本发明涉及耐高温钛合金复合材料领域，具体涉及一种耐高温钛合金复合材料及其制备方法和应用。
背景技术：
钛合金是一种性能优异的金属材料，其密度低、强度高，在所有金属中其比强度是最高的。因而，钛合金在国防、航空航天等领域得到了广泛应用。但是，钛合金的耐高温性能不好，在高温下，钛合金非常容易氧化，因而限制了其应用。
公开号为101550496B的发明专利提供了一种高温抗氧化TiCp/Ti合金基复合材料的制备方法，它涉及一种高温抗氧化Ti合金基复合材料的制备方法。它解决了目前钛合金的高温抗氧化能力差，高温环境中极易发生氧化、出现氧化层脱落，致使钛合金的尺寸不断缩小、其机械性能显著降低的问题，以及TiCp和TiBw均匀分布的钛合金基复合材料高温抗氧化性能提高效果不明显，仍然存在使用温度低，高温服役时间短的缺陷。制备方法：将C粉和Ti合金粉球磨混粉，然后真空烧结。该发明方法制备出的TiCp/Ti合金基复合材料在提高Ti合金力学性能的基础上，大幅提高了复合材料的高温抗氧化能力，700℃环境中氧化150h，只有表层钛合金发生氧化，没有氧化层脱落发生，因此具有高温服役时间长的优点。
公开号为104947107A的发明专利提供了一种钛及钛合金表面抗氧化耐磨损复合涂层及其制备方法，属于表面处理技术领域。该复合涂层由内层隔氧层和外层耐磨抗氧化层组成；隔氧层为富铝的渗铝层，其主要成分为TiAl3，耐磨抗氧化层为成分是Al2O3和TiO2的高硬度陶瓷。该方法包括1、钛或钛合金表面预处理；2、钛或钛合金表面渗铝处理；3、钛或钛合金表面微弧氧化处理。该方法简单，适合工业化使用；该复合涂层抗高温氧化性能要好于现有防护涂层，解决了普通渗铝形成贯穿性裂纹和喷涂层结合力低的问题，解决了钛合金普通微弧氧化硬度不足、氮化改性层较薄等问题，满足大部分钛合金零部件对耐磨性的要求。
公开号为 105331973A的发明专利公开了一种钛合金表面制备高Nb钛铝基合金抗氧化涂层的方法。该方法是利用CO2激光束作用下Ti-Al-Nb混合元素粉末之间的原位合成反应及热处理，在钛合金表面制备高Nb钛铝基合金涂层。涂层制备步骤包括：钛合金表面预处理、粉末配制及球磨、粉末预置、粉末激光烧结、涂层热处理、抗氧化性能测试及显微组织分析七个部分。性能测试结果表明，该发明可以有效降低钛合金在高温环境中的剧烈氧化，大幅度提高钛合金使用温度极限；该发明提供了一种周期短、综合成本低、柔性化程度高的涂层制备方法；该方法能在不大幅度影响合金涂层高温抗氧化性能的前提下，对涂层成分配比进行灵活调整，得到致密度高、厚度均匀、抗氧化性能优良的高Nb钛铝基合金双相涂层。
公开号为105603483A的发明专利公开了一种钛基合金抗高温氧化涂层的制备方法，包括以下步骤：1)首先去除钛基合金基体的表面氧化物，然后清洗、干燥；2)按比例将无水乙醇、水和前躯体硅酸烷基酯混合，用酸调混合液pH至2.0～6.0，室温下搅拌2～48h，得到前躯体溶液；3)在两电极槽中加入配好的前躯体溶液，以钛基合金基体作为工作电极，铂片或石墨作为对电极，电极间距控制在1-10cm，控制电流密度为-0.1mA·cm-2～-5.0mA·cm-2，沉积时间为30s～2000s，水洗后于40～150℃烘干，得到微纳米氧化物涂层；4)将覆盖有微纳米氧化物涂层的钛基合金在空气中于600～700℃下热处理10～60min，即制得钛基合金抗高温氧化涂层。该发明制备工艺简单，获得的涂层与基体之间具有优异的结合力，可显著提高钛铝合金高温抗氧化性能。
以上方法能够提高钛合金的高温使用性能，但是一般都降低了材料表面的力学性能。
技术实现要素：
发明目的：为了提高钛合金的使用温度，本发明所要解决的技术问题是提供了一种耐高温钛合金复合材料。
本发明还要解决的技术问题是提供了一种耐高温钛合金复合材料的制备方法。
本发明还要解决的技术问题是提供了一种耐高温钛合金复合材料的应用。
常规的钛合金的使用温度不能超过650摄氏度，而本发明采用激光熔敷的方法，制备钛合金-高熵合金复合材料，能够将钛合金的使用温度提高到800摄氏度以上。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种耐高温钛合金复合材料，该合金由钛合金基底与高熵合金层构成，。
作为优选，高熵合金按原子百分比包括如下组分：Ti：V为1：1.5~2，V：Cr为1：0.9~1.1，V：Al为1：0.9~1.1，V： Si为1：0.9~1.1。
作为优选，上述高熵合金层的厚度为100-5000微米。
上述的耐高温钛合金复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1）按照上述的高熵合金元素比例准备粉末状原料，并混合均匀；
2）准备钛合金基体，去除氧化层、清洗干净表面；
3）在惰性气氛中使用激光器在钛合金表面熔敷高熵合金，具体参数为：激光器扫描速度3mm/s，光斑直径为2.5mm，扫描间距1.5mm，送粉速度为2g/min，直到最终熔覆层与基体结合良好；
4）空冷，由此得到钛合金-高熵合金复合材料。
上述的耐高温钛合金复合材料在航空航天、交通工具等方面的应用。
有益效果：本发明具有以下优点：采用本发明的方法可以制备一种耐高温钛合金复合材料，能够将钛合金的使用温度提高到800摄氏度以上，远高于常规钛合金的使用温度（一般低于650摄氏度）。这是由于高熵合金层具有优异的高温性能，能够保护内部的钛合金不被氧化。并且，由于高熵合金具有极高的硬度，因此，本发明比采用涂料表面保护的钛合金的表面硬度更高。本发明的高熵合金没有采用较为昂贵的稀土元素，成本低，效果好。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作更进一步的举例说明。
实施例1：耐高温钛合金复合材料的制备
1）按照Ti：V：Cr：Al：Si=1：2：1.9：1.8：2.1的原子比为配制金属粉，混合均匀；
2）准备TC4钛合金基体，去除氧化层、清洗干净表面；
3）在惰性气氛中使用二氧化碳激光器在钛合金表面熔敷高熵合金，具体参数为：激光器扫描速度3mm/s，光斑直径为2.5mm，扫描间距1.5mm，送粉速度为2g/min，直到最终熔覆层与基体结合良好；
4）空冷，由此得到钛合金-高熵合金复合材料。
实施例2：耐高温钛合金复合材料的制备
1）按照Ti：V：Cr：Al：Si=1：1.5：1.5：1.5：1.6的原子比为配制金属粉，混合均匀；
2）准备TA5钛合金基体，去除氧化层、清洗干净表面；
3）在惰性气氛中使用二氧化碳激光器在钛合金表面熔敷高熵合金，具体参数为：激光器扫描速度3mm/s，光斑直径为2.5mm，扫描间距1.5mm，送粉速度为2g/min，直到最终熔覆层与基体结合良好；
4）空冷，由此得到钛合金-高熵合金复合材料。
实施例3：耐高温钛合金复合材料的制备
1）按照Ti：V：Cr：Al：Si=1：2：1.8： 2.2：1.8的原子比为配制金属粉，混合均匀；
2）准备TA2钛合金基体，去除氧化层、清洗干净表面；
3）在惰性气氛中使用二氧化碳激光器在钛合金表面熔敷高熵合金，具体参数为：激光器扫描速度3mm/s，光斑直径为2.5mm，扫描间距1.5mm，送粉速度为2g/min，直到最终熔覆层与基体结合良好；
4）空冷，由此得到钛合金-高熵合金复合材料。
实施例4：耐高温钛合金复合材料的制备
1）按照Ti：V：Cr：Al：Si=1：2：2.2：1.8：2.2的原子比为配制金属粉，混合均匀；
2）准备TC4钛合金基体，去除氧化层、清洗干净表面；
3）在惰性气氛中使用二氧化碳激光器在钛合金表面熔敷高熵合金，具体参数为：激光器扫描速度3mm/s，光斑直径为2.5mm，扫描间距1.5mm，送粉速度为2g/min，直到最终熔覆层与基体结合良好；
4）空冷，由此得到钛合金-高熵合金复合材料。
实施例5：耐高温钛合金复合材料的制备
1）按照Ti：V：Cr：Al：Si=1：2：1.9：2.1：1.9的原子比为配制金属粉，混合均匀；
2）准备TC1钛合金基体，去除氧化层、清洗干净表面；
3）在惰性气氛中使用二氧化碳激光器在钛合金表面熔敷高熵合金，具体参数为：激光器扫描速度3mm/s，光斑直径为2.5mm，扫描间距1.5mm，送粉速度为2g/min，直到最终熔覆层与基体结合良好；
4）空冷，由此得到钛合金-高熵合金复合材料。
抗高温氧化性能对比研究：将实施例1-5与TC4钛合金在800摄氏度的氧化气氛保温24小时，取出后发现TC4钛合金的表面产生50微米氧化层，且表面有裂纹，无法对基体产生较好的保护，因此随着时间的进行，TC4合金还会继续氧化；而实施例1-5的表面都形成了致密的氧化膜，氧化膜的厚度5-8微米，由于保护膜非常致密，因此可以对集体进行很好的保护。实验后TC4比实验前增重10.3毫克/平方厘米，而实施例1-5的增重分别为2.8、3.1、3.2、2.9、2.7毫克/平方厘米，可知本发明的材料具有更好的耐高温、抗氧化性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。