钛及钛合金热氢处理技术

主要论述钛及钛合金热氢处理技术的基本概念和主要工作机理以及氢元素对钛及钛合金组织和力学性能的影响规律;重点介绍热氢处理技术在钛合金晶粒细化、氢致塑性和粉末冶金等领域的应用概况,并对热氢处理技术的应用前景和存在的主要问题进行了初步探讨.     

TC21合金高温渗氢组织变化研究

利用氢作为暂时合金元素的氢处理技术可以细化钛合金组织，可使钛合金性能得到很大提高，这对铸造钛合金组织和性能的提高具有很大的意义。本文研究了α β型钛合金TC21铸态组织的高温渗氢行为，通过对合金渗氢前、后和除氢后的显微组织观察发现，渗氢后β相的数量明显增加，并有氢化物的生成；除氢后，晶粒组织得到细化，原始晶界变得模糊，其相应的硬度也发生了一定变化。分析了氢致组织细化的机理。     

热氢处理炉真空加热温度场数值模拟与分析

钛合金热氢处理技术是利用氢在钛合金中的可逆化作用,改善钛合金微观组织与机加工性能的一种新技术.其中,热氢处理炉是钛合金加热渗氢、脱氢的重要设备,加热均匀性和加热效率是加热室设计过程中需考虑的关键技术,会直接影响钛合金热氢处理过程中的效率和质量.针对适用于钛合金的热氢处理炉进行真空加热过程温度场数值模拟分析,建立真空加热...     

热氢处理在铸造钛合金中的应用

利用氢作为临时合金元素的热氢处理技术(TCP),在钛合金机械加工、组织细化和粉末冶金等方面都具有广泛的应用前景.文中介绍了热氢处理在改善铸造钛合金显微组织、细化晶粒方面的应用以及热氢处理工艺过程,并阐述了热氢处理工艺使组织细化的机理.     

热氢处理对TA15钛合金组织及性能的影响

采用真空气相热氢处理炉得到不同氢含量的TA15钛合金试样,利用扫描电镜、夏比冲击设备以及带传感器的机床等对不同氢含量的钛合金试样进行切削力获取及组织形貌观察,研究热氢处理过程中不同氢含量TA15钛合金试样的组织结构演变和力学性能规律.结果表明,TA15钛合金试样热氢处理后会出现不同程度的组织细化;热氢处理后的TA15钛...     

钛合金铸件的热等静压和氢处理工艺研究

本文主要介绍了钛合金铸件使用的热等静压处理（HIP）及氢处理（THT）这两种热处理工艺对其显微组织和力学性能的影响以及工程应用。热等静压处理可以消除铸件内部的封闭孔洞，减少铸件缺陷。氢处理可以显著提高钛合金的拉伸、疲劳、持久等性能。     

置氢对TB8钛合金室温压缩性能的影响

通过热氢处理技术在钛合金中引入临时元素氢,可以改变钛合金的相组成,进而改变钛合金的力学性能和加工性能。文章采用压缩实验研究置氢对TB8合金室温压缩性能的影响,并利用OM、XRD和DTA等方法研究固态置氢后TB8钛合金微观组织和相变的演变过程。结果表明,氢降低了TB8合金的β相转变温度,在氢含量为0.7wt%时组织完全转变成β相,置氢后合金中生成了δ氢化物和ω相;氢对TB8合金的塑性影响较小,但由于β相的软化作用,使置氢后合金的屈服强度低于原始合金,应变硬化能力随氢含量的增加而逐渐增强,主要是由氢原子及氢化物对位错的阻碍作用所致。     

热氢处理对Ti600钛合金组织和性能的影响

针对近α型Ti600钛合金热加工抗力大、变形困难等问题,通过对实验样品分别进行5种不同氢含量的置氢处理和真空退火除氢,研究热氢处理过程中Ti600钛合金的组织结构演变和高温力学特性,探讨热氢处理对钛合金组织和高温力学行为等热加工工艺塑性的影响规律。研究表明,对于Ti600钛合金,热氢处理后合金出现不同程度的组织细化,置氢量在0.1%～0.5%范围内,热氢处理可有效提高Ti600近α型合金的热加工工艺塑性。     

氢处理技术在钛合金中的应用

氢处理工艺是钛合金的一种特有的热处理方式，用于改善铸造、锻造钛合金件以及粉末冶金件的组织和性能。本文综述了氢处理在钛合金中的一些应用，主要介绍了国外的研究动向。     

置氢Ti-55钛合金变形本构方程及高温增塑机理研究

钛合金的热氢工艺能够有效改善合金的热加工性能,进一步优化钛合金超塑变形条件。以Ti-55钛合金为研究对象,通过高温拉伸、金相观察等方法,建立了原始合金及置氢合金的高温变形本构方程,研究了原始合金和置氢合金的超塑变形行为以及变形后的微观组织,得出了合金氢致高温增塑的微观机理。研究发现,置氢能够降低合金的热变形激活能,置氢0.1 wt%合金相较于原始合金和置氢0.3 wt%合金具有更高的应变速率敏感性指数,达到了0.516;置氢0.1 wt%合金在变形过程中β相含量稳定,且在α相晶界上保持均匀分布,协调变形能力较强,能够抑制颈缩的形成,有利于提高伸长率,改善材料力学性能。     

Influence of thermo hydrogen treatment on microstructure and mechanical properties of Ti-5Al-2.5Sn ELI alloy

Thermo hydrogen treatment(THT) of titanium is a process in which hydrogen is used as a temporary alloying element in titanium alloys. It is an attractive approach for controlling the microstructure and thereby improving the final mechanical properties. In the present study, the microstructure of the original(non-hydrogenated) sample has only α phase and the grains is coarse with an average size of ~ 650 μm. While the grain size of thermo hydrogen treated Ti-5Al-2.5Sn ELI alloy became finer and the mechanical properties were improved significantly. When the hydrogen content of the hydrogenated Ti-5Al-2.5Sn ELI alloy is 0.321 wt.%, β phase and δ titanium hydride appear. Also the average grain size decreases to 450 μm. When the hydrogen content is 0.515 wt.%, the grain size decreases to 220 μm. The mechanical properties were tested after dehydrogenation, and the mechanical properties improved significantly compared to the unhydrogenated specimens. The tensile strength of the Ti-5Al-2.5Sn ELI alloy improved by 17.7% when the hydrogen content increased to 0.920 wt.%, at the same time the percentage reduction of area(Z) increased by 33% and the impact toughness increased by 37%.     

置氢TC21钛合金粉末模压成形烧结组织性能研究

采用置氢TC21钛合金粉末模压成形+保护气氛烧结工艺,研究置氢TC21钛合金粉末模压成形-烧结合金的组织性能的变化规律.结果表明:置氢量0.22%(质量分数,下同)和0.39%的TC21粉末烧结体组织较细,致密化程度也较高,置氢量0.39%的TC21粉末烧结体退火后的抗压强度和屈服强度最高.随着置氢量的增加,置氢TC21钛合金粉末模压成形烧结体片层组织尺寸变薄、针状的组织变细,晶粒尺寸变小;置氢TC21钛合金粉末模压成形烧结体退火后组织较退火前发生了明显的均匀化和细化;烧结体真空退火后氢含量达到安全状态,其中,置氢量0.39%的TC21钛合金粉末烧结体致密效果较好、综合力学性能较高.     

钛合金电子束焊接接头的氢行为

采用恒载电解充氢的方法和X射线衍射分析方法，研究了Ti1023电子束焊接接头引起氢致开裂氢含量门槛值以及Ti1023合金基体与焊缝中由于相成分的不同造成对氢致开裂的敏感性的差异；同时通过扫描电镜分析了不同充氢状态下试件的断口特征。采用等效人工时效的方法，借助离子探针分析技术，对Ti1023合金电子束焊接接头中氢的动态行为进行了研究。     

置氢量对TC4钛合金激光焊接头组织相变及硬度的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等研究了置氢量分别在0%、0.05%、0.16%和0.37%时的TC4钛合金激光焊接头的显微组织及相变,并用数字显微硬度计分析置氢后接头硬度的变化规律,阐述其影响机制。结果表明:随着置氢量的增加,母材中的α相减少,β相增加;焊缝组织由针状马氏体α′相转变为片层状组织,且母材和焊缝组织向同一方向转变。接头显微硬度随置氢量的增加逐渐降低,且母材和焊缝的硬度差值逐步缩小,当置氢量为0.37%时,焊缝和母材的硬度差最小,为13 HV。置氢量影响TC4钛合金接头硬度的原因是接头中软化相β、氢化物δ和氢的固溶强化等引起的多种相变的作用。     

氢对Ti-6Al-4V合金微观组织的影响

采用累计流量法对供应态Ti-6Al-4V合金进行了固态置氢,运用OM、XRD、TEM分析等方法研究了Ti-6Al-4V合金固态置氢后的微观组织状态及演变过程。结果表明:供应态Ti-6Al-4V合金的置氢量低于0.30%(质量分数,下同)时,置氢使得Ti-6Al-4V合金中的α相减少、β相增加;置氢量达到0.30%时,置氢Ti-6Al-4V合金中有δ氢化物(TiH2相)形成;β-Ti(H)共析转变生成α-Ti和δ氢化物时主要以切变方式进行;置氢Ti-6Al-4V合金的相变温度最多下降了180°C,与Ti-6Al-4V合金在置氢过程中的相体积比变化和共析转变有密切关系。     

置氢TC4钛合金线性摩擦焊接头组织

采用线性摩擦焊技术对置氢TC4钛合金进行了焊接。利用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜等对不同氢含量试样接头各区的显微组织进行分析,并探讨氢致钛合金高温塑性的微观机理。结果表明:置氢钛合金试样接头的焊缝宽度比未置氢试样的明显减小;随着氢含量的增加,试样母材和热力影响区组织中β相的含量增加;氢使得钛合金试样焊缝附近的位错密度降低,说明氢促进了位错运动;置氢钛合金接头组织中层错和孪晶的数量明显增加;在氢含量为0.4%和0.6%(质量分数)的TC4钛合金接头组织中发现了面心立方结构(FCC)的片状氢化物δ。氢主要是通过改变钛合金中的两相比例,促进位错运动和动态再结晶等机制来增强钛合金的高温塑性,从而改善线性摩擦焊的连接性能。     

钛制换热器氢腐蚀破坏失效分析

针对两种典型钛制化工设备（换热器管束和筒体）的腐蚀破坏进行失效分析,采用宏观和微观腐蚀形态和结构、材质成分和金相显微组织分析等技术手段分析工业纯钛和钛钯合金腐蚀破坏的原因.结果表明,两种典型钛制化工设备的腐蚀破坏均为吸氢腐蚀破坏,系由钛材从环境腐蚀介质中吸氢后在基体内部形成大量脆性TiH2相而引起的脆性所致,并最终因钛材表面发生脆性粉化和剥落而导致破坏.     

Zr-Ti-V合金的微观组织及吸氢性能

用Ti部分取代V对ZrV2合金进行合金化改性,研究铸态Zr-Ti-V合金的表面形貌,初始活化和吸氢动力学性能.发现,Zr-Ti-V合金具有较低的活化温度;由柱状晶和细小等轴晶组成的复合结构使其可以快速吸氢并具有良好的抗粉化能力.吸氢动力学曲线表现双斜率特征,573～673 K之间存在一个临界温度Tc,在Tc以下,吸氢速率由大变小,受相变速率控制;Tc以上,吸氢速率由小变大,由表面过程控制.