体有害的元素。钴基合金材料在体内长期磨损会造成钴、镍等离子溶出，在体内引起细胞或组织坏死。因此这类具有优异综合性能(强度、塑性、韧性、硬度、磨损、腐蚀等)的生物医用材料，受到广大相关材料工作者、临床医生、医疗器械制造企业等方面的广泛关注。
2、相比传统合金材料，高熵合金自2004年首次提出并研发至今，因其具有热力学上的高熵效应、动力学上的缓慢扩散效应、结构上的晶格畸变效应和性能上的鸡尾酒效应，有望在生物医学领域获得大量应用。目前，虽有研究人员分别采用熔炼工艺和等离子电弧增材制造工艺研究发现ti-zr-nb-ta-mo高熵合金体系具有优异的屈服强度，但仍存在弹性模量较高且延展性较低的问题，限制了其作为植入材料应用于生物医用领域。目前关于铸态ti-zr-nb-ta-mo高熵合金具有良好拉伸性能的报道极少，研究ti-zr-nb-ta-mo高熵合金的微观结构与其成分之间关系，设计出具有优异性能的致密ti-z
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术的第一个目的在于提供一种低模量高延展性的ti-zr高熵合金，该高熵合金基于tizr合金与m合金之间的协同作用，通过控制二者之间的合金摩尔比，调控高熵合金的力学性能和化学性能，一方面保证了合金材料在室温下优秀力学性能的同时，提高了合金的高温稳定性，另一方面还有效降低了合金的弹性模量，提高了合金的延展性，从而拓展了合金材料的应用场景。
2、本专利技术的第二个目的在于提供一种低模量高延展性的ti-zr高熵合金的制备方法，该方法通过熔炼工艺快速得到不同比例的高熵合金试样，再根据综合性能阈值对高熵合金试样进行筛选，从而确定高熵合金中的最佳元素比及最佳工艺参数，大幅缩短高熵合金的优化周期，从而快速、准确的得到性能优异的产品。
3、本专利技术的第三个目的在于提供一种低模量高延展性的ti-zr高熵合金的应用，作为生物医用植入材料。基于本专利技术所提供的高熵合金优异的力学性能与化学性能，对于复杂系统尤其是生物系统，具有良好的稳定性和抗排斥性，可作为生物医用植入材料使用，经测试，本专利技术所提供的高熵合金在力学性能基本保持不变的前提下，其延伸率可达16.5％，磨损率为6.2×10-5mm3/n·m，自腐蚀电流密度为0.102±0.017μa/cm2。
4、为实现上述技术目的，本专利技术提供了一种低模量高延展性的ti-zr高熵合金，其特征在于：所述高熵合金的结构通式为(tizr)xmy，其中x的范围为40～49，y的范围为0.66～6.66；所述m为含有大于等于3种等元素摩尔比不同金属元素的合金。
5、作为一项优选的方案，所述高熵合金中x与y的比例为8.5～23.5:1。
6、作为一项优选的方案，所述m合金为nb-ta-mo合金。
7、本专利技术以等摩尔比的tizr合金为整体，ti和zr的vec为4，通过m合金中高vec元素对其进行调节，可通过调节合金的价电子浓度从而调节高熵合金的延展性，而m合金中的nb、ta、mo均为β稳定元素，可设计低弹性模量β钛合金，且mo可提供负混合焓，达更高的强韧度、匹配度。
8、作为一项优选的方案，所述高熵合金的晶体结构为简单体心立方结构。
9、本专利技术还提供了一种低模量高延展性的ti-zr高熵合金的制备方法，包括：
10、1)将ti-zr合金与m合金在x取值范围内按梯度配比，经熔炼工艺得到一类试样；
11、2)对一类试样进行力学性能及化学性能测试，当其综合性能超过阈值，记录数据，即得。
12、作为一项优选的方案，所述熔炼工艺的过程为：将合金原料通过真空电弧熔炼至融化，待合金冷却后再翻转熔炼，重复次数≥10。
13、作为一项优选的方案，所述真空电弧熔炼过程为：将合金原料送入样品室，当真空度达到5x10-3pa后，通入氩气至样品室内压力至0.5atm。
14、作为一项优选的方案，所述真空电弧熔炼过程中还需要进行电磁搅拌，其电流为3～4a。
15、作为一项优选的方案，所述真空电弧熔炼过程中电弧保持时间为100～120s，电流为300～450a。
16、作为一项优选的方案，所述综合性能的阈值为拉伸应变＞5％，弹性模量≤100gpa，磨损率≤7.0×10-5mm3/n·m，自腐蚀电流密度＜0.168±0.002μa/cm2。
17、本专利技术还提供了一种低模量高延展性的ti-zr高熵合金的应用，作为生物医用植入材料。
18、相对于现有技术，本专利技术技术方案的有益技术效果为：
19、1)本专利技术所提供的高熵合金基于tizr合金与m合金之间的协同作用，通过控制二者之间的合金摩尔比，调控高熵合金的力学性能和化学性能，一方面保证了合金材料在室温下优秀力学性能的同时，提高了合金的高温稳定性，另一方面还有效降低了合金的弹性模量，提高了合金的延展性，从而拓展了合金材料的应用场景。
20、2)本专利技术所提供的制备方法通过熔炼工艺快速得到不同比例的高熵合金试样，再根据综合性能阈值对高熵合金试样进行筛选，从而确定高熵合金中的最佳元素比及最佳工艺参数，大幅缩短高熵合金的优化周期，从而快速、准确的得到性能优异的产品。
21、3)本专利技术所提供的技术方案中，基于高熵合金优异的力学性能与化学性能，对于复杂系统尤其是生物系统，具有良好的稳定性和抗排斥性，可作为生物医用植入材料使用，经测试，本专利技术所提供的高熵合金在力学性能基本保持不变的前提下，其延伸率可达16.5％，磨损率为6.2×10-5mm3/n·m，自腐蚀电流密度为0.102±0.017μa/cm2。
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1.一种低模量高延展性的Ti-Zr高熵合金，其特征在于：所述高熵合金的结构通式为(TiZr)xMy，其中x的范围为40～49，y的范围为0.66～6.66；所述M为含有大于等于3种等元素摩尔比不同金属元素的合金。
2.根据权利要求1所述的一种低模量高延展性的Ti-Zr高熵合金，其特征在于：所述高熵合金中x与y的比例为8.5～23.5:1；所述M合金为Nb-Ta-Mo合金。
3.根据权利要求1所述的一种低模量高延展性的Ti-Zr高熵合金，其特征在于：所述高熵合金的晶体结构为简单体心立方结构。
4.权利要求1～3任意一项所述的一种低模量高延展性的Ti-Zr高熵合金的制备方法，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的一种低模量高延展性的Ti-Zr高熵合金的制备方法，其特征在于：所述熔炼工艺的过程为：将合金原料通过真空电弧熔炼至融化，待合金冷却后再翻转熔炼，重复次数≥10。
6.根据权利要求5所述的一种低模量高延展性的Ti-Zr高熵合金的制备方法，其特征在于：所述真空电弧熔炼过程为：将合金原料送入样品室，当真空度达到5x10
7.根据权利要求5所述的一种低模量高延展性的Ti-Zr高熵合金的制备方法，其特征在于：所述真空电弧熔炼过程中还需要进行电磁搅拌，其电流为3～4A。
8.根据权利要求4所述的一种低模量高延展性的Ti-Zr高熵合金的制备方法，其特征在于：所述真空电弧熔炼过程中电弧保持时间为100～120s，电流为300～450A。
9.根据权利要求4所述的一种低模量高延展性的Ti-Zr高熵合金的制备方法，其特征在于：所述综合性能的阈值为拉伸应变＞5％，弹性模量≤100GPa，磨损率≤7.0×10-5mm3/N·m，自腐蚀电流密度＜0.168±0.002μA/cm2。
10.权利要求1～3任意一项所述的一种低模量高延展性的Ti-Zr高熵合金的应用，其特征在于：作为生物医用植入材料。
...【技术特征摘要】
1.一种低模量高延展性的ti-zr高熵合金，其特征在于：所述高熵合金的结构通式为(tizr)xmy，其中x的范围为40～49，y的范围为0.66～6.66；所述m为含有大于等于3种等元素摩尔比不同金属元素的合金。
2.根据权利要求1所述的一种低模量高延展性的ti-zr高熵合金，其特征在于：所述高熵合金中x与y的比例为8.5～23.5:1；所述m合金为nb-ta-mo合金。
3.根据权利要求1所述的一种低模量高延展性的ti-zr高熵合金，其特征在于：所述高熵合金的晶体结构为简单体心立方结构。
4.权利要求1～3任意一项所述的一种低模量高延展性的ti-zr高熵合金的制备方法，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的一种低模量高延展性的ti-zr高熵合金的制备方法，其特征在于：所述熔炼工艺的过程为：将合金原料通过真空电弧熔炼至融化，待合金冷却后再翻转熔炼，重复次数≥10。
6.根据权利要求5所述的一种低模量高延展...
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