本发明属于有色金属材料合金化及其制备，具体涉及一种高强韧耐腐蚀tinbcrv系轻质难熔多主元合金及其制备方法与应用。
背景技术：
1、2004年，学者叶均蔚教授首次提出了高熵合金(或称多主元合金)的设计理念。多主元特性赋予了其独特的固溶体结构，所包含的各个组元并无明显的溶质与溶剂之分，这与传统合金大为不同，并且极大地丰富了合金成分。2010年，美国空军实验室的senkov教授基于该理念，首次将多种高熔点元素以等原子比例混合，设计出nbmotaw与nbmotavw难熔多主元合金，这两种合金在1600℃下均表现出超过400mpa的压缩屈服强度。随后，越来越多的学者投身于难熔多主元合金的研究中，设计出了多种具有优异室温及高温强度的新型难熔多主元合金，高温性能甚至超过传统的ni基高温合金，有望成为新一代航空发动机用高温材料。同时，难熔多主元合金具备优异的耐腐蚀性能。
2、目前，难熔多主元合金虽然具有高强度，但其室温塑性不佳、且密度较大，严重限制了该类合金在航空航天、海洋工程、化工等领域的应用。为解决这一问题，研究人员采用一些低密度元素如ti、cr和al等取代难熔多主元合金中的高密度元素，设计出了tinbcrvzr系和tinbval系等轻质难熔多主元合金。低密度元素的引入虽然有效降低了难熔高熵合金的密度，但室温脆性问题仍未解决，如[文献1：n.d.stepanov,n.yu yurchenko,d.v.skibin,et al.structure and mechanical properties of the alcrxnbtiv(x＝0,0.5,1,1.5)high entropy alloys,journal of alloys and compounds 652(2015)266-280)]所述，tinbcrval合金的压缩屈服强度高达1550mpa，但塑性不足1％。[文献2：n.yuyurchenko,e.s.panina,s.v.zherebtsov,et al.microstructure evolution of a novellow-density ti–cr–nb–v refractory high entropy alloy during cold rolling andsubsequent annealing,materials characterization 158(2019)109980]表明，ti42.48nb22.47cr22.47v12.58(at.％)轻质难熔多主元合金经过冷轧后，表现出较高的强度，但塑性仍低于5％的工程应用最低要求，在800℃退火热处理工艺导致形成很多硬脆的laves相，进一步恶化塑性。另外，过多的laves相也会急剧恶化耐腐蚀性能。因此，提供一种高强韧耐腐蚀tinbcrv系轻质难熔多主元合金的成分设计及其制备方法，具有重要的意义和应用前景。
技术实现思路
1、近年来航空航天、海洋工程和化工等领域对高强韧轻质合金有重大需求，在具备优异力学性能的同时，表现出优异的耐腐蚀性能。但在轻质难熔多主元合金领域，力学性能和耐腐蚀性存在一定的矛盾，往往二者无法兼得。基于此，本发明的目的在于提供一种高强韧耐蚀tinbcrv系轻质难熔多主元合金及其制备方法与应用，旨在获得一种耐腐蚀性较好且力学性能足够高的新型轻质合金材料，满足某些特定场景需求。
2、本发明提供的高强韧耐腐蚀tinbcrv系轻质难熔多主元合金，通过调控合金成分及形变热处理(冷轧+退火)，实现成分均匀的单相bcc固溶体相，实现兼具优异的力学和耐腐蚀性能。由于制备方法简单，因此具有良好的工业应用前景。
3、本发明的技术方案如下：
4、一种高强韧耐腐蚀tinbcrv系轻质难熔多主元合金，按原子百分比计，组分为：ti：44.0-50.0at.％，nb：28.0-35.0at.％，cr：13.5-15.5at.％，v：7.0-14.0at.％。
5、优选的，所述高强韧耐腐蚀tinbcrv系轻质难熔多主元合金的制备方法包括：将原料混合后熔炼、均匀化、冷轧、退火处理。
6、优选的，按原子百分比计，组分为：ti：45.0-50.0at.％，nb：28.0-31.0at.％，cr：14.0-15.5at.％，v：8.0-11.0at.％。
7、优选的，按原子百分比计，组分为：ti：45.0-46.5at.％，nb：29.0-30.5at.％，cr：14.0-15.5at.％，v：9.0-10.0at.％。
8、优选的，按原子百分比计，组分为：ti：45.0-46.5at.％，nb：29.0-30.5at.％，cr：14.0-15.0at.％，v：9.0-10.0at.％。
9、优选的，合金由ti、nb、cr、v组成，还可以包括不可避免的杂质。
10、优选的，合金密度小于6.5g/cm3，相组成为单相bcc固溶体，其屈服强度不低于1000mpa，抗拉强度不低于1020mpa，延伸率不低于10％，腐蚀电位不低于-420mvsce，腐蚀电流密度不高于1.1×10-8a/cm2。
11、上述高强韧耐腐蚀tinbcrv系轻质难熔多主元合金的制备方法，包含如下步骤：
12、将原料混合后熔炼、均匀化、冷轧、退火处理。
13、优选的，所述熔炼为真空电弧熔炼；
14、进一步优选的，所述真空电弧熔炼的熔炼电流为300-350a，熔炼次数至少8次，每次熔炼时间1-3min，每次熔炼后翻面再次进行熔炼。
15、优选的，所述均匀化的工艺为：采用水氧循环炉，其氧含量低于10ppm、水含量低于30ppm，温度为1200-1400℃，时间为3-6h；均匀化处理后水淬；
16、优选的，所述冷轧的工艺为：冷轧总变形量为70％-90％，轧制总道次不少于10道次；前5-7道次中，每道次变形量为5％-7％，后续道次中，每道次变形量至少为10％；
17、优选的，所述退火处理的工艺为：温度为1000-1200℃，时间为2-30min，水冷或空冷。
18、优选的，所述熔炼具体包括以下步骤：
19、步骤1：按合金的原子百分比计算并称取对应质量的纯金属原料或中间合金原料；
20、步骤2：将称量好的原料按熔点由低到高依次放入真空电弧熔炼炉的水冷铜坩埚中；
21、步骤3：将钛锭放入真空电弧熔炼炉中，抽取真空后充入氩气，在氩气气氛保护下熔化钛锭，以清除炉内残留的氧气；随后对水冷铜坩埚中的原料进行熔炼，熔炼完成后得到纽扣状合金铸锭；
22、步骤4：将纽扣状合金铸锭放入水冷铜敞口模具中，在氩气气氛保护下熔化铸锭，凝固后得到长条状铸锭。
23、进一步优选的，步骤1中，称取的纯金属原料和中间合金需在称量前去除表面氧化皮，并进行超声波震洗；纯金属原料或中间合金原料的纯度大于99.5wt.％，称量误差在±0.05％内；
24、进一步优选的，步骤1中，原料为ti、cr、nb和v的纯金属原料或中间合金原料。、
25、进一步优选的，步骤3中，抽取真空后的真空度不低于5×10-3pa；熔炼过程开启电磁搅拌。
26、上述的高强韧耐腐蚀tinbcrv系轻质难熔多主元合金在制备高强韧耐腐蚀零件中的应用。如航空航天、海洋工程和化工等领域。
27、本发明的有益效果如下：
28、1、本发明所述的高强韧耐腐蚀tinbcrv系轻质难熔多主元合金，所用的合金成分ti、nb、cr和v均具有较高的熔点和较低的密度。同时，由于cr与其余组元之间具有较大的原子尺寸差和剪切模量差，给合金带来显著的固溶强化效果，使合金表现出优异的室温强度。所述高强韧耐腐蚀tinbcrv系轻质难熔多主元合金的室温强度和塑性匹配，优于文献报道的大部分轻质难熔多主元合金。
29、2、本发明所述的高强韧耐腐蚀tinbcrv系轻质难熔多主元合金，由于耐腐蚀元素ti、cr、nb等的搭配，实现了优异的耐腐蚀性能，其耐腐性能不仅优于大部分难熔多主元合金，还优于商用tc4钛合金，在航空航天、海洋工程和化工等领域具有巨大的应用前景。
1.一种高强韧耐腐蚀tinbcrv系轻质难熔多主元合金，其特征在于，按原子百分比计，组分为：ti：44.0-50.0at.％，nb：28.0-35.0at.％，cr：13.5-15.5at.％，v：7.0-14.0at.％。
2.根据权利要求1所述的高强韧耐腐蚀tinbcrv系轻质难熔多主元合金，其特征在于，按原子百分比计，组分为：ti：45.0-50.0at.％，nb：28.0-31.0at.％，cr：14.0-15.5at.％，v：8.0-11.0at.％。
3.根据权利要求1所述的高强韧耐腐蚀tinbcrv系轻质难熔多主元合金，其特征在于，按原子百分比计，组分为：ti：45.0-46.5at.％，nb：29.0-30.5at.％，cr：14.0-15.0at.％，v：9.0-10.0at.％。
4.根据权利要求1所述的高强韧耐腐蚀tinbcrv系轻质难熔多主元合金，其特征在于，合金密度小于6.5g/cm3，相组成为单相体心立方bcc固溶体，其屈服强度不低于1000mpa，抗拉强度不低于1020mpa，延伸率不低于10％，腐蚀电位不低于-420mvsce，腐蚀电流密度不高于1.1×10-8a/cm2。
5.权利要求1-4任一项所述的高强韧耐腐蚀tinbcrv系轻质难熔多主元合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述熔炼为真空电弧熔炼；
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述均匀化的工艺为：采用水氧循环炉，其氧含量低于10ppm、水含量低于30ppm；温度为1200-1400℃，时间为3-6h；均匀化处理后水淬；
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述熔炼具体包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，称取的纯金属原料和中间合金原料需在称量前去除表面氧化皮，并进行超声波震洗；纯金属原料和中间合金原料的纯度大于99.5wt.％，称量误差在±0.05％内；
10.权利要求1-4任一项所述的高强韧耐腐蚀tinbcrv系轻质难熔多主元合金在制备高强韧耐腐蚀零件中的应用。
