CN112575222B - 一种Zr-Ti-X合金及其制备方法和应用 - Google Patents

一种Zr-Ti-X合金及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种Zr‑Ti‑X合金及其制备方法和应用，属于金属材料制备技术领域。本发明提供的Zr‑Ti‑X合金，包括Zr、Ti和X元素：所述Zr和Ti元素的质量比为1～9：1～9；所述X元素包括C、B或Si，所述X元素的原子数占Zr和Ti元素总原子数的0.1～12％。本发明添加的X元素以间隙固溶体和第二相的状态弥散分布于Zr‑Ti基合金中，通过调控Zr和Ti的比例，以及掺杂X元素的含量，在不大幅损失Zr‑Ti基合金塑性的同时提高Zr‑Ti基合金的强度的目的。

Description

一种Zr-Ti-X合金及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于金属材料制备技术领域，尤其涉及一种Zr-Ti-X合金及其制备方法和应用。
背景技术
Ti与Zr是同族元素，根据热力学关系，二者之间能够形成无限固溶体，通过固溶强化作用，有效提高Zr-Ti基合金材料的强度，同时通过调控Zr/Ti的元素比例，从而实现对Zr-Ti基合金材料强塑性的调控，使Zr-Ti基合金在航空航天、生物医用和体育器材等结构件领域表现出良好的应用前景。而空间结构件的材料一般要求强度较高，一般屈服强度>1200MPa。
然而，仅通过Zr和Ti两组元间的固溶强化的技术手段来改善Zr-Ti基合金强度是极其有限，如：50Zr-50Ti合金具有最佳的固溶强化作用，但其强度仅能达到约1000MPa，难以满足Zr-Ti基合金材料作为空间结构件使用的条件。
发明内容
鉴于此，本发明的目的在于提供一种Zr-Ti-X合金及其制备方法和应用，本发明提供的Zr-Ti-X合金具有更高强度，能够满足Zr-Ti基合金材料作为空间结构件使用的条件。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供了一种Zr-Ti-X合金，包括Zr、Ti和X元素：
所述Zr和Ti元素的质量比为1～9：1～9；
所述X元素包括C、B或Si，所述X元素的原子数占Zr和Ti元素总原子数的0.1～12％。
优选地，当所述X元素为C时，所述C元素的原子数占Zr和Ti元素总原子数的0.5～12％；当所述X元素为B时，所述B元素的原子数占Zr和Ti元素总原子数的0.1～12％；当所述X元素为Si时，所述Si元素的原子数占Zr和Ti元素总原子数的0.5～12％。
本发明还提供了上述技术方案所述Zr-Ti-X合金的制备方法，包括以下步骤：
将Zr源粉末、Ti源粉末和X源粉末混合，得到混合粉末；
将所述混合粉末压制成型，得到成型坯体；
在真空或惰性气氛中，将所述成型坯体烧结，得到所述Zr-Ti-X合金。
优选地，所述Zr源粉末包括Zr粉末和/或ZrH2粉末。
优选地，所述Ti源粉末包括Ti粉末和/或TiH2粉末。
优选地，所述烧结包括依次进行的第一烧结、第二烧结和第三烧结；
所述第一烧结的温度为200～300℃，保温时间为0.5～1h，由室温升温至所述第一烧结的温度的升温速率为5～10℃/min；
所述第二烧结的温度为600～900℃，保温时间为1～3h，由所述第一烧结的温度升温至所述第二烧结的温度的升温速率为5～10℃/min；
所述第三烧结的温度为1300～1500℃，保温时间为2～5h，由所述第二烧结的温度升温至所述第三烧结的温度的升温速率为5～10℃/min。
优选地，所述压制的压力为200～400MPa，保压时间为5～70min。
优选地，所述Zr源粉末、Ti源粉末和X源粉末的粒径独立地为10～45μm。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制得的Zr-Ti-X合金在空间结构件中的应用。
优选地，所述空间结构件包括齿轮、滑道、轴承或分离机构卡环。
本发明提供的Zr-Ti-X合金，包括Zr、Ti和X元素：所述Zr和Ti元素的质量比为1～9：1～9；所述X元素包括C、B或Si，所述X元素的原子数占Zr和Ti元素总原子数的0.1～12％。本发明添加的X元素以间隙固溶体和第二相的状态弥散分布于Zr-Ti基合金中，通过调控Zr和Ti的比例，以及掺杂X元素的含量，在不大幅损失Zr-Ti基合金塑性的同时提高Zr-Ti基合金强度的目的。实施例结果表明，本发明提供的Zr-Ti-X合金具有高强度，在准静态加载条件下，抗压强度可达1400～2000MPa，可拓宽Zr-Ti基合金的应用范围，满足Zr-Ti基合金材料作为空间结构件使用的条件。
附图说明
图1为实施例1制备的Zr-Ti-X合金的微观组织照片；
图2为实施例2制备的Zr-Ti-X合金的微观组织照片；
图3～6分别为实施例1～4制备的Zr-Ti-X合金的XRD图；
图7为实施例1～4制备的Zr-Ti-X合金在准静态加载条件下的力学性能曲线图；
图8为对比例1及实施例2、7～9制备的Zr-Ti-X合金在准静态加载条件下的力学性能曲线图。
具体实施方式
本发明提供了一种Zr-Ti-X合金，包括Zr、Ti和X元素：
所述Zr和Ti元素的质量比为1～9：1～9；
所述X元素包括C、B或Si，所述X元素的原子数占Zr和Ti元素总原子数的0.1～12％。
在本发明中，所述Zr和Ti元素的质量比为1～9：1～9，优选为2～8:2～8，更优选为3～7:3～7，进一步优选为4～6:4～6。
在本发明中，所述X包括C、B或Si，所述X元素的原子数占Zr和Ti元素总原子数的0.1～12％。本发明掺杂的X元素的含量能够保证部分X元素与Zr或Ti在烧结过程中形成共价化合物如ZrC、ZrC或Si/Zr作为第二相析出，可显著提升Zr-Ti基合金强度。在本发明中，X元素原子半径较小，不仅可以通过元素扩散，以间隙固溶体进入到由金属原子中形成结构点阵的间隙位置，防止α相孪生切变，从而提升强度，还可形成碳化物ZrC或TiC，以及硼化物ZrB2或TiB2，作为第二相钉扎位错提升材料强度。
在本发明中，当所述X元素优选为C时，所述C元素的原子数优选占Zr和Ti元素总原子数的0.5～12％，更优选为2～10％，进一步优选为5～8％；当所述X元素优选为B时，所述B元素的原子数优选占Zr和Ti元素总原子数的0.1～12％，更优选为2～10％，进一步优选为5～8％；当所述X元素优选为Si时，所述Si元素的原子数优选占Zr和Ti元素总原子数的0.5～12％，更优选为2～10％，进一步优选为5～8％。
本发明还提供了上述技术方案所述Zr-Ti-X合金的制备方法，包括以下步骤：
将Zr源粉末、Ti源粉末和X源粉末混合，得到混合粉末；
将所述混合粉末压制成型，得到成型坯体；
在真空或惰性气氛中，将所述成型坯体烧结，得到所述Zr-Ti-X合金。
本发明将Zr源粉末、Ti源粉末和X源粉末混合，得到混合粉末。
在本发明中，所述Zr源粉末优选包括Zr粉末和/或ZrH2粉末，当所述Zr源粉末优选包括Zr粉末和ZrH2粉末时，所述Zr粉末和ZrH2粉末的质量比优选为1:5～5:1，更优选为2:4～4:2。在本发明中，所述Zr源粉末的粒径优选为10～45μm，更优选为20～40μm，进一步优选为25～30μm。
在本发明中，所述Ti源粉末优选包括Ti粉末和/或TiH2粉末，当所述Ti源粉末优选包括Ti粉末和TiH2粉末时，所述Ti粉末和TiH2粉末的质量比优选为1:5～5:1，更优选为2:4～4:2。在本发明中，所述Ti源粉末的粒径优选为10～45μm，更优选为20～40μm，进一步优选为25～30μm。
在本发明中，当所述Zr源粉末中添加ZrH2粉末、Ti源粉末中添加TiH2粉末时，ZrH2粉末和TiH2粉末中的H原子能够自促发扩散效应，有利于提高Zr-Ti-X合金的烧结致密度，避免体系中的Zr原子与Ti原子因扩散系数不一样，存在柯达尔效应，而造成Zr-Ti-X合金的烧结致密度低的现象发生。
在本发明中，所述X源粉末的粒径优选为10～45μm，更优选为20～40μm，进一步优选为25～30μm。在本发明中，当所述X源粉末优选为C粉末、B粉末或Si粉末。
在本发明中，所述Zr源粉末和Ti源粉末的质量比优选为99:1～1:99，更优选为80:1～1:80，进一步优选为60:1～1:60。
在本发明中，所述混合优选在空气中、真空中或惰性气氛保护中进行。在本发明中，所述混合的方式优选为湿混或干混。在本发明中，当所述混合的方式优选为湿混时，所述湿混的介质优选为酒精，所述酒精的质量浓度优选为75～99.99％；所述酒精与所述Zr源粉末、Ti源粉末和X源粉末总和的体积比优选为2～5:1。在本发明中，所述湿混的方式优选为湿式球磨，所述湿式球磨的转速优选为200～300r/min，更优选为220～280r/min；所述湿式球磨的时间优选为3～10h，更优选为5～8h。在本发明中，所述湿式球磨的球料比优选为2～4:1；所述湿式球磨的磨球和球磨罐的材质优选为304不锈钢或硬质合金；所述磨球的直径优选为5～10mm。在本发明中，所述湿式球磨优选在球磨机中进行。
所述湿混完成后，本发明优选将湿混后产物进行干燥，所述干燥的温度优选为常温～45℃；所述干燥的时间优选为8h；所述干燥优选在真空干燥箱中进行。
在本发明中，当所述混合的方式优选为干混时，所述干混的方式优选为干式球磨、V型混合、双锥混合、三维混合或双运动混合。在本发明中，当所述干混的方式优选为干式球磨时，所述干式球磨的转速优选为200～300r/min，更优选为220～280r/min。本发明优选每球磨10～30min，停止10～20min，重复球磨-停止步骤，所述重复的次数优选为8～12次。在本发明中，所述干式球磨的球料比优选为1～3:1，所述干式球磨的磨球和球磨罐的材质优选为304不锈钢或硬质合金，所述磨球的直径优选为5～10mm。在本发明中，所述干式球磨优选在行星球磨机中进行，本发明优选通过真空泵对所述干式球磨的球磨罐抽真空，以保证真空环境，所述抽真空的时间优选为2～5min。在本发明中，当所述干混的方式优选为V型混合、双锥混合、三维混合或双运动混合时，所述混料机的转速优选为20～50r/min，所述V型混合的时间优选为24～48h。
得到混合粉末后，本发明将所述混合粉末压制成型，得到成型坯体。
在本发明中，所述压制成型的方式优选为冷等静压，所述冷等静压的压力优选为200～400MPa，更优选为250～350MPa；所述冷等静压的保压时间优选为5～70min，更优选为20～60min，进一步优选为45～55min。
在本发明中，所述压制成型优选为：将所述混合粉末装入橡胶模具后，放置于密闭环境中，通过油泵施加各向同等的压力进行压制。
得到成型坯体后，本发明在真空或惰性气氛中，将所述成型坯体烧结，得到所述Zr-Ti-X合金。在本发明中，所述真空度优选为102～103Pa，所述惰性气氛优选包括氩气或氦气。
在本发明中，所述烧结优选包括依次进行第一烧结、第二烧结和第三烧结；所述第一烧结的温度优选为200～300℃，更优选为220～280℃；所述第一烧结的保温时间优选为0.5～1h；由室温升温至所述第一烧结的温度的升温速率优选为5～10℃/min；所述第二烧结的温度优选为600～900℃，更优选为700～800℃。
在本发明中，所述第二烧结的保温时间优选为1～3h；由所述第一烧结的温度升温至所述第二烧结的温度的升温速率优选为5～10℃/min，本发明通过第二烧结去除体系中的氢原子。
在本发明中，所述第三烧结的温度优选为1300～1500℃，更优选为1350～1450℃；所述第三烧结的保温时间优选为2～5h；由所述第二烧结的温度升温至所述第三烧结的温度的升温速率优选为5～10℃/min。本发明通过分段烧结的方式使制得的Zr-Ti-X合金具有组织均匀、致密度高、强度高、塑性好、无缩松和缩孔的特点，可直接用于毛坯构件的制备，提高Zr-Ti基合金材料的利用率，有利于实现工业化生产。
所述烧结完成后，本发明优选将所述烧结得到产物进行冷却，得到所述Zr-Ti-X合金。在本发明中，所述烧结的方式优选为随炉冷却。
本发明还提供了上述技术方案所述Zr-Ti-X合金或上述技术方案所述制备方法制得的Zr-Ti-X合金在空间结构件中的应用。
在本发明中，所述空间结构件优选包括齿轮、滑道、轴承或分离机构卡环。
下面结合实施例对本发明提供的Zr-Ti-X合金及其制备方法和应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
称取径为10μm的Zr粉末，粒径为10μm的Ti粉末，粒径为10μm的C粉末，其中，Zr粉末、Ti粉末和C粉末的质量比为90:10：0.144，将上述粉末在行星球磨机上进行球磨进行球磨，通过真空泵对球磨罐抽真空，抽真空时间为2min，球磨转速为200r/min，每球磨30min，停止5min，重复球磨-停止-球磨步骤，直至总球磨时间为6h，球料比为3:1，磨球的直径为10mm，得到混合粉末；
将得到的混合粉末采用冷等静压工艺压制成型，压力为200MPa，保压时间为30min，得到成型坯体；
将得到的成型坯体在真空条件下进行烧结，烧结过程为：以7℃/min的升温速率，将温度由室温升至200℃，保温0.5h，随后以7℃/min的升温速率，将温度由200℃升温至900℃，保温2h，最后再以7℃/min的升温速率，将温度由900℃升温至1300℃，保温时间为5h，烧结过程结束后，随炉冷却，得到Zr-Ti-C合金材料，其中，Zr为90wt％，Ti为10wt％，C元素的原子数占为Zr和Ti原子数总和的1at.％；
将本实施例制得的Zr-Ti-X合金的力学性能和致密度进行测试，测试结果参见表1，其中，强度的测试方法为准静态压缩；临界破坏应变的测试方法为准静态压缩，应变率10-3/s；致密度的测试方法为阿基米德排水法。
实施例2
称取粒径为10μm的Zr粉末，粒径为10μm的Ti粉末，粒径为10μm的C粉末，其中，Zr粉末、Ti粉末和C粉末的质量比为80:20：0.156，将上述粉末在行星球磨机上进行球磨进行球磨，通过真空泵对球磨罐抽真空，抽真空时间为5min，球磨转速为200r/min，每球磨30min，停止5min，重复球磨-停止-球磨步骤，直至总球磨时间为6h，球料比为4:1，磨球的直径为10mm，得到混合粉末；
将得到的混合粉末采用冷等静压工艺压制成型，压力为200MPa，保压时间为30min，得到成型坯体；
将得到的成型坯体在真空条件下进行烧结，烧结过程为：以5℃/min的升温速率，将温度由室温升至300℃，保温1h，随后以5℃/min的升温速率，将温度由300℃升温至700℃，保温3h，最后再以5℃/min的升温速率，将温度由700℃升温至1500℃，保温时间为4h，烧结过程结束后，随炉冷却，得到Zr-Ti-C合金材料，其中，Zr为80wt％，Ti为20wt％，C元素的原子数占为Zr和Ti原子数总和的1at.％。
将本实施例制得的Zr-Ti-X合金的力学性能进行测试，测试结果参见表1，其力学性能和致密度的测试方法与实施例1相同。
图1～2分别为实施例1～2制备的Zr-Ti-X合金的微观组织照片，从图中可以看出，燥Zr-Ti-X合金的微观组织中没有明显的孔洞，Zr-Ti-X合金致密度较高，第二相较为均匀的分布在基体中。
实施例3
称取粒径为10μm的Zr粉末，粒径为10μm的Ti粉末，粒径为10μm的C粉末，其中，Zr粉末、Ti粉末和C粉末的质量比为35:15：0.08，将上述粉末在行星球磨机上进行球磨进行球磨，通过真空泵对球磨罐抽真空，抽真空时间为2min，球磨转速为250r/min，每球磨30min，停止5min，重复球磨-停止-球磨步骤，直至总球磨时间为3h，球料比为5:1，磨球的直径为10mm，得到混合粉末；
将得到的混合粉末采用冷等静压工艺压制成型，压力为250MPa，保压时间为30min，得到成型坯体；
将得到的成型坯体在真空条件下进行烧结，烧结过程为：以10℃/min的升温速率，将温度由室温升至300℃，保温1h，随后以10℃/min的升温速率，将温度由300℃升温至900℃，保温3h，最后再以10℃/min的升温速率，将温度由900℃升温至1400℃，保温时间为4h，烧结过程结束后，随炉冷却，得到Zr-Ti-C合金材料，其中，Zr为70wt％，Ti为30wt％，C元素的原子数占为Zr和Ti原子数总和的1at.％。
将本实施例制得的Zr-Ti-X合金的力学性能进行测试，测试结果参见表1，其力学性能和致密度的测试方法与实施例1相同。
实施例4
称取粒径为10μm的Zr粉末，粒径为10μm的Ti粉末，粒径为10μm的C粉末，其中，Zr粉末、Ti粉末和C粉末的质量比为180:20：0.29，采用V型混合法将上述粉末混合，转速为30r/min，球磨时间为36h，得到混合粉末；
将得到的混合粉末采用冷等静压工艺压制成型，压力为350MPa，保压时间为30min，得到成型坯体；
将得到的成型坯体在真空条件下进行烧结，烧结过程为：以10℃/min的升温速率，将温度由室温升至200℃，保温0.5h，随后以10℃/min的升温速率，将温度由200℃升温至600℃，保温3h，最后再以10℃/min的升温速率，将温度由600℃升温至1350℃，保温时间为3h，烧结过程结束后，随炉冷却，得到Zr-Ti-B合金材料，其中，Zr为90wt％，Ti为10wt％，C元素的原子数占为Zr和Ti原子数总和的2at.％。
将本实施例制得的Zr-Ti-X合金的力学性能进行测试，测试结果参见表1，其力学性能和致密度的测试方法与实施例1相同。
图3～6分别为实施例1～4制备的Zr-Ti-X合金的XRD图，从图中可以看出，本发明所制备材料为固溶体为基体，少量第二相ZnC为增强相的Zr-Ti-X合金，可通过调控Zr和Ti的比例，以及微量元素的添加，控制合金的相组成。将实施例1～4制备的Zr-Ti-X合金在准静态加载条件下进行力学性能测试，具体准静态压缩加载条件为：应变速率为10-3·s-1，最大应变量设定为50％，试样尺寸为φ4*4mm，试样在测试前两端面平行且平整光滑，每组实验重复3次，求取平均值和误差。图7为实施例1～4制备的Zr-Ti-X合金在准静态加载条件下的力学性能曲线图，从图中可以看出，本发明制备的合金强度均在1400MPa以上，且具有不同的强塑性匹配，可满足空间结构件的应用需求。
实施例5
称取50g，粒径为10μm的ZrH2粉末，50g粒径为10μm的TiH2粉末，0.45g粒径为10μm的Si粉末，其中，ZrH2粉末、TiH2粉末和Si粉末的质量比为50:50：0.45，采用V型混合法将上述粉末混合，转速为20r/min，球磨时间为24h，得到混合粉末；
将得到的混合粉末采用冷等静压工艺压制成型，压力为250MPa，保压时间为20min，得到成型坯体；
将得到的成型坯体在真空条件下进行烧结，烧结过程为：以10℃/min的升温速率，将温度由室温升至800℃，保温2h，随后以5℃/min的升温速率，将温度由800℃升温至1000℃，保温1h，最后再以2℃/min的升温速率，将温度由1000℃升温至1300℃，保温时间为3h，烧结过程结束后，随炉冷却，得到Zr-Ti-B合金材料，其中，Zr为50wt％，Ti为50wt％，Si元素的原子数占为Zr和Ti原子数总和的1at.％。
将本实施例制得的Zr-Ti-X合金的力学性能和致密度进行测试，测试结果参见表1，其力学性能和致密度的测试方法与实施例1相同。
实施例6
称取粒径为10μm的ZrH2粉末，粒径为10μm的TiH2粉末，粒径为10μm的B粉末，其中，ZrH2粉末、TiH2粉末和B粉末的质量比为50:50：0.1，采用V型混合法将上述粉末混合，转速为20r/min，球磨时间为24h，得到混合粉末；
将得到的混合粉末采用冷等静压工艺压制成型，压力为250MPa，保压时间为20min，得到成型坯体；
将得到的成型坯体在真空条件下进行烧结，烧结过程为：以10℃/min的升温速率，将温度由室温升至800℃，保温2h，随后以5℃/min的升温速率，将温度由800℃升温至1000℃，保温1h，最后再以2℃/min的升温速率，将温度由1000℃升温至1300℃，保温时间为3h，烧结过程结束后，随炉冷却，得到Zr-Ti-B合金材料，其中，Zr为～50wt％，Ti为～50wt％，B元素的原子数占为Zr和Ti原子数总和的1at.％。
将本实施例制得的Zr-Ti-X合金的力学性能和致密度进行测试，测试结果参见表1，其力学性能和致密度的测试方法与实施例1相同。
实施例7
本实施例与实施例2的区别仅在于，称取粒径为10μm的C粉末，其中，Zr粉末、Ti粉末和C粉末的质量比为80:20：0.315，得到的Zr-Ti-C合金材料中，Zr为80wt％，Ti为20wt％，C元素的原子数占为Zr和Ti原子数总和的2at.％。
将本实施例制得的Zr-Ti-X合金的力学性能和致密度进行测试，测试结果参见表1，其力学性能和致密度的测试方法与实施例1相同。
实施例8
本实施例与实施例2的区别仅在于，称取粒径为10μm的C粉末，其中，Zr粉末、Ti粉末和C粉末的质量比为80:20：0.477，得到的Zr-Ti-C合金材料中，Zr为80wt％，Ti为20wt％，C元素的原子数占为Zr和Ti原子数总和的3at.％。
将本实施例制得的Zr-Ti-X合金的力学性能和致密度进行测试，测试结果参见表1，其力学性能和致密度的测试方法与实施例1相同。
实施例9
本实施例与实施例2的区别仅在于，称取粒径为10μm的C粉末，其中，Zr粉末、Ti粉末和C粉末的质量比为80:20：0.643，得到的Zr-Ti-C合金材料中，Zr为80wt％，Ti为20wt％，C元素的原子数占为Zr和Ti原子数总和的为4at.％。
将本实施例制得的Zr-Ti-X合金的力学性能和致密度进行测试，测试结果参见表1，其力学性能和致密度的测试方法与实施例1相同。
对比例1
本对比例与实施例2的区别仅在于，原料中未添加C元素。
将本实施例制得的Zr-Ti-X合金的力学性能和致密度进行测试，测试结果参见表1，其力学性能和致密度的测试方法与实施例1相同。
将实施例2、7～10及对比例1制备的Zr-Ti-X合金在准静态加载条件下进行力学性能测试，具体准静态压缩加载条件为：应变速率为10-3·s-1，最大应变量设定为50％，试样尺寸为φ4*4mm，试样在测试前两端面平行且平整光滑，每组实验重复3次，求取平均值。图8为对比例1及实施例2、7～9制备的Zr-Ti-X合金在准静态加载条件下的力学性能曲线图，从图中可以看出，添加微量元素可以显著改善合金的强塑性。
表1实施例1～10及对比例1得到的Zr-Ti-X合金的力学性能和致密度测试结果
强度(MPa) 临界破坏应变(％) 致密度(％)
实施例1 1600 25 100
实施例2 1500 6 99
实施例3 1650 8 100
实施例4 1700 28 99
实施例5 1600 9 99
实施例6 1650 8.8 99
实施例7 1699 9.3 98
实施例8 1688 9.8 99
实施例9 1700 10 98
实施例10 1556 9.3 99
对比例1 1386 8 99
由上述实验数据分析可知，本发明本发明提供的Zr-Ti-X合金可通过调控Zr和Ti的比例，以及微量元素的添加，控制合金的相组成，进而提高Zr-Ti-X合金的强度。
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。

Claims (9)

1.一种Zr-Ti-X合金，包括Zr、Ti和X元素：
所述Zr和Ti元素的质量比为7～9：1～3；
所述X元素包括C或B；
所述X元素的原子数占Zr和Ti元素总原子数的0.1～12％；
所述Zr-Ti-X合金的制备方法，包括以下步骤：
将Zr源粉末、Ti源粉末和X源粉末混合，得到混合粉末；
将所述混合粉末压制成型，得到成型坯体；
在真空或惰性气氛中，将所述成型坯体烧结，得到所述Zr-Ti-X合金；所述烧结包括依次进行的第一烧结、第二烧结和第三烧结；
所述第一烧结的温度为200～300℃，保温时间为0.5～1h，由室温升温至所述第一烧结的温度的升温速率为5～10℃/min；
所述第二烧结的温度为600～900℃，保温时间为1～3h，由所述第一烧结的温度升温至所述第二烧结的温度的升温速率为5～10℃/min；
所述第三烧结的温度为1300～1500℃，保温时间为2～5h，由所述第二烧结的温度升温至所述第三烧结的温度的升温速率为5～10℃/min。
2.根据权利要求1所述的Zr-Ti-X合金，其特征在于，当所述X元素为C时，所述C元素的原子数占Zr和Ti元素总原子数的0.5～12％；
当所述X元素为B时，所述B元素的原子数占Zr和Ti元素总原子数的0.1～12％。
3.权利要求1或2所述Zr-Ti-X合金的制备方法，包括以下步骤：
将Zr源粉末、Ti源粉末和X源粉末混合，得到混合粉末；
将所述混合粉末压制成型，得到成型坯体；
在真空或惰性气氛中，将所述成型坯体烧结，得到所述Zr-Ti-X合金；
所述烧结包括依次进行的第一烧结、第二烧结和第三烧结；
所述第一烧结的温度为200～300℃，保温时间为0.5～1h，由室温升温至所述第一烧结的温度的升温速率为5～10℃/min；
所述第二烧结的温度为600～900℃，保温时间为1～3h，由所述第一烧结的温度升温至所述第二烧结的温度的升温速率为5～10℃/min；
所述第三烧结的温度为1300～1500℃，保温时间为2～5h，由所述第二烧结的温度升温至所述第三烧结的温度的升温速率为5～10℃/min。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述Zr源粉末包括Zr粉末和/或ZrH2粉末。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述Ti源粉末包括Ti粉末和/或TiH2粉末。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述压制成型的压力为200～400MPa，保压时间为5～70min。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述Zr源粉末、Ti源粉末和X源粉末的粒径独立地为10～45μm。
8.权利要求1或2所述的Zr-Ti-X合金或由权利要求3～7任一项所述制备方法制得的Zr-Ti-X合金在空间结构件中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述空间结构件包括齿轮、滑道、轴承或分离机构卡环。
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