本發明屬于金屬增材制造與鈦合金材料改性，具體涉及一種高性能改性tc4鈦合金材料及其制備方法。
背景技術：
1、tc4鈦合金因比強度高、耐腐蝕性好，廣泛應用于航空航天、醫療器械等高端領域，但傳統鑄鍛及常規選擇性激光熔化（slm）制備的tc4鈦合金存在強韌性失衡、表面耐磨性差、疲勞壽命低等缺陷，難以滿足嚴苛服役需求。
2、現有技術多采用單一稀土摻雜或超聲輔助slm工藝改性：稀土釔摻雜可細化晶粒，但高含量易析出粗大脆性相，且未結合工藝調控實現界面精準優化；超聲輔助slm能改善致密度，卻多采用統一功率參數，無法構建梯度結構，同時后續退火多為高溫長時工藝，易導致晶粒粗化。
3、此外，部分方案引入納米碳粉增強，但存在添加量過高、分散不均的問題，難以形成穩定復合納米相。綜上，現有改性技術難以兼顧“高強韌、高耐磨、易產業化”的多重需求，亟需開發一種成分-工藝-結構協同調控的高效改性方案。
技術實現思路
1、針對現有tc4鈦合金改性技術強韌性失衡、難構建梯度結構、晶粒易粗化等痛點，本發明提出一種高性能改性tc4鈦合金材料及其制備方法，該材料具有表層納米晶+芯部等軸晶雙區結構，兼具高強韌、高耐磨、高疲勞壽命優勢，可滿足航空航天、醫療器械等高端領域嚴苛需求。
2、為了實現上述的目的，本發明采用以下的技術方案：
3、一種高性能改性tc4鈦合金材料，所述鈦合金材料由以下重量份的原料制備：
4、tc4鈦合金粉末99.70-99.89份，稀土釔粉末0.08-0.15份；或
5、tc4鈦合金粉末99.65-99.84份，稀土釔粉末0.08-0.15份，納米碳粉0.03-0.05份；
6、所述合金材料具有表層納米晶和芯部等軸晶的雙區結構，α/β相界面晶格錯配度為1.2%-1.8%，抗拉強度為1450-1550mpa，延伸率為16%-19%，疲勞壽命較未改性tc4鈦合金提升50%-70%。
7、可選地，所述稀土釔粉末純度≥99.9%，納米碳粉為石墨烯或納米金剛石粉末，且納米碳粉粒徑為20-50nm。
8、可選地，所述合金材料中形成tic-y2o3復合納米相，分布密度為1.5×108-3.0×108個/cm3。
9、可選地，所述表層納米晶厚度為40-50μm，晶粒尺寸為50-100nm，表面硬度為580-650hv，表層殘余壓應力為500-600mpa。
10、可選地，所述芯部等軸晶晶粒尺寸為5-10μm，芯部殘余壓應力為-50至-100mpa。
11、可選地，所述鈦合金材料在400℃高溫持久強度為840-900mpa，干摩擦系數為0.28-0.35。
12、可選地，所述的一種高性能改性tc4鈦合金材料的制備方法，具體制備步驟為：
13、s1、將對應重量份數的tc4鈦合金粉末與稀土釔粉末，或tc4鈦合金粉末、稀土釔粉末與納米碳粉混合均勻，得到混合粉末；
14、s2、將混合粉末置于選擇性激光熔化設備中，表層區域施加110-120w、20-30khz的超聲振動，激光掃描速度為800-1000mm/s；芯部區域施加80-90w、20-30khz的超聲振動，激光掃描速度為1200-1500mm/s，完成成型；
15、s3、將成型后的合金置于退火爐中，320-350℃保溫0.8-1.2h，隨爐冷卻至150℃后空冷，得到所述高性能改性tc4鈦合金材料。
16、可選地，所述步驟s1中tc4鈦合金粉末的粒徑為15-53μm，混合粉末的氧含量為0.08-0.15wt.%。
17、可選地，所述步驟s2中選擇性激光熔化成型的激光功率為200-280w，光斑直徑為50-80μm，鋪粉厚度為30-50μm。
18、本發明的有益效果是：
19、本發明制備的高性能改性tc4鈦合金材料綜合性能優異，α/β相界面晶格錯配度1.2%-1.8%，抗拉強度1450-1550mpa、延伸率16%-19%，強韌協同；疲勞壽命提升50%-70%，400℃高溫持久強度840-900mpa，適配嚴苛環境；表層納米晶結構賦予580-650hv高硬度與0.28-0.35低摩擦系數，耐磨性突出。低含量多元組分精準調控，復合納米相均勻彌散，梯度超聲與低溫退火協同避免晶粒粗化，優化應力狀態，工藝適配現有slm設備，產業化可行性高，可廣泛應用于航空航天、醫療器械等高端領域。
1.一種高性能改性tc4鈦合金材料，其特征在于，所述鈦合金材料由以下重量份的原料制備：
2.根據權利要求1所述的一種高性能改性tc4鈦合金材料，其特征在于，所述稀土釔粉末純度≥99.9%，納米碳粉為石墨烯或納米金剛石粉末，且納米碳粉粒徑為20-50nm。
3.根據權利要求1所述的一種高性能改性tc4鈦合金材料，其特征在于，所述合金材料中形成tic-y2o3復合納米相，分布密度為1.5×108-3.0×108個/cm3。
4.根據權利要求1所述的一種高性能改性tc4鈦合金材料，其特征在于，所述表層納米晶厚度為40-50μm，晶粒尺寸為50-100nm，表面硬度為580-650hv，表層殘余壓應力為500-600mpa。
5.根據權利要求1所述的一種高性能改性tc4鈦合金材料，其特征在于，所述芯部等軸晶晶粒尺寸為5-10μm，芯部殘余壓應力為-50至-100mpa。
6.根據權利要求1所述的一種高性能改性tc4鈦合金材料，其特征在于，所述鈦合金材料在400℃高溫持久強度為840-900mpa，干摩擦系數為0.28-0.35。
7.一種高性能改性tc4鈦合金材料的制備方法，用于制備權利要求1-6任一項的一種高性能改性tc4鈦合金材料，其特征在于，具體制備步驟為：
8.根據權利要求7所述的一種高性能改性tc4鈦合金材料的制備方法，其特征在于，所述步驟s1中tc4鈦合金粉末的粒徑為15-53μm，混合粉末的氧含量為0.08-0.15wt.%。
9.根據權利要求7所述的一種高性能改性tc4鈦合金材料的制備方法，其特征在于，所述步驟s2中選擇性激光熔化成型的激光功率為200-280w，光斑直徑為50-80μm，鋪粉厚度為30-50μm。