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鈦合金棒的加工中的熱氫處理方法

2019-09-30

      長期以來 ,人們認為氫在鈦合金中隻會產生不利影響而一直致力於氫脆性的研究 ,50 年代 , 原西德學者 Zwiecker 和 Schleicher 發現 ,對滲氫的鈦合金鑄錠進行熱壓力加工時 ,其熱變形性反而提高了 。70 年代 ,莫斯科飛機製造研究院開始研究氫對鈦棒加工性能的影響 ,提出了氫塑化的概念 ,現 把這種工藝稱為熱氫處理 ( THT ) 。

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     熱氫處理利用了氫在鈦合金中的特性 ,把氫作 為臨時合金化元素 ,以氫的可逆合金化和熱影響相 結合為依據 。它包括 3 個主要階段 : ①氫飽和 ; ②對 氫合金化材料的熱效應 ; ③真空脫氫至安全濃度 。 已獲得的大量試驗結果表明 ,熱氫處理不僅降低了 鈦合金的變形應力 ,而且有助於熱處理和最終真空。


     退火時的組織變化 ,從而改善了鈦合金棒的組織結 構和加工性能 。氫合金化的鈦合金 , 其粗大的組織明顯細化 ,另外 ,合金的切削加 工溫度可降低 50 ℃~150 ℃ ,切削力降低 1. 3~ 1. 5 倍 ,同時工具壽命提高 2~10 倍 。熱氫處理無液固相 轉變 。目前 ,THT已成為提高TC4鈦棒性能的一種新型的加工方法 。


     氫是間隙性 β穩定元素 ,在鈦及其合金中 ,氫具 有以下特性 [15 , 16] : ①高的溶解度 ,氫在 α - Ti 中溶 解度雖然很小 ,室溫下僅為 0. 002 %~ 0. 007 % [17 ] , 但在 β相中的溶解度可達 0. 4 % [18 ] ,而且隨著溫度 的升高 , 溶解度增大 ( 640 ℃時純鈦中可溶解 3 % 的 氫) ; ②降低 β轉變溫度 ,作為強 β 穩定元素 ,氫擴大 β相區 ,並降低 β 轉變溫度 ,可使純鈦的 β 轉變溫度 由 886 ℃降至 330 ℃,對 TC4 合金 ,0. 5 %H 可使β轉 變溫度由 980 ℃降至 805 ℃; ③發生共析轉變 , 當降 溫至共析轉變溫度時 ,含高濃度氫的鈦合金發生共 析轉變 ,析出γ 相 ; ④氫的溶解是可逆的 ,鈦合金中 的氫可通過真空退火去除 ; ⑤氫脆性 ,室溫下 ,氫降 低鈦的韌性 。

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