背景技术：
：：本发明涉及具有改进机械性能的新型钛合金。商用钛合金在环境温度下几乎不产生或没有加工硬化，并且延展性相对较低(平均为10％至15％)。这种行为与用于硬化钛合金的已知技术相关联，其可以在机械强度方面获得良好的性能，但是潜在代价是限制了材料的变形能力，并因此导致低延展性。因此，已知的钛合金不构成用于制造可能遭受高水平变形，同时保持良好静态特性的部件的良好材料，例如，所述部件为需要在摄入或部件断裂的情况下保留物品的外壳。因此，某些已知的钛合金从这种类型的应用中被排除，而重得多的钢有利。因此，需要具有高加工硬化水平和延展性的新型钛合金。技术实现要素：为此，在第一方面，本发明提供了一种其中存在有一种或多种合金元素的钛基合金，该合金满足以下条件：10≤moeq≤14.5；2.77≤bo≤2.80；并且2.34ev≤md≤2.38ev；其中moeq表示以钼当量表示的合金中的β-稳定元素的重量含量，其中其中是元素i的价电子数，xi是合金中的元素i的摩尔分数；总和取决于合金中存在的所有合金元素，其中bo表示钛与合金元素之间的共价键的平均键级；并且其中md表示对应于钛和合金元素之间的共价键的d轨道的ev中的平均能级。术语“钛基合金”应被理解为表示钛构成合金的基底金属，即合金包含重量含量大于或等于50％，例如大于或等于60％，例如大于或等于70％，例如大于或等于80％的钛。moeq的数量由下式给出：moeq＝∑moizi其中zi是合金中的合金元素i的重量分数，moi对应于合金元素i的β稳定系数除以mo的β-稳定系数的比例，其中总和取决于合金中存在的所有合金元素。因此，总和涉及可能存在于合金中的β稳定合金元素以及α稳定合金元素，所述元素呈现负的系数moi。对于每种合金元素，将moi和/或ei/ai的量列表。下面的表1给出了这些量的值，针对合金元素的若干示例。表1bo量化钛与合金元素之间的共价键的平均内聚力。更准确地说，数量bo计算如下：bo＝∑boixi其中xi表示合金中元素i的摩尔分数，其中总和取决于合金中存在的所有元素。将值boi制表，并针对下表2中的各种合金元素给出值boi。md表示对应于由钛和合金元素之间的相互作用产生的共价键的d轨道的平均能级。更准确地说，数量md计算如下：md＝∑mdixi其中xi表示合金中元素i的摩尔分数，其中总和取决于合金中存在的所有元素。将值mdi制表，并针对下表2中的各种合金元素给出值mdi。表2参数moeq，bo和md在文献中是已知的。具体来说，各种出版物描述了如何计算参数bo和md。关于这个话题，可以举例如下：abdel-hady等人所著，“使用电子参数实现β型ti合金的相稳定性和弹性特性的一般方法("generalapproachtophasestabilityandelasticpropertiesof-typeti-alloysusingelectronicparameters")”，scriptamaterialia55(2006)，第477-480页；marteleur等人所著，“关于通过同步trip和twip效应获得具有改善的加工硬化率的新型β-亚稳态钛合金的设计(onthedesignofnew-metastabletitaniumalloyswithimprovedworkhardeningratethankstosimultaneoustripandtwipeffects)”，scriptamaterialia66(2012)，第749-752页；以及sun等人所著，“对显示出组合式孪晶诱导可塑性和转变诱导可塑性效应的亚稳态β-钛合金的早期变形机理的研究(investigationofearlystagedeformationmechanismsinametastable-titaniumalloyshowingcombinedtwinning-inducedplasticityandtransformation-inducedplasticityeffects)”，actamaterialia61(2013)，第6406-6417页。除非有相反规定，否则在以下使用的化学合金公式中，位于化学元素前面的数字是该合金元素的重量百分比(％)。例如，合金ti-8.5cr-1.5al是包含重量含量为8.5％的cr和重量含量为1.5％的al的钛基合金。本发明的合金有利地具有高加工硬化等级，高断裂载荷和良好的延展性。参数范围的上述选择使得合金能够被硬化，并且激活变形模式，从而可以通过孪晶机制和β相至α相转变机制来获得高度延展性。在本发明的合金中，有利地激活了孪晶诱导塑性(twip)效应与相变诱导塑性(trip)效应的组合。本发明导致选择基于上述参数限定的特定合金，其可以同时通过孪晶机制和滑移机制激活马氏体转变机制。通过激活这些现象，本发明的合金可以特别地具有大约40％的延展性，同时保持高弹性极限(大于500兆帕(mpa))。与已知钛合金的性能相比，所述性能构成技术性突破。在一种实施方式中，合金可以包括选自以下列表中的至少一种合金元素：cr，al，sn和v。在一种实施方式中，合金可以包括cr和al作为合金元素。在一种实施方式中，合金可以包括cr和sn作为合金元素。在一种实施方式中，合金可以包括v和al作为合金元素。该合金可以是二元合金或三元合金。该合金优选由ti-cr-al三元合金或ti-cr-sn三元合金组成。该合金也可以构成ti-v-al三元合金。该合金也可以是四元合金，例如，ti-10v-4cr-1al合金。在一种实施方式中，合金可以包括cr和al作为合金元素，并且合金中cr的重量含量可以在6％至9％的范围内，例如在7％至9％的范围内，并且合金中的al的重量含量可以在1％至3％的范围内。特别地，合金可以具有以下化学式：ti-xcr-yal，其中x在6至9的范围内，或甚至在7至9的范围内，y在1至3的范围内。在一种实施方式中，合金可以包括cr和sn作为合金元素，并且合金中cr的重量含量可以在6％至9％的范围内，例如在7％至9％的范围内，并且合金中的sn的重量含量可以在1％至5％的范围内。特别地，合金可以具有以下化学式：ti-x'cr-zal，其中x'在6至9的范围内，或甚至在7至9的范围内，z在1至5的范围内。特别地，本发明的合金可以具有以下化学式中的任何一种：ti-8.5cr-1.5al；ti-8.5cr-1.5sn；ti-7.5cr-1al；ti-7.5cr-2al；ti-9.5cr-2al；ti-7cr-2sn；以及ti-13v-2.5al。在一种实施方式中，合金中cr的重量含量可以在7％至9％的范围内。本发明还提供一种包括钛基合金的涡轮发动机部件，该合金为：ti-cr-al三元合金，合金中cr的重量含量在6％至9％的范围内，并且合金中al的重量含量在1％至3％的范围内；或者ti-cr-sn三元合金，合金中cr的重量含量在6％至9％的范围内，并且合金中sn的重量含量在1％至5％的范围内。优选地，该部件是涡轮发动机外壳，例如，涡轮发动机保持壳。该部件可以由如上定义的合金制成。本发明还提供一种涡轮发动机，其包括如上所述的部件。附图说明本发明的其它特征和优点在下面对作为非限制性示例给出，并参考附图描述的本发明的具体实施方式的描述中出现，其中：图1和图2是表示本发明的示例合金的定位的电子图；图3显示了“trip”效应，其中在本发明的ti-8.5cr-1.5al合金中存在β相转变为α相的现象；图4a和4b是照片，显示了本发明的ti-8.5cr-1.5sn合金中的孪晶现象；以及图5和图6显示了本发明合金的牵引试验结果。具体实施方式图1和图2是其上定位有钛合金的电子图。这些电子图显示了当合金受到应力时发生的变形机理。bo沿图1和图2所示电子图的纵坐标轴绘制。如上所述，bo量化钛与合金元素之间的共价键的平均内聚力。md沿着图1和图2所示电子图的横坐标轴绘制。如上所示，md表示对应于由钛和合金元素之间的相互作用产生的共价键的d轨道的平均能级。图1和图2中提供的电子图显示了不同区域，这些区域对应于发生的不同变形机理：滑移，孪晶和应力诱导马氏体(sim)转变。如图所示，在图1和图2所示电子图中，本发明的各种示例合金位于与激活孪晶现象对应的区域中。例如，对于本发明的合金，可以具有：2.77≤bo≤2.79和2.34ev≤md≤2.38ev。图3是照片，显示了本发明合金中从β相获得的α"相片(当施加应力时，激活将β相转变为α"相的机理)。激活这种相变有助于获得高延展性。图4a和4b显示了本发明合金中获得的孪晶现象的激活，这也有助于获得高延展性。图5显示了对ti-8.5cr-1.5al合金获得的牵引力试验结果。对于该合金，e/a＝4.129，并且moeq＝12.1。该合金具有大约40％的高延展性，1150mpa的断裂载荷，并且保持高弹性极限。对于moeq＝13.6和e/a＝4.16的ti-8.5cr-1.5sn合金，获得了类似的结果(参见图6)。在环境温度下进行牵引试验，在长度为50毫米(mm)，厚度为0.5毫米，宽度为5mm的试样上以10-3s-1的速度变形。实施例通过压制钛海绵元素，铬颗粒和铝粉，然后使用电弧熔化技术制造ti-8.5cr-1.5al合金锭。在压实混合物中，使用以下重量含量：ti：90重量％，cr：8.5重量％，al：1.5重量％。然后使锭变形以获得厚度为0.5mm的片材。将该片材在900℃下在β结构域中进行热处理，然后快速冷却。从片材中切出平面牵引试样，并在参照图5上述描述的牵引试验环境中使用它们。“包括/包含”一词应理解为“包括/包至少一个”。术语“在...到...的范围内”应该被理解为包括边界值。当前第1页12当前第1页12