置氢Ti-6Al-4V合金组织演变与超塑性能

D0I:10.13374/i.issnl001t03.2008.11.00B 第30卷第11期 北京科技大学学报 Vol.30 No.11 2008年11月 Journal of University of Science and Technology Beijing Nov.2008 置氢Ti6AI一4V合金组织演变与超塑性能 侯红亮)黄重国)王耀奇) 1)北京航空制造工程研究所，北京1000242)北京科技大学土木与环境工程学院，北京100083 摘要应用高温拉伸实验研究了氢对Ti6A一V合金超塑变形行为的影响，借助于OM,SEM,TEM和XRD等分析手段， 分析了氢对钛合金组织演变的影响·结果表明：氢可促进合金中B相数量的增加，氢质量分数达到0.2%时合金出现马氏体组 织，并随着氢含量的增加而逐渐粗化：适量的氢可以改善钛合金超塑变形行为，如降低流动应力和超塑变形温度、提高应变速 率敏感指数m值：Ti6A一4V合金加入质量分数0.1%的氢，其峰值流动应力降低53%，变形温度降低约60℃，且由于氢的 加入，使得超塑变形后的位错密度减少，说明氢促进了位错的运动， 关键词钛合金：置氢：超塑性：组织演变 分类号TG146.2 Microstructure evolution and superplasticity of hydrogenated Ti-6Al-4V titanium alloy HOU Hongliang,HUA NG Zhongguo),WANG Yaogi) 1)Beijing Aeronautical Manufacturing Technology Research Institute.Beijing 100024.China 2)School of Civil and Environmental Engineering.University of Science and Technology Beijing Beijing 100083.China ABSTRACT High temperature tensile experiments were carried out to investigate the effect of hydrogen on the superplastic deforma- tion behavior of Ti-6Al-4V titanium alloy.The influence of hydrogen on the microstructure evolution of the alloy was analyzed by OM.SEM,TEM.and XRD.The results show that the amount of phase in the hydrogenated alloy increases with increasing hydro- gen content,and martensite begins to form while the mass content of hydrogen reaches to 0.2%and becomes coarser with the in- crease in hydrogen content.A reasonable hydrogen content can improve the superplastic behavior such as increasing the m value and lowering the flow stress and temperature.The addition of 0.1%hydrogen in Ti-6Al-4V alloy can result in a decrease in peak flow stress of 53%and a decrease in deformation temperature of 60C.Due to addition of hydrogen the dislocation density of the hydro- genated alloy after deformation is lower than that of the unhydrogenated alloy. KEY WORDS titanium alloys:hydrogenation:superplasticity:microstructure evolution 氢作为一种B稳定元素可以降低α十B/B转变 没有结合变形过程中的组织演变更深层次地分析氢 温度，提高阝相数量，过量的氢可以导致钛合金服 对超塑性的影响本质-10].本文通过高温拉伸实 役过程发生氢脆，但可以利用氢在钛合金中可逆合 验，应用OM、SEM、TEM和XRD等分析手段，从钛 金化作用，改善钛合金的加工性能，如细化粗大的铸 合金组织演变的角度分析了氢对超塑性的影响 造组织、改善合金的热变形和切削加工性能，然后利 规律 用真空退火去除钛合金中残余氢以达到安全水 平]，国内关于氢对钛合金的加工改性作用的研 1实验方法 究刚刚起步，氢对钛合金超塑性的影响已有初步的 实验材料为1.5mm厚Ti6Al一4V合金板材， 探讨，主要体现在氢对超塑性能的影响规律方面，但 经线切割加工成标距为10mm的高温拉伸试样，表 收稿日期：2007-11-13修回日期：2008-03-12 作者简介：侯红亮(1963一)，男，研究员，博士，Ema:hou-hl@163.com

置氢 Ti－6Al－4V 合金组织演变与超塑性能 侯红亮1） 黄重国2） 王耀奇1） 1） 北京航空制造工程研究所‚北京100024 2） 北京科技大学土木与环境工程学院‚北京100083 摘 要 应用高温拉伸实验研究了氢对 Ti－6Al－4V 合金超塑变形行为的影响‚借助于 OM、SEM、T EM 和 XRD 等分析手段‚ 分析了氢对钛合金组织演变的影响．结果表明：氢可促进合金中β相数量的增加‚氢质量分数达到0∙2％时合金出现马氏体组 织‚并随着氢含量的增加而逐渐粗化；适量的氢可以改善钛合金超塑变形行为‚如降低流动应力和超塑变形温度、提高应变速 率敏感指数 m 值；Ti－6Al－4V 合金加入质量分数0∙1％的氢‚其峰值流动应力降低53％‚变形温度降低约60℃‚且由于氢的 加入‚使得超塑变形后的位错密度减少‚说明氢促进了位错的运动． 关键词 钛合金；置氢；超塑性；组织演变 分类号 TG146∙2 Microstructure evolution and superplasticity of hydrogenated T-i6A-l4V titanium alloy HOU Hongliang 1）‚HUA NG Zhongguo 2）‚W A NG Y aoqi 1） 1） Beijing Aeronautical Manufacturing Technology Research Institute‚Beijing100024‚China 2） School of Civil and Environmental Engineering‚University of Science and Technology Beijing‚Beijing100083‚China ABSTRACT High temperature tensile experiments were carried out to investigate the effect of hydrogen on the superplastic deforma￾tion behavior of T-i6A-l4V titanium alloy．T he influence of hydrogen on the microstructure evolution of the alloy was analyzed by OM‚SEM‚T EM‚and XRD．T he results show that the amount ofβphase in the hydrogenated alloy increases with increasing hydro￾gen content‚and martensite begins to form while the mass content of hydrogen reaches to 0∙2％ and becomes coarser with the in￾crease in hydrogen content．A reasonable hydrogen content can improve the superplastic behavior such as increasing the m value and lowering the flow stress and temperature．T he addition of 0∙1％ hydrogen in T-i6A-l4V alloy can result in a decrease in peak flow stress of 53％ and a decrease in deformation temperature of 60℃．Due to addition of hydrogen the dislocation density of the hydro￾genated alloy after deformation is lower than that of the unhydrogenated alloy． KEY WORDS titanium alloys；hydrogenation；superplasticity；microstructure evolution 收稿日期：2007-11-13 修回日期：2008-03-12 作者简介：侯红亮（1963－）‚男‚研究员‚博士‚E-mail：hou－hl＠163．com 氢作为一种β稳定元素可以降低α＋β／β转变 温度‚提高β相数量．过量的氢可以导致钛合金服 役过程发生氢脆‚但可以利用氢在钛合金中可逆合 金化作用‚改善钛合金的加工性能‚如细化粗大的铸 造组织、改善合金的热变形和切削加工性能‚然后利 用真空退火去除钛合金中残余氢以达到安全水 平［1－6］．国内关于氢对钛合金的加工改性作用的研 究刚刚起步‚氢对钛合金超塑性的影响已有初步的 探讨‚主要体现在氢对超塑性能的影响规律方面‚但 没有结合变形过程中的组织演变更深层次地分析氢 对超塑性的影响本质［7－10］．本文通过高温拉伸实 验‚应用 OM、SEM、TEM 和 XRD 等分析手段‚从钛 合金组织演变的角度分析了氢对超塑性的影响 规律． 1 实验方法 实验材料为1∙5mm 厚 Ti－6Al－4V 合金板材‚ 经线切割加工成标距为10mm 的高温拉伸试样‚表 第30卷 第11期 2008年 11月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．30No．11 Nov．2008 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2008．11．003

第11期 侯红亮等：置氢T6一4V合金组织演变与超塑性能 ,1271. 面清洗后置入自制的管式氢处理炉，抽真空至10一3 Pa,加热至800℃，充入一定量的高纯氢气，炉内氢 2结果与分析 分压趋于平衡时随炉冷却至室温，氢定量采用高精 2.1氢对组织演变的影响 度物理天平， 氢对Ti6Al一4V合金微观组织的影响如图1 超塑拉伸实验在MTS试验机上进行，加热炉 所示.合金原始组织为α十B两相组织，随着氢含量 为管式恒温热拉伸装置，均温区长度大于200mm, 的增加，B相数量亦在增加，当氢质量分数达0.2% 采用电力调整器通过PID闭环控制加热温度，控温 时，开始出现马氏体Q相，且在针状Q组织中间还存 精度士5℃，用水玻璃作为试样高温防氧化涂料，采 在一些白色颗粒，分析判断为未转变的α相.此外， 用OM和XRD进行组织分析，应用SEM和TEM 随氢含量的增加，α逐渐粗化，未转变的α也明显减 进行位错分析， 少 (a) 20μ4m 204m 20μm 20m 20 um 20μm 图1Ti6一4V合金微观组织演变.氢质量分数分别为0(a),0.1%(b),0.2%(c),0.3%(d),0.4%(e)和0.5%() Fig-1 Microstructures of Ti-6Al-4V alloys with different mass fractions of hydrogen:(a)0:(b)0.1%:(e)0.%:(d)0.3:(e)0.4%:(f) 0.5% 图2是不同氢含量Ti6A一4V合金的X衍射 晶粒间平行排列，大部分组织呈现B转变特征，主要 图谱.，结果与光学显微分析结果相一致，且随着氢 是由于氢促进了α十β/B转变的原因. 含量的增加，α相和B相各晶面衍射峰所对应的20 2.2氢对超塑变形性能的影响 角向低角度方向移动，分析认为，氢作为B稳定元 氢对合金高温拉伸过程应力应变的影响如图 素，Ti一H合金相图的B区增大，a→B的相变点降 4所示，应变速率和变形温度分别为10-3s1和 低；合金中氢含量越高，α→B的相变点越低，合金中 840℃.结果表明，加氢后试样的流变应力明显低于 α”相和B相含量也越多；另外，由于氢的进入导致B 未加氢合金的流变应力，氢质量分数达0.1%时，流 相的点阵常数增大，从而使20角向低角度方向移 变应力最低，峰值流动应力下降53%左右，且加氢 动 试样的应力一应变曲线更趋平坦，即变形过程中材 图3是置氢试样在应变速率10-3.1840℃拉 料的加工硬化与再结晶软化相平衡，说明氢促进了 伸变形后的组织.低氢时（氢质量分数0.1%），变形 变形过程中再结晶作用，应用速率突变法研究氢对 后组织仍为两相等轴晶粒，晶粒变形很小，组织形态 应变速率敏感指数m的影响，如图5所示，随氢含 无明显变化，但晶粒有所长大，B相数量明显增加， 量的增加，m值呈现下降趋势，但在氢质量分数为 约达40%.随着氢含量的增加，充氢后合金中B相 0.1%时，m值达最大值，说明Ti6A1一4V合金置 逐渐转变为马氏体组织，经拉伸变形后明显粗化，且 入0.1%的氢，具有较小的流动应力和较高的m

面清洗后置入自制的管式氢处理炉‚抽真空至10－3 Pa‚加热至800℃‚充入一定量的高纯氢气‚炉内氢 分压趋于平衡时随炉冷却至室温．氢定量采用高精 度物理天平． 超塑拉伸实验在 MTS 试验机上进行‚加热炉 为管式恒温热拉伸装置‚均温区长度大于200mm‚ 采用电力调整器通过 PID 闭环控制加热温度‚控温 精度±5℃‚用水玻璃作为试样高温防氧化涂料．采 用 OM 和 XRD 进行组织分析‚应用 SEM 和 TEM 进行位错分析． 2 结果与分析 2∙1 氢对组织演变的影响 氢对 Ti－6Al－4V 合金微观组织的影响如图1 所示．合金原始组织为α＋β两相组织‚随着氢含量 的增加‚β相数量亦在增加‚当氢质量分数达0∙2％ 时‚开始出现马氏体α″相‚且在针状α″组织中间还存 在一些白色颗粒‚分析判断为未转变的α相．此外‚ 随氢含量的增加‚α″逐渐粗化‚未转变的α也明显减 少． 图1 Ti－6Al－4V 合金微观组织演变．氢质量分数分别为0（a）‚0∙1％ （b）‚0∙2％ （c）‚0∙3％ （d）‚0∙4％ （e）和0∙5％ （f） Fig．1 Microstructures of T-i6A-l4V alloys with different mass fractions of hydrogen：（a）0；（b）0∙1％；（c）0∙2％；（d）0∙3％；（e）0∙4％；（f） 0∙5％ 图2是不同氢含量 Ti－6Al－4V 合金的 X 衍射 图谱．结果与光学显微分析结果相一致‚且随着氢 含量的增加‚α″相和β相各晶面衍射峰所对应的2θ 角向低角度方向移动．分析认为‚氢作为β稳定元 素‚Ti－H 合金相图的β区增大‚α→β的相变点降 低；合金中氢含量越高‚α→β的相变点越低‚合金中 α″相和β相含量也越多；另外‚由于氢的进入导致β 相的点阵常数增大‚从而使2θ角向低角度方向移 动． 图3是置氢试样在应变速率10－3s －1、840℃拉 伸变形后的组织．低氢时（氢质量分数0∙1％）‚变形 后组织仍为两相等轴晶粒‚晶粒变形很小‚组织形态 无明显变化‚但晶粒有所长大‚β相数量明显增加‚ 约达40％．随着氢含量的增加‚充氢后合金中β相 逐渐转变为马氏体组织‚经拉伸变形后明显粗化‚且 晶粒间平行排列‚大部分组织呈现β转变特征‚主要 是由于氢促进了α＋β／β转变的原因． 2∙2 氢对超塑变形性能的影响 氢对合金高温拉伸过程应力－应变的影响如图 4所示‚应变速率和变形温度分别为10－3 s －1和 840℃．结果表明‚加氢后试样的流变应力明显低于 未加氢合金的流变应力‚氢质量分数达0∙1％时‚流 变应力最低‚峰值流动应力下降53％左右‚且加氢 试样的应力－应变曲线更趋平坦‚即变形过程中材 料的加工硬化与再结晶软化相平衡‚说明氢促进了 变形过程中再结晶作用．应用速率突变法研究氢对 应变速率敏感指数 m 的影响‚如图5所示．随氢含 量的增加‚m 值呈现下降趋势‚但在氢质量分数为 0∙1％时‚m 值达最大值‚说明 Ti－6Al－4V 合金置 入0∙1％的氢‚具有较小的流动应力和较高的 m 第11期 侯红亮等： 置氢 Ti－6Al－4V 合金组织演变与超塑性能 ·1271·

,1272 北京科技大学学报 第30卷 1600 2000) (EIO1) (a) o (b) 1000 ⊙ 600 000 800 D+0D (e20r120 (EII(EOI) 400 0101) 200 "(ZoD) 200 (O11(001) 200 (00) 60 100 20 40 60 80 100 50 0 60 80 100 20(9) 20() 20( 1800 1400 1600 (d) (e) 600 1200 1400 500 永)自 200 1000 000 (IOD-(HID 800 () 600 600 400 200 (D 200 100 (OIE 40 60 80 100 40 60 80 100 20 % 60 80 100 2a) 28() 2a) 图2Ti6A一V合金的X衍射图谱. 氢质量分数分别为0(a),0.1%(b),0.2%(c),0.3%(d),0.4%(c)和0.5%() Fig.2 XRD patterns of Ti-6Al-4V alloys with different mass fractions of hydrogen:(a)0:(b)0.1%:(c)0.2%:(d)0.3%:(e)0.%:(f) 0.5% 204m 204m 20μm 20m 图3Ti61一1V合金高温变形后组织演变.氢质量分数分别为0(a),0.1%(b),0.2%(c),0.3%(d),0.4%(e)和0.5%() Fig.3 Microstructures of Ti-6Al-4V alloys with different mass fractions of hydrogen after high temperature deformation:(a)0;(b)0.1%:(c) 0.2%;(d)0.3%;(c)0.4%;()0.5% 值，超塑性能较好，但通过研究氢对延伸率的影响 流动应力较未置氢合金大，主要是因为氢的固溶强 表明，置氢后合金的延伸率呈下降趋势，而置氢合金 化作用所致，随着温度的升高，氢促进了合金的再 出现最大延伸率的温度向低温区移动，如图6所示， 结晶作用，使得置氢合金的流变应力下降幅度较未 随着变形温度的提高，置氢与未置氢合金的流动应 置氢合金大， 力均呈下降趋势，见图7所示；主要是由于变形温度 2.3氢对位错密度的影响 的升高，再结晶软化速率增大，位错密度减少，亚晶 通过对840℃、10-3s1高温变形后的试样断面 尺寸增大，导致流变应力下降。低温时，置氢合金的 进行TEM观察，分析其组织变化与位错增殖，结果

图2 Ti－6Al－4V 合金的 X 衍射图谱．氢质量分数分别为0（a）‚0∙1％ （b）‚0∙2％ （c）‚0∙3％ （d）‚0∙4％ （e）和0∙5％ （f） Fig．2 XRD patterns of T-i6A-l4V alloys with different mass fractions of hydrogen：（a）0；（b）0∙1％；（c）0∙2％；（d）0∙3％；（e）0∙4％；（f） 0∙5％ 图3 Ti－6Al－4V 合金高温变形后组织演变．氢质量分数分别为0（a）‚0∙1％ （b）‚0∙2％ （c）‚0∙3％ （d）‚0∙4％ （e）和0∙5％ （f） Fig．3 Microstructures of T-i6A-l4V alloys with different mass fractions of hydrogen after high-temperature deformation：（a）0；（b）0∙1％；（c） 0∙2％；（d）0∙3％；（e）0∙4％；（f）0∙5％ 值‚超塑性能较好．但通过研究氢对延伸率的影响 表明‚置氢后合金的延伸率呈下降趋势‚而置氢合金 出现最大延伸率的温度向低温区移动‚如图6所示． 随着变形温度的提高‚置氢与未置氢合金的流动应 力均呈下降趋势‚见图7所示；主要是由于变形温度 的升高‚再结晶软化速率增大‚位错密度减少‚亚晶 尺寸增大‚导致流变应力下降．低温时‚置氢合金的 流动应力较未置氢合金大‚主要是因为氢的固溶强 化作用所致．随着温度的升高‚氢促进了合金的再 结晶作用‚使得置氢合金的流变应力下降幅度较未 置氢合金大． 2∙3 氢对位错密度的影响 通过对840℃、10－3s －1高温变形后的试样断面 进行TEM观察‚分析其组织变化与位错增殖‚结果 ·1272· 北 京 科 技 大 学 学 报 第30卷

第11期 侯红亮等：置氢T6一4V合金组织演变与超塑性能 ,1273 0 的位错：置氢0.1%合金拉伸变形后的组织基本保 氢质量分数 持等轴状，与未置氢合金相比，位错密度降低，且B 1-0 2一0.1% 晶粒沿α晶粒呈流动状，说明α、B在这一阶段都参 3一0.2% 4—0.3% 加了变形；置氢0.5%合金拉伸变形后晶内位错密 7 40 5-0.5% 度进一步降低，说明随氢含量的增加，位错密度向低 密度方向移动 500 450 氢质量分数 0 0.20.40.60.81.01.21.41.6 =0 真应变 400 20.3% 350 图4置氢Ti6A一V合金高温拉伸真应力一真应变曲线 300 250 Fig.4 True stresstrue strain curves of hydrogenated Ti-6Al-4V al- 200 loys 740 780820860 900940 0.48 温度℃ 0.46 T-840℃ 0.44 1-e=10- 图6置氢Ti6AI一V合金延伸率变化 2—E=5×104 0.42 Fig6 Change in elongation of hydrogenated Ti-6Al-4V alloy 0.40 0.38 110 氢质量分数 0.36 90 10 0.34 2-0.3% 70 0.32 0 0.1020.30.4 0.5 50 氢的质量分数% 30 图5氢对m值的影响 1 740 780 820860 900 940 Fig.5 Influence of hydrogen on the m value 温度℃ 如图8所示，未置氢合金拉伸变形后，组织仍保持 图7置氢Ti6A一AW合金流变应力变化 等轴的α十B晶粒，晶粒尺寸有所增大，晶内有较多 Fig.7 Change in flow stress of hydrogenated Ti-6Al-4V alloy (b) 0.5m 05m 0.5m 图8置氢Ti6A-AV合金变形后TEM照片.氢质量分数分别为0(a),0.1%(b)和0.5%(c) Fig-8 TEM images of hydrogenated Ti6Al-V alloys with different mass fractions of hydrogen after high temperature deformation:(a)0:(b) 0.1%;(c)0.5% 为定量分析晶内位错的变化，如果将无位错或 20%,B型位错从45%增加到60%，C型位错从 很少数量的位错定义为A,少量位错定义为B,大量 50%下降到20%，如图10所示.位错密度的降低意 位错定义为C,如图9所示，统计分析表明，氢含量 味着位错释放和攀移能力增强，氢促进了位错的运 从0.0%变化到0.5%时，A型位错从5%增加到 动，使变形更易于进行

图4 置氢 Ti－6Al－4V 合金高温拉伸真应力－真应变曲线 Fig．4 True stress-true strain curves of hydrogenated T-i6A-l4V a-l loys 图5 氢对 m 值的影响 Fig．5 Influence of hydrogen on the m value 如图8所示．未置氢合金拉伸变形后‚组织仍保持 等轴的α＋β晶粒‚晶粒尺寸有所增大‚晶内有较多 的位错；置氢0∙1％合金拉伸变形后的组织基本保 持等轴状‚与未置氢合金相比‚位错密度降低‚且β 晶粒沿α晶粒呈流动状‚说明α、β在这一阶段都参 加了变形；置氢0∙5％合金拉伸变形后晶内位错密 度进一步降低‚说明随氢含量的增加‚位错密度向低 密度方向移动． 图6 置氢 Ti－6Al－4V 合金延伸率变化 Fig．6 Change in elongation of hydrogenated T-i6A-l4V alloy 图7 置氢 Ti－6Al－4V 合金流变应力变化 Fig．7 Change in flow stress of hydrogenated T-i6A-l4V alloy 图8 置氢 Ti－6Al－4V 合金变形后 TEM 照片．氢质量分数分别为0（a）‚0∙1％ （b）和0∙5％ （c） Fig．8 TEM images of hydrogenated Ti－6Al－4V alloys with different mass fractions of hydrogen after high-temperature deformation：（a）0；（b） 0∙1％；（c）0∙5％ 为定量分析晶内位错的变化‚如果将无位错或 很少数量的位错定义为 A‚少量位错定义为 B‚大量 位错定义为 C‚如图9所示．统计分析表明‚氢含量 从0∙0％变化到0∙5％时‚A 型位错从5％增加到 20％‚B 型位错从45％增加到60％‚C 型位错从 50％下降到20％‚如图10所示．位错密度的降低意 味着位错释放和攀移能力增强‚氢促进了位错的运 动‚使变形更易于进行． 第11期 侯红亮等： 置氢 Ti－6Al－4V 合金组织演变与超塑性能 ·1273·

,1274. 北京科技大学学报 第30卷 1 um 0.1山m 0.5m 图9位错定义参考图.氢质量分数分别为0(a),0.1%(b)和0.5%(c) Fig.9 Reference diagram for dislocation definition.The mass fractions of hydrogen are(a).0.1%(b),and .5%.respectively A106 C259% A20% C30% C50% 455 B60% B559 (a)0%H b)0.1%H (c)0.5%H 图10置氢Ti6A一4V合金变形后的位错分布图.氢质量分数分别为0(a),0.1%(b)和0.5%(c) Fig.10 Dislocation distribution maps of hydrogenated Ti-6Al-4V alloys with different mass fractions of hydrogen after high temperature deforma tion:(a)0:(b)0.1%;(c)0.5% 2005,13(1):103 3结论 (苏彦庆，路良顺.置氢对Ti6A一4V合金室温组织的影响. 材料科学与工艺，2005,13(1)：103) (1)适量的氢可以降低钛合金的流变应力和变 [4]Gong B.Lai Z H.Improving microstructure and performance on 形温度，并提高应变速率敏感指数m值；Ti6A一 titanium alloy by chemical process.Chin I Nonferrous Met, 4V合金置入0.1%的氢，其峰值流动应力下降 1994,4(3):86 53%,变形温度下降约60℃. (宫波，赖祖涵。用热化学处理改普（α十）型钛合金的组织和 (2)氢对钛合金组织演变有着重要的影响，随 力学性能.中国有色金属学报，1994,4(3)：86) 着氢含量的增加，B相数量增加；氢质量分数达 [5]Ding H,Gao JC.Zhang C P.Effects of hydrogen on microstrue- ture and superplasticity forTi3Al-Nb.J Iron Steel Res,2000.12 0.2%时，合金中出现马氏体，并随着氢含量的增加 (2):48 而逐渐粗化. (丁桦，高建成，张彩培.氢对TisA一Nb合金超塑性和组织结 (3)氢不仅可以促进钛合金变形过程中再结晶 构的影响.钢铁研究学报，2000,12(2)：48) 作用，而且可以促进位错的运动，使变形更易于进 [6]SenkovJJ.Dynamic strain aging and hydrogen induced softening 行 in alpha titanium.Metall Mater Trans,1996,27:1877 [7]Zhang Y.Zhang S Q.Hydrogenation characteristics of Ti-6Al-4V 参考文献 cast alloy and its microstructural modification by hydrogen treat- ment.Int J Hydrogen Energy.1997.22(2/3):161 [1]Hou HL.LiZ Q.Wang Y J.Technology of hydrogen treatment [8]Zhang H.Lam T F,Xu J L.The effect of hydrogen on the for titanium alloy and its application prospect.Chin I Nonferrous strength and superplastic deformation of beta titanium alloys. Me,2003,13(3):533 Mater Sci.1996,31:6105 (侯红亮，李志强，王亚军，钛合金氢处理技术及其应用前景 [9]Kahandel R.Yashi K.Recent advancement in superplastic form- 中国有色金属学报，2003,13(3)：533) ing and diffusion bonding (SPF/DB)technology/Proceeding of [2]Kolachev B A.Mitin B B.Talaaev V D.Hydrogen technology of ICSA M1997.Bangalore.1997:687 titanium alloys.Aviat Manuf,1991(1):58 [10]Salishchev G A.Valiakhmetov O.Beck W,et al.Production of [3]Su Y Q.Luo L S.Influence of hydrogen on microstructure in Ti-6Al-4V sheets for low temperature superplastic forming room temperature for Ti-6Al-4V alloy.Mater Sci Technol. Proceeding of ICSA M2006.Chengdu.2006:31

图9 位错定义参考图．氢质量分数分别为0（a）‚0∙1％ （b）和0∙5％ （c） Fig．9 Reference diagram for dislocation definition．The mass fractions of hydrogen are0（a）‚0∙1％ （b）‚and0∙5％‚respectively 图10 置氢 Ti－6Al－4V 合金变形后的位错分布图．氢质量分数分别为0（a）‚0∙1％ （b）和0∙5％ （c） Fig．10 Dislocation distribution maps of hydrogenated T-i6A-l4V alloys with different mass fractions of hydrogen after high-temperature deforma￾tion：（a）0；（b）0∙1％；（c）0∙5％ 3 结论 （1） 适量的氢可以降低钛合金的流变应力和变 形温度‚并提高应变速率敏感指数 m 值；Ti－6Al－ 4V 合金置入 0∙1％ 的氢‚其峰值流动应力下降 53％‚变形温度下降约60℃． （2） 氢对钛合金组织演变有着重要的影响．随 着氢含量的增加‚β相数量增加；氢质量分数达 0∙2％时‚合金中出现马氏体‚并随着氢含量的增加 而逐渐粗化． （3） 氢不仅可以促进钛合金变形过程中再结晶 作用‚而且可以促进位错的运动‚使变形更易于进 行． 参 考 文 献 ［1］ Hou H L‚Li Z Q‚Wang Y J．Technology of hydrogen treatment for titanium alloy and its application prospect．Chin J Nonferrous Met‚2003‚13（3）：533 （侯红亮‚李志强‚王亚军．钛合金氢处理技术及其应用前景． 中国有色金属学报‚2003‚13（3）：533） ［2］ Kolachev B A‚Mitin B B‚Talaaev V D．Hydrogen technology of titanium alloys．Aviat Manuf‚1991（1）：58 ［3］ Su Y Q‚Luo L S．Influence of hydrogen on microstructure in room temperature for T-i6A-l4V alloy． Mater Sci Technol‚ 2005‚13（1）：103 （苏彦庆‚骆良顺．置氢对 Ti－6Al－4V 合金室温组织的影响． 材料科学与工艺‚2005‚13（1）：103） ［4］ Gong B‚Lai Z H．Improving microstructure and performance on α＋βtitanium alloy by chemical process．Chin J Nonferrous Met‚ 1994‚4（3）：86 （宫波‚赖祖涵．用热化学处理改善（α＋β）型钛合金的组织和 力学性能．中国有色金属学报‚1994‚4（3）：86） ［5］ Ding H‚Gao J C‚Zhang C P．Effects of hydrogen on microstruc￾ture and superplasticity forTi3A-l Nb．J Iron Steel Res‚2000‚12 （2）：48 （丁桦‚高建成‚张彩培．氢对 Ti3Al－Nb 合金超塑性和组织结 构的影响．钢铁研究学报‚2000‚12（2）：48） ［6］ Senkov J J．Dynamic strain aging and hydrogen induced softening in alpha titanium．Metall Mater T rans‚1996‚27：1877 ［7］ Zhang Y‚Zhang S Q．Hydrogenation characteristics of T-i6A-l4V cast alloy and its microstructural modification by hydrogen treat￾ment．Int J Hydrogen Energy‚1997‚22（2／3）：161 ［8］ Zhang H‚Lam T F‚Xu J L．The effect of hydrogen on the strength and superplastic deformation of beta titanium alloys．J Mater Sci‚1996‚31：6105 ［9］ Kahandel R‚Yashi K．Recent advancement in superplastic form￾ing and diffusion bonding （SPF／DB） technology∥ Proceeding of ICSA M1997．Bangalore‚1997：687 ［10］ Salishchev G A‚Valiakhmetov O‚Beck W‚et al．Production of T-i6A-l4V sheets for low temperature superplastic forming ∥ Proceeding of ICSA M2006．Chengdu‚2006：31 ·1274· 北 京 科 技 大 学 学 报 第30卷