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鈦及其合金的氫處理技術(shù)是材料科學(xué)與工程領(lǐng)域一個比較活躍的研究方向。目前, 氫處理技術(shù)在鈦合金的熱加工、機械加工、粉末固結(jié)、復(fù)合材料制備、微觀組織細(xì)化等研究中得到了應(yīng)用, 已形成一個獨特的研究領(lǐng)域。利用氫處理技術(shù)改善鈦合金的超塑性性能是一個重要的研究方面, 至此, 許多學(xué)者利用氫處理效應(yīng)改善了鑄鈦、變形鈦合金和鈦鋁金屬間化合物的超塑性性能。

目前, 運用氫處理技術(shù)提高鈦合金的超塑性性能的途徑有兩種:

( 1) 利用氫的增塑性效應(yīng), 在鈦合金超塑性成形之前加入適量的氫, 提高鈦合金中B相的比例, 降低超塑性變形時的流動應(yīng)力, 達到改善鈦合金超塑性性能的目的。

( 2) 利用氫處理細(xì)化鈦合金的微觀組織, 結(jié)合塑性變形技術(shù)制備超細(xì)晶鈦合金, 使鈦合金在較低的變形溫度和較高的變形速率下具有優(yōu)異的超塑性性能。

現(xiàn)代超塑性變形理論認(rèn)為, 晶界滑移是超塑性變形的主要方式, 擴散和晶內(nèi)及晶界的位錯運動是晶界滑移的主要協(xié)調(diào)機制。在鈦合金超塑性成形中, B 相以擴散蠕變或位錯蠕變?yōu)橹? A相以晶界滑移為主, 通過擴散和位錯運動共同協(xié)調(diào); A與B兩相間的流動以A與B相界遷移來完成。氫在對鈦合金超塑性成形中主要起到以下作用:

( 1) 氫的加入提高了合金元素的擴散能力, 導(dǎo)致B相擴散蠕變和A相的晶間滑移的增強。

( 2) 氫的擴散激活了釘扎的位錯, 促進了位錯的攀移和滑動, 提高了B晶粒的滑動能力, 有利于A/ A晶界滑動所要求的位錯協(xié)調(diào)作用。

( 3) 氫致弱鍵效應(yīng), 降低了擴散激活能, 增強了原子擴散能力, 改善了超塑性流動能力。

 ( 4) 從T i2H 相圖上可以看出, 氫的加入明顯降低了B\ A+ B轉(zhuǎn)變溫度, 提高了B相的體積分?jǐn)?shù), 直接導(dǎo)致塑性的提高和流動應(yīng)力的降低, 使鈦合金可以在較低的變形溫度和較高的變形速率下進行超塑性成形。

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