液態(tài)置氫對Ti600和TC21合金組織和性能的影響.pdf

1、液態(tài)置氫技術(shù)是將氫氣或者鈦氫化合物直接置入液態(tài)金屬中去的全新的氫處理方法，是一種新方法，新手段。本文研究了液態(tài)置氫吸氫行為；通過金相顯微鏡、掃描電鏡、透射電鏡研究了液態(tài)置氫后鈦合金的宏觀組織和微觀組織的變化；通過Gleeble-1500熱模擬機(jī)、萬能材料試驗機(jī)和顯微硬度計測試了液態(tài)置氫后的力學(xué)性能變化。
　　研究結(jié)果表明：置氫的量隨著氫分壓力的增加而增加，最大置氫量可以達(dá)到10at.％；液態(tài)置氫的時間極短，對于29克的鈕扣錠約為1

2、00s以內(nèi)。
　　Ti600合金液態(tài)置氫后，發(fā)現(xiàn)組織先細(xì)化后又長成粗大的柱狀晶；TC21合金隨著氫含量的增加組織細(xì)化趨勢明顯，并生長成細(xì)小柱狀組織。通過理論分析認(rèn)為細(xì)化由于形核率的提高和枝晶游離造成的，氫元素降低了臨界晶核表面自由能；降低擴(kuò)散激活能，氫增強(qiáng)了鈦原子的自擴(kuò)散能力和溶質(zhì)原子的擴(kuò)散能力；從而增加了熔體的形核率；晶粒的游離是由于氫原子促近了枝晶的產(chǎn)生及其枝晶根部的頸縮和重熔。柱狀組織的產(chǎn)生是由于氫電弧促使熔體表面溫度過高造

3、成的。組織的形態(tài)是由兩者競爭形成的，可見氫對組織的形態(tài)有重要影響。
　　Ti600合金液態(tài)置氫后，α板條變得細(xì)小，當(dāng)加氫至6.2at.%時組織中出現(xiàn)了α′馬氏體和β相，當(dāng)加氫至10.0at.%時，合金中發(fā)現(xiàn)有β相、α′馬氏體、β相和γ(面心四方結(jié)構(gòu))氫化物生成。TC21合金液態(tài)置氫后，α′板條變得細(xì)小，當(dāng)加氫至6.5at.%時形成了α"相馬氏體，隨著加氫量的增加α"相增多，加氫至9.2at.%時形成了孿晶α′相。
　　液態(tài)置

4、氫使得Ti600和TC21兩種合金的流變應(yīng)力和屈服強(qiáng)度降低，10at.%左右的氫可以使得兩種合金的流變應(yīng)力和屈服強(qiáng)度降低25%左右。氫的加入降低了變形溫度和提高了應(yīng)變速率。Ti600和TC21兩種合金隨置氫的增加，流變應(yīng)力和屈服強(qiáng)度隨著溫度降低的趨勢變緩。Ti600鈦合金隨著置氫量的增加硬度上升，這是由于合金中的α板條變得細(xì)小并且氫含量較高時有α′馬氏體和γ氫化物生成使得合金硬度增加，盡管這里有β相生成。TC21鈦合金隨著置氫量的增加硬