超細(xì)晶鈦合金具有一系列突出優(yōu)點(diǎn)，其室溫強(qiáng)度在一定程度上得以提高，高溫拉伸時(shí)具有極大的延伸率。細(xì)化晶粒通常采用大變形法來(lái)獲得，如等徑彎角擠壓、高壓扭轉(zhuǎn)、多軸鍛造以及累積卷壓焊等。除此之外，對(duì)鈦合金還可以采用氫處理法。
 

 

　　20世紀(jì)70年代，莫斯科飛機(jī)制造研究院研究了氫對(duì)鈦合金加工性能的影響，提出“氫塑化”的概念，以氫作為臨時(shí)合金元素，通過(guò)滲氫、共析分解、真空除氫等工序，利用氫致塑性、氫致相變，以及鈦合金中氫的可逆合金化作用，改善加工性能，細(xì)化材料的顯微組織。

 

　　氫處理法可用于細(xì)化鈦合金鑄件和鍛件的晶粒組織，提高其力學(xué)性能。有文獻(xiàn)報(bào)道，采用氫處理法可細(xì)化TiAl合金的顯微組織，使其壓縮強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度均獲顯著提高。在實(shí)際應(yīng)用中，通常又可以將氫處理技術(shù)與相應(yīng)的后續(xù)熱處理和熱變形處理相結(jié)合，從而獲得非常細(xì)小的晶粒組織。有研究表明，對(duì)置氫鈦合金進(jìn)行高溫大尺度變形，可以形成晶粒尺寸約為1μm的等軸細(xì)晶，甚至形成納米尺度的晶粒。對(duì)Ti-6.3Al-3.5Mo-1.7Zr（%,質(zhì)量分?jǐn)?shù)）合金的研究表明：氫處理中氫原子分?jǐn)?shù)為14%~16%、變形溫度降至550℃，再通過(guò)變形過(guò)程和亞穩(wěn)相的分解過(guò)程，最終獲得了晶粒尺寸為40nm的納米晶粒。比較不同晶粒尺寸Ti-6Al-4V合金的工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線，可以看到，與粗晶?；蛞话慵?xì)晶粒材料相比，超細(xì)晶粒材料呈現(xiàn)出高屈服強(qiáng)度和高延伸率。

 

　　讓鈦合金吸收大量氫原子（氕），然后讓這些氫原子（氕）在高溫真空下解吸，這種處理稱(chēng)為氕處理。對(duì)于α+β型鈦合金，氕處理包括以下3個(gè)過(guò)程：（1）氫氣氛中的氕吸收；（2）馬氏體轉(zhuǎn)變和熱加工最終引起彌散的氫化物析出；（3）最后的氕解吸處理和再結(jié)晶化。據(jù)報(bào)道，對(duì)Ti-6Al-4V合金進(jìn)行氕處理，合金吸收0.5%的氕，在873K解吸，顯示出超細(xì)等軸晶組織，且具有大角晶界，晶粒尺寸在300~500nm范圍。研究表明，氕處理法會(huì)增加α基體中β相的含量。拉伸測(cè)試表明：室溫下該合金的屈服強(qiáng)度有所提高，而在1123K合金的最大延伸率達(dá)到9000%.另有報(bào)道，對(duì)Ti-6Al-4V板材進(jìn)行氕處理，氕含量為0.5%,然后進(jìn)行1223K淬火，在1023K熱軋到厚度減縮率為80%,在873K進(jìn)行氕解吸，成功生產(chǎn)出具有超細(xì)等軸晶的均勻組織，晶粒尺寸為0.3~0.5μm.測(cè)試結(jié)果表明，該合金的超塑性延伸率等力學(xué)性能隨著晶粒尺寸的減小而明顯提高。

 

　　盡管氫處理法顯示出細(xì)化鈦合金的巨大潛力，但與其它常規(guī)方法相比，氫處理法成本較高，而且對(duì)于較大的結(jié)構(gòu)件，該處理法也存在氫分布不均勻、設(shè)備條件要求高等問(wèn)題，尚需進(jìn)一步研究解決。



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