本发明涉及钛合金，特别是涉及一种高比强度多级孪晶马氏体结构钛合金及其制备方法。
背景技术：
1、钛合金因其具备出色的综合力学性能，如强度高、耐腐蚀性好和生物相容性好等，被广泛应用于航空、化工、生物医疗、海洋等领域。目前商用钛合金中，tc4最为常用，其强度通常在900-1000mpa范围内。随着海洋、太空等被更深入的探索，对钛合金材料的综合性能提出了更大的挑战，特别是对于降低材料密度和提升材料强度有更高的追求。
2、钛合金经过传统热处理后，通常有四种典型组织，分别为等轴组织、网篮组织、双态组织和片层组织。但这些组织所带来的性能始终不能达到一个更高的水平。
技术实现思路
1、根据本发明的一个实施方式，其目的在于提供一种具有高比强度多级孪晶马氏体结构钛合金及其制备方法。本发明中的钛合金具有高比强度，同时还能够保留材料的塑性不至于过低。
2、上述目的可以是通过以下技术方案的实施方式实现：
3、根据本发明的一个方面，本发明提供的一种高比强度多级孪晶马氏体结构钛合金，所述钛合金的成分体系为：ti-al-mo-nb-v-cr-fe；各元素按照重量百分比为：al：6％～9％；mo：0.5％～2％；nb：0.5％～2％；v：0.2％～1.5％；cr：0.2％～1.5％；fe：0.2％～1.5％，余量为ti和不可避免的微量杂质。
4、进一步地，所述钛合金由马氏体α’相组成。
5、进一步地，所述钛合金是采用热轧和电流热处理相结合工艺，通过控制电流热处理时的通电时间制备得到。
6、进一步地，所述钛合金，在不同尺度的马氏体及内部存在多级孪晶结构。
7、进一步地，所述马氏体为长0.1～10μm，且长宽比为1：1～1：20。
8、可选地，所述钛合金中，al：6.5％～8.5％。
9、可选地，所述钛合金中，mo≤1.5％；nb≤1.5％；v≤1％；cr≤1％；fe≤1％。
10、可选地，所述钛合金，其室温拉伸屈服强度＞1200mpa，室温抗拉强度＞1300mpa，室温伸长率＞6.0％。
11、根据本发明的另一个方面，本发明提供的一种高比强度多级孪晶马氏体结构钛合金的制备方法，采用热轧和电流热处理相结合，通过控制电流热处理时的通电时间进行制备，包括以下步骤：
12、步骤1)，按照重量百分比，称取各元素的原料；
13、步骤2)，将原料放入真空电弧熔炼炉中，抽真空，充入氩气作为保护气体，反复熔炼多次，得到铸锭；
14、步骤3)，将铸锭置于真空加热炉内保温，随后炉冷方式退火；
15、步骤4)，在惰性气体保护氛围下对退火后的铸锭进行加热保温，热轧，得到钛合金板材；
16、步骤5)，对所述钛合金板材进行电流热处理，水淬，得到高比强度多级孪晶马氏体结构钛合金。
17、进一步地，对所述钛合金板材进行电流热处理，水淬，得到高比强度多级孪晶马氏体结构钛合金的步骤中，是指采用铜电极夹持所述钛合金板材，施加通电电压，通过控制通电时间，水淬，得到高比强度多级孪晶马氏体结构钛合金。
18、可选地，通电电压为220v时，控制通电加热时间为3～6s。
19、可选地，步骤3)中，保温温度为1000℃～1200℃，保温时间为4h～7h。
20、可选地，步骤4)中，加热保温的温度为900℃～1000℃，保温时间为30min～60min；热轧时，每道次下压量控制为1mm～0.5mm。
21、可选地，热轧时，当样品厚度≥8mm时，单道次下压量为1mm；当4mm≤样品厚度＜8mm时，单道次下压量为0.75mm；当样品厚度＜4mm时，单道次下压量为0.5mm，直至铸锭的厚度达到目标厚度。
22、有益效果：根据本发明的一个实施方式，通过对钛合金的合金元素进行优化，采用ti-al-mo-nb-v-cr-fe作为成分体系(名义成分)，并对各元素配比进行优化，调控钛合金的微观组织，形成了具有多级孪晶马氏体结构的钛合金，该钛合金具有高比强度，例如，其室温拉伸屈服强度可达1320mpa以上，室温抗拉强度可达1400mpa以上。
23、与现有技术相比，本发明中的实施方式还具有以下优点：
24、1)本发明中，钛合金的组成元素中的β稳定元素较少，微量的β稳定元素能产生良好的固溶强化效果，有效地提升合金强度；较少的β稳定元素降低了材料密度，降低了材料加工难度；且mo、nb和v元素含量较少，使得合金价格更加低廉。本申请发明人认识到：钛合金中较多β稳定元素，如mo、v、nb和zr等元素，虽能有效的提高材料强度，但过多的加入会提高材料密度，增加材料重量，并且增加材料的加工难度。特别是，比重高的元素种类过多，会导致熔炼过程中成分均匀性难以保证。本申请中，比重高的元素种类少，选择比重不是很高的铁、铬、钛、铝、钒，不含比重较高的锆，进一步确保了熔炼过程中成分均匀性。
25、2)本发明钛合金具有多级孪晶马氏体结构，不同尺度的马氏体及内部存在的多级孪晶结构，具有高比强度且保留塑性。由于钛合金也分为高温相β和低温相α，结合马氏体组织可提升钢材料的强度启示，本申请通过淬火获得了马氏体组织，进一步提升了钛合金的强度。通常马氏体提升强度的同时会大程度牺牲掉材料塑性，而本申请钛合金，由于在马氏体及内部存在有多级孪晶结构，不仅能提高材料的强度，同时这种孪晶界能够保留塑性，因此，使得材料强度提升的同时也不会很大程度的牺牲材料塑性。
26、3)本申请基于特定钛合金配比下，采用热轧和电流热处理工艺，可对钛合金的微观组织进行更有效地调控。通过热轧后采用电流热处理方式进行热处理，极大的降低热处理及钛合金制备成本，降低工艺复杂程度，减少碳排放。
27、4)本发明在所述钛合金配方下，采用热轧和电流热处理工艺，通过控制电流热处理时的通电时间，可以实现对钛合金力学性能的控制，从而可以满足各种性能钛合金的制备需求。
1.一种高比强度多级孪晶马氏体结构钛合金，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的高比强度多级孪晶马氏体结构钛合金，其特征在于，所述钛合金由马氏体α’相组成；
3.根据权利要求2所述的高比强度多级孪晶马氏体结构钛合金，其特征在于，所述钛合金，在不同尺度的马氏体及内部存在多级孪晶结构。
4.根据权利要求3所述的高比强度多级孪晶马氏体结构钛合金，其特征在于，所述马氏体为长0.1～10μm，且长宽比为1：1～1：20。
5.根据权利要求1所述的高比强度多级孪晶马氏体结构钛合金，其特征在于，所述钛合金中，al：6.5％～8.5％所述钛合金中，mo≤1.5％；nb≤1.5％；v≤1％；cr≤1％；fe≤1％。
6.根据权利要求1所述的高比强度多级孪晶马氏体结构钛合金，其特征在于，所述钛合金，其室温拉伸屈服强度＞1200mpa，室温抗拉强度＞1300mpa，室温伸长率＞6.0％。
7.一种根据权利要求1-6任一项所述的高比强度多级孪晶马氏体结构钛合金的制备方法，其特征在于，采用热轧和电流热处理相结合，通过控制电流热处理时的通电时间进行制备，包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述的高比强度多级孪晶马氏体结构钛合金的制备方法，其特征在于，对所述钛合金板材进行电流热处理，水淬，得到高比强度多级孪晶马氏体结构钛合金的步骤中，是指采用铜电极夹持所述钛合金板材，施加通电电压，通过控制通电时间，水淬，得到高比强度多级孪晶马氏体结构钛合金。
9.根据权利要求8所述的高比强度多级孪晶马氏体结构钛合金的制备方法，其特征在于，通电电压为220v时，控制通电加热时间为3～6s。
10.根据权利要求8所述的高比强度多级孪晶马氏体结构钛合金的制备方法，其特征在于，
