水素処理によるチタン合金の微細化

超微粒子 チタン合金 室温強度をある程度向上させることができ、高温延伸時の伸びが大きいという一連の優れた利点があります。 微細化された結晶粒は、通常、等径角度押し出し、高圧ねじり、多軸鍛造、累積コイル圧接などの大変形法によって得られます。 また、水素処理はチタン合金にも使用できます。

1970 年代、モスクワ航空機製造研究所は、チタン合金の加工特性に対する水素の影響を研究し、水素浸透、共析分解、真空水素による一時的な合金元素として水素を使用する「水素可塑化」の概念を提案しました。除去、およびその他のプロセス。 、水素誘起可塑性、水素誘起相変態、およびチタン合金中の水素の可逆的合金化を使用して、加工特性を改善し、材料の微細構造を改良します。

水素処理は、チタン合金の鋳物および鍛造品の粒子構造を微細化し、それらの機械的特性を改善するために使用できます。 TiAl合金の微細構造は水素処理によって微細化でき、その圧縮強度と降伏強度が大幅に改善されることが文献で報告されています。 実際の適用では、水素処理技術は通常、対応する後続の熱処理および熱変形処理と組み合わせて、非常に微細な粒子構造を得ることができます。 研究によると、大規模な変形は 水素化チタン合金 高温では、粒子サイズが約1μmの等軸微粒子、さらにはナノスケールの粒子を形成できます。 Ti-6.3Al-3.5Mo-1.7Zr (%、質量分率) 合金に関する研究は、水素原子分率が水素処理で 14%-16% であり、変形温度が 550 ℃ に低下し、その後変形によって減少することを示しています。プロセスと準安定相、分解プロセスにより、最終的に粒径40 nmのナノ結晶粒子が得られました。 異なる粒径の Ti-6Al-4V 合金の工学応力-ひずみ曲線を比較すると、超微細粒材料は、粗粒または一般的な細粒材料と比較して高い降伏強度と高い伸びを示すことがわかります。 .

チタン合金に水素原子（プロチウム）を多く吸収させ、高温真空下でこの水素原子（プロチウム）を脱離させる処理をプロチウム処理といいます。 α＋βチタン合金の場合、プロチウム処理には次の1つのプロセスがあります。 (2) マルテンサイト変態と熱間加工は、最終的に分散水素化物析出を引き起こします。 (3)最終プロチウム脱離処理と再結晶。 Ti-6Al-4V 合金はプロチウムで処理され、合金は 0.5% のプロチウムを吸収し、873K で脱着することが報告されています。 300-500 nm。 研究は、プロチウム処理がαマトリックス中のβ相の含有量を増加させることを示しています。 引張試験は、合金の降伏強度が室温で増加し、1123K 合金の最大伸びが 9000% に達することを示しています。 また、Ti-6Al-4V 板はプロチウム含有量が 0.5% のプロチウムで処理され、その後 1223K で急冷され、1023K で熱間圧延されて板厚減少率が 80% になり、873K で脱着されたことが報告されています。 等軸晶の均一な組織で、粒径は0.3～0.5μmです。 試験結果は、合金の超塑性伸びなどの機械的特性が、粒子サイズの減少とともに大幅に増加することを示しています。

水素処理法は大きな可能性を秘めていますが、 チタン合金の精製、他の従来の方法と比較して、水素処理方法はより高いコストがかかり、より大きな構造部品の場合、この処理方法はまた、不均一な水素分布と設備条件の要件に悩まされます。 高度な問題を解決するには、さらなる研究が必要です。