Raffinement de l'alliage de titane par traitement à l'hydrogène

Grain ultrafin alliage de titane présente une série d'avantages exceptionnels, sa résistance à température ambiante peut être améliorée dans une certaine mesure et il présente un grand allongement lorsqu'il est étiré à haute température. Les grains raffinés sont généralement obtenus par des méthodes de grande déformation, telles que l'extrusion angulaire à diamètre égal, la torsion à haute pression, le forgeage multiaxe et le soudage par pression de bobine cumulative. De plus, le traitement à l'hydrogène peut également être utilisé pour les alliages de titane.

Dans les années 1970, l'Institut de recherche sur la fabrication d'avions de Moscou a étudié l'influence de l'hydrogène sur les propriétés de traitement des alliages de titane et a proposé le concept de «plastification de l'hydrogène», utilisant l'hydrogène comme élément d'alliage temporaire, par infiltration d'hydrogène, décomposition eutectoïde, hydrogène sous vide. l'enlèvement et d'autres processus. , utilisant la plasticité induite par l'hydrogène, la transformation de phase induite par l'hydrogène et l'alliage réversible de l'hydrogène dans les alliages de titane pour améliorer les propriétés de traitement et affiner la microstructure des matériaux.

Le traitement à l'hydrogène peut être utilisé pour affiner la structure granulaire des pièces moulées et des pièces forgées en alliage de titane et améliorer leurs propriétés mécaniques. Il a été rapporté dans la littérature que la microstructure de l'alliage TiAl peut être affinée par traitement à l'hydrogène, et sa résistance à la compression et sa limite d'élasticité ont été considérablement améliorées. Dans les applications pratiques, la technologie de traitement à l'hydrogène peut généralement être combinée avec le traitement thermique et le traitement de déformation thermique ultérieurs correspondants, de manière à obtenir une structure à grains très fins. Des études ont montré que la déformation à grande échelle de alliages de titane hydrogénés à haute température peut former des grains fins équiaxes d'une granulométrie d'environ 1 µm, voire des grains nanométriques. La recherche sur l'alliage Ti-6.3Al-3.5Mo-1.7Zr (%, fraction massique) montre que la fraction atomique d'hydrogène est de 14% à 16% dans le traitement à l'hydrogène, la température de déformation est réduite à 550 ℃, puis à travers la déformation processus et phase métastable, Le processus de décomposition a finalement obtenu des grains nanocristallins avec une taille de grain de 40 nm. En comparant les courbes de contrainte-déformation d'ingénierie des alliages Ti-6Al-4V avec différentes tailles de grains, on peut voir que les matériaux à grains ultra-fins présentent une limite d'élasticité élevée et un allongement élevé par rapport aux matériaux à grains grossiers ou à grains fins généraux .

Laissez l'alliage de titane absorber un grand nombre d'atomes d'hydrogène (protium), puis laissez ces atomes d'hydrogène (protium) se désorber sous un vide à haute température, ce processus est appelé traitement au protium. Pour les alliages de titane α + β, le traitement au protium comprend les trois processus suivants : (1) absorption du protium dans une atmosphère d'hydrogène ; (2) la transformation martensitique et le travail à chaud provoquent éventuellement une précipitation d'hydrure dispersive; (3) traitement final de désorption du protium et recristallisation. Il est rapporté que l'alliage Ti-6Al-4V est traité avec du protium, et l'alliage absorbe 0.5% de protium et se désorbe à 873K, montrant une structure de grain équiaxe ultra-fine avec des joints de grains à grand angle et une taille de grain dans la gamme de 300-500 nm. Des études ont montré que le traitement au protium augmente le contenu de la phase β dans la matrice α. Les tests de traction montrent que la limite d'élasticité de l'alliage augmente à température ambiante et que l'allongement maximal de l'alliage 1123K atteint 9000 6 %. Il est également rapporté que la feuille de Ti-4Al-0.5V a été traitée avec du protium avec une teneur en protium de 1223%, puis trempée à 1023K, laminée à chaud à 80K à un taux de réduction d'épaisseur de 873% et désorbée à 0.3K. Dans la structure uniforme des cristaux équiaxes, la taille des grains est de 0.5 ~ XNUMX μm. Les résultats des tests montrent que les propriétés mécaniques telles que l'allongement superplastique de l'alliage augmentent de manière significative avec la diminution de la taille des grains.

Bien que la méthode de traitement à l'hydrogène présente un grand potentiel de raffinage des alliages de titane, par rapport à d'autres méthodes conventionnelles, la méthode de traitement à l'hydrogène a un coût plus élevé, et pour les pièces structurelles plus grandes, cette méthode de traitement souffre également d'exigences inégales en matière de distribution d'hydrogène et d'état de l'équipement. Des problèmes plus importants nécessitent encore des recherches supplémentaires pour être résolus.