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(jī)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(dá)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(kuò)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(jī)制。在鈦合金超塑性成形中, B 相以擴(kuò)散蠕變或位錯蠕變?yōu)橹? A相以晶界滑移為主, 通過擴(kuò)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(kuò)散能力, 導(dǎo)致B相擴(kuò)散蠕變和A相的晶間滑移的增強(qiáng)。
( 2) 氫的擴(kuò)散激活了釘扎的位錯, 促進(jìn)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(kuò)散激活能, 增強(qiáng)了原子擴(kuò)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(jìn)行超塑性成形。
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