置氢钛合金亚稳相变及其室温变形行为的研究

置氢钛合金亚稳相变及其室温变形行为的研究
摘 要
钛合金具有比强度高、质量轻、耐腐蚀等特点，在航空航天等领域上获得了较为广
泛的应用。然而，钛合金室温塑性低、变形抗力大、冷成形容易开裂等缺点大大限制了
其冷态工艺性。置氢加工技术是利用氢在钛合金中的可逆合金化、氢致塑性和氢致相变
等作用，通过改变合金的相成分及组织进而改善钛合金加工性能的一种新工艺、新方法。
利用氢致室温增塑效应实现钛合金的冷镦成形是置氢加工的重要应用之一，但是国内学
者在这方面的研究较少。本文从氢致钛合金相变入手，系统地研究氢致室温增塑的氢处
理工艺及室温增塑机理。
利用OM、XRD、TEM 等分析手段研究了氢TC4、TC16 钛合金组织演变；设计了
石英管封装的热处理试验装置，并借助此装置完成了金相法对置氢钛合金β 相转变温度
（Tp）的测定以及氢致亚稳相转变规律的研究，建立了TC4-H、TC16-H 的亚稳相转变
相图。研究表明：氢作为β 相稳定化元素，降低了TC4、TC16 钛合金的β 相转变温度，
促进了α″ 马氏体和亚稳β 相的生成。但由于氢在两种合金中的有限固溶使得氢无法将
两种合金的β 相完全稳定至室温。尽管如此，合金中α″ 马氏体和亚稳β 相的出现仍为
氢致室温增塑提供了基础。根据氢对两种合金相转变的影响，确定了实现室温增塑的最
佳热处理工艺为：Tp+10℃淬火。